Царев Ю.В., Завгородняя А.В., Смирнова Н.С.
СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ «ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МОСТА ХЭЯ» *
Аннотация:
в работе приведена математическая модель, описывающая функционирование уравновешенного измерительного моста Хэя. Показан рабочий интерфейс виртуальной лабораторной работы, разработанный в среде Visual Studio на языке C#. Рассмотрен порядок действий пользователя при выполнении виртуальной лабораторной работы
Ключевые слова:
метрология, виртуальная работа, измерительный мост, мост Хэя, разработка
УДК 378.147.88+53.083.4
Царев Ю.В.
канд. техн. наук, доцент кафедры информационные системы и технологии
Ярославский государственный технический университет
(г. Ярославль, Россия)
Завгородняя А.В.
бакалавр 2 курса кафедры экономики и управления
Ярославский государственный технический университет
(г. Ярославль, Россия)
Смирнова Н.С.
бакалавр 2 курса кафедры экономики и управления
Ярославский государственный технический университет
(г. Ярославль, Россия)
СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ «ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МОСТА ХЭЯ»
Аннотация: в работе приведена математическая модель, описывающая функционирование уравновешенного измерительного моста Хэя. Показан рабочий интерфейс виртуальной лабораторной работы, разработанный в среде Visual Studio на языке C#. Рассмотрен порядок действий пользователя при выполнении виртуальной лабораторной работы.
Ключевые слова: метрология, виртуальная работа, измерительный мост, мост Хэя, разработка.
Сегодня цифровые технологии — это комплексная платформа для развития всех отраслей экономики, в том числе и образования. Использование цифровых технологий в высшем образовании обладает дидактическим потенциалом в аспекте организации учебно-познавательного процесса, предоставления новых качественных возможностей за счет реализации принципов виртуализации, мобильности, адаптивности и мгновенной обратной связи. Характерной особенностью развития цифровых технологий является создание виртуальных лабораторий. Так в работе [1] на примере виртуальной компьютерной лаборатории показана роль современных информационных технологий, внедряемых в учебный процесс. Авторы описали основные аппаратные и программные компоненты такой лаборатории. Автор [2] рассматривает создание виртуальной лаборатории, которая позволяет производить моделирование и анализ электрических схем в учебных и научных целях. Рассматриваются начальные основы моделирования электрических схем в программе NI Multisim. Отмечается, что на базе этой программы разработан цикл лабораторных работ по изучению основ цифровой техники. Группа разработчиков [3] на примере лабораторной работы по тематике «Исследование электростатического поля точечного заряда» рассматривает составляющую модель теоретическую основу. Разработанное авторами Web-приложение имеет функционал, который позволяет графически отобразить реальные физические процессы. Пользователь может изменять параметры модели для получения различных результатов виртуального эксперимента. В публикации [4] рассматриваются перспективы применения виртуальных компьютерных лабораторий в дистанционном образовательном процессе. Обсуждается необходимость разработки сценариев профессиональных ситуаций для обучения, необходимости создания специального методического сопровождения учебного процесса, наличие средств для поддержки имитационного моделирования, психолого-педагогического сопровождения студентов при работе в виртуальной среде, средств мониторинга и контроля процесса обучения.
Все вышеперечисленное показывает актуальность работ в направлении создания виртуальных лабораторных работ. В настоящей работе рассматривается вопрос разработки виртуальной лабораторной работы в рамках преподаваемого курса Метрология. Была поставлена задача создать виртуальную лабораторную работу моделирующую работу измерительного моста Хэя для определения индуктивности. В качества стека технологий была выбрана среда Visual Studio 2017, язык программирования C#. В среде Visual Studio было разработано веб приложение, общий вид которого представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Общий вид интерфейса приложения
«Лабораторная работа «Измерение индуктивности с помощью моста Хэя»»
Работу уравновешенного измерительного моста Хэя описывают уравнения:
L1 = (R2⋅R3 C4)/(1 + (ω⋅C4 R4)2)
R1 = ((ω⋅C4)2 R4 R2 R3)/( 1 + (ω⋅C4 R4)2)
где L1- неизвестная индуктивность, имеющая сопротивление R1; R2, R3, R4 -это известные неиндуктивные сопротивления; C4 - это стандартная емкость; ω⋅- это угловая частота синусоидального тока, рассчитываемая по формуле: ω=2πf; f- частота электрического тока.
В ходе выполнения работы учащийся устанавливает напряжение и частоту источника питания при которых происходит измерение индуктивности. В соответствии с заданием преподавателя выбирает вариант для выполнения лабораторной работы. Далее варьируя значения сопротивлений R2, R3, R4 и емкости C4 уравновешивает измерительный мост таким образом, чтобы стрелка на вольтметре D установилась как можно ближе к нулю. После уравновешивания измерительного моста Хэя выполняется измерение индуктивности нажатием кнопки Расчет. Результаты считываются в поле Результаты расчета.
Таким образом, в результате выполненной работы была спроектирована и создана виртуальная лаборатория, которая позволит проводить лабораторные занятия по дисциплине Метрология как стационарно, так и дистанционно. Виртуальная лабораторная работа «Измерение индуктивности с помощью моста Хэя» имеет функционал и описание, которые помогут понять работу измерительных мостовых схем более углубленно, но и не затрачивать деньги на покупку дорогостоящего оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №12 (57) том 4
Ссылка для цитирования:
Царев Ю.В., Завгородняя А.В., Смирнова Н.С. СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ «ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МОСТА ХЭЯ» // Вестник науки №12 (57) том 4. С. 381 - 385. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6891 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+