DEVELOPMENT OF INFORMATION SYSTEM FOR LABORATORY RESEARCH

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/cusu-pmtp-2024-1-1

Keywords:

information system, measurement, data acquisition system, DAQ, lithium-ion battery, Arduino Nano, laboratory studies.

Abstract

The article presents the development of a simple data acquisition system for collecting data from laboratory experiments designed to study the charge-discharge characteristics of lithium-ion batteries. The main focus of the research is on the use of simple and affordable components. The research analyzed scientific publications on the use of information and communication technologies in educational and research activities, the development of microprocessor systems for scientific research, and datasheets of the used electronic components. The main hardware components of the presented system and the methods of data acquisition and processing are briefly described. The proposed solution is based on the Arduino Nano microcontroller board, supplemented with compatible sensors for measuring voltage, current, and temperature. The data acquisition system can measure voltage within a range of 0 to 5 V, current within a range of –3 to +3 A, and temperature in the range from –55 to +125 °C. The main operating modes are charging and discharging of the Li-ion battery. The mode is selected by a command from the push button module by turning the MOSFET based switch on and off. The microcontroller contains a user-created and preloaded program (firmware) that implements the research program logic, performs data acquisition and primary processing. The collected data is converted into a sequence of formatted text lines and periodically transmitted to the computer via the built-in USB port, where it is received and registered by a computer program. The PLX-DAQ software add-in for the Microsoft Office Excel office program is used as a computer program, which receives data through a virtual COM port and enters it into the cells of the spreadsheet. The proposed system is primarily intended for conducting laboratory studies as part of the educational process and student research projects.

References

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.

Published

2024-05-08