Царев Ю.В., Фомина Н.В., Юрова А.С.
РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТА КЕЛЬВИНА *
Аннотация:
в работе приведена математическая модель, описывающая функционирование измерительного двойного моста Кельвина. 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 Кельвина, 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)
Фомина Н.В.
бакалавр 2 курса кафедры экономики и управления
Ярославский государственный технический университет
(г. Ярославль, Россия)
Юрова А.С.
бакалавр 2 курса кафедры экономики и управления
Ярославский государственный технический университет
(г. Ярославль, Россия)
РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
С ПОМОЩЬЮ МОСТА КЕЛЬВИНА
Аннотация: в работе приведена математическая модель, описывающая функционирование измерительного двойного моста Кельвина. 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 Кельвина, разработка.
Цифровое образование предъявляет новые требования к субъектам образовательного процесса, к содержанию информационно-образовательного пространства, к регламентации взаимодействия всех участников образовательного процесса, к методам и параметрам оценки учебно-познавательной деятельности обучающихся [1]. Это согласуется с ключевыми направлениями и задачами развития российской системы образования, определенными в национальном проекте «Образование» [2]: «обновление содержания, создание необходимой современной инфраструктуры и наиболее эффективных механизмов управления отраслью», федеральном проекте «Цифровая образовательная среда» [3] и Указе Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 г. № 204 в аспекте «создания к 2024 году современной и безопасной цифровой образовательной среды, обеспечивающей высокое качество и доступность образования всех типов и уровней; модернизации профессионального образования, в том числе за счет применения адаптивных, практико-ориентированных и гибких образовательных программ» [4].
В настоящей работе рассматривается вопрос разработки виртуальной лабораторной работы в рамках преподаваемого курса Метрология. Была поставлена задача создать виртуальную лабораторную работу моделирующую работу двойного измерительного моста Кельвина для определения малых сопротивлений. 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.
Схема моста состоит из двух плеч отношений. Внешнее плечо отношений содержит сопротивления с известными значениями, а внутреннее плечо отношений позволяет подключить один из выводов гальванометра к соответствующей точке.
Регулируя резисторы Ra, Rm, Rn, RM, RN, производят настройку моста. При сбалансированном мосте неизвестное малое сопротивление Rx рассчитывают по формуле:
Rx = Ra ˑ RN / RM + R ˑ (RN ˑ Rm – Rn ˑ RM) / (RM ˑ (R + Rn + Rm)
Значение сопротивления R должно быть как можно более низким (значительно меньше измеряемого сопротивления) и по этой причине в качестве сопротивления R обычно применяется короткий и толстый медный брусок. Если выполняется условие RN / RM = Rn / Rm (при этом величина сопротивления R очень маленькая), то в этом случае последним слагаемым в уравнении можно пренебречь, и в этом случае формула упростится:
Rx ≈ Ra * RN / RM
Рис. 1. Общий вид интерфейса веб-приложения «Лабораторная работа «Измерение сопротивления с помощью моста Кельвина»»
В ходе выполнения работы учащийся устанавливает напряжение источника питания постоянного тока, при котором происходит измерение малого сопротивления. В соответствии с заданием преподавателя выбирает вариант для выполнения лабораторной работы. Далее варьируя значения сопротивлений Ra, Rm, Rn, RM, RN уравновешивает двойной измерительный мост Кельвина таким образом, чтобы показания вольтметра D стали как можно ближе к нулю. После уравновешивания измерительного моста Кельвина выполняется измерение малого сопротивления Rx 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 сопротивления с помощью моста Кельвина» имеет функционал и описание, которые помогут понять работу измерительных мостовых схем более углубленно и не затрачивать дополнительных финансов на покупку дорогостоящего оборудования
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №12 (57) том 4
Ссылка для цитирования:
Царев Ю.В., Фомина Н.В., Юрова А.С. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТА КЕЛЬВИНА // Вестник науки №12 (57) том 4. С. 386 - 390. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6892 (дата обращения: 24.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+