РОЗРОБКА ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
DOI:
https://doi.org/10.32782/cusu-pmtp-2024-1-1Ключові слова:
вимірювання, інформаційна система, система збору даних, DAQ, літійіонний акумулятор, Arduino Nano, лабораторні дослідження.Анотація
У статті надано результати розробки вимірювальної інформаційної системи для збору даних лабораторних експериментів, призначеної для дослідження зарядно-розрядних характеристик літійіонних акумуляторів. Основний акцент в дослідженні зроблено на використанні простих і доступних компонентів. Під час дослідження проаналізовано наукові публікації з питань використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчальній і дослідницькій діяльності, розробки мікропроцесорних систем для наукових досліджень, довідкові аркуші використаних електронних компонентів. Коротко описано основні апаратні компоненти представленої системи та методи отримання й обробки даних. Основою запропонованого рішення є плата мікроконтролера Arduino Nano, доповнена сумісними датчиками для вимірювання напруги, струму й температури. Система збору даних вимірює напругу в діапазоні від 0 до 5 В, струм – у діапазоні від –3 до +3 А, температуру – у діапазоні від –55 до +125 °C. Основними режимами роботи є заряджання і розряджання літійіонного акумулятора. Вибір режиму здійснюється командою з кнопкового пульта шляхом комутації ключів на польових транзисторах. Система може бути доповнена LCD-дисплеєм для відображення поточних даних експерименту. Мікроконтролер містить попередньо створену й завантажену програму (прошивку), яка реалізує логіку дослідження, здійснює отримання та первинну обробку даних. Зібрані дані перетворюються в послідовність форматованих текстових рядків і через вбудований USB-порт періодично передаються в комп’ютер, де отримуються й реєструються комп’ютерною програмою. Як програму для комп’ютера використано програмну надбудову PLX-DAQ до офісної програми Microsoft Office Excel, яка отримує дані через віртуальний COM-порт і заносить їх до комірок аркуша електронної таблиці. Запропонована система призначена насамперед для проведення лабораторних досліджень у рамках освітнього процесу та студентських дослідницьких проєктів.
Посилання
Биков В., Спірін О., Пінчук О. Сучасні завдання цифрової трансформації освіти. Вісник Кафедри ЮНЕСКО Неперервна професійна освіта ХХІ століття. 2020. № 1. С. 27–36. DOI: doi.org/10.35387/ucj.1(1).2020.27-36.
Жалдак М. І. Проблеми інформатизації навчального процесу в середніх і вищих навчальних закладах. Комп’ютер в школі та сім’ї. 2013. № 3. С. 8–15.
Мартинюк О. С. Технології проектування та особливості використання апаратно-програмного комплексу навчального призначення. Наукові записки. Серія: Педагогічні науки. Випуск 177. Том 1. Кропивницький, 2019. С. 237–242.
Методика дослідження ефективності електрохімічного акумулювання електроенергії / Боярчук В. та ін. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2023. Вип. 13 (1). DOI: doi.org/10.31388/sbtsatu.v13i1.390.
Роль цифрових технологій у розвитку екосистеми STEM-освіти / Гриневич Л. М., Морзе Н. В. та ін. Інформаційні технології і засоби навчання. 2021. Т. 83. № 3. С. 1–25. DOI:doi.org/10.33407/itlt.v83i3.4461
Сальник І. В., Сірик Е. П., Соменко Д. В. Використання ІКТ в системі підготовки вчителів фізики до запровадження STEM-освіти. Тези доповідей VІ Міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційні технології в освіті, науці і техніці». 23–25 червня 2022 р. Черкаси : ЧДТУ, 2022. С. 178–180.
Arduino Nano. Product Reference Manual. Modified: 16/02/2024. URL: https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000005-datasheet.pdf.
Development of Ultra Low-Cost Data Acquisition System (DAS) for Developing Countries / Osinowo M. et. al. Trends in Sciences. 2022. Vol. 19 (13). P. 4639.
Khattak A., Ahmad M.M., Khan F.U. Arduino Based Control And Data Acquisition System Using Python Graphical User Interface (GUI). International Journal of Scientific & Technology Research. 2021. Vol. 10 (6), pp. 124–131.
Kopczyński A., Liu Z., & Krawczyk P. Parametric analysis of Li-ion battery based on laboratory tests. E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 44, p. 00074. DOI: doi.org/10.1051/e3sconf/20184400074.
Microcontroller based data acquisition system using error reduction technique / Biswas D. et. al. International Journal of Engineering, Science and Technology, 2019. Vol. 11 (3), pp. 40–48.
Panasonic NCR18650BF Batteries. URL: na.industrial.panasonic.com/file-download/3441.
Sarma P., Singh H.K., Bezboruah T.A Real-Time Data Acquisition System for Monitoring Sensor Data. International Journal of Computer Sciences and Engineering. 2018. Vol. 6 (6). С. 539–542.
