METODE PRACTICE DE IMPLEMENTARE A LABORATOARELOR VIRTUALE ONLINE PENTRU DOMENIUL ELECTRONICII SAU AUTOMATICII METHODS FOR THE IMPLEMENTATION OF ONLINE

Documente similare
Lucrarea 10

Student: Mădălina-Maria Mitricioaei Titlul proiectului: IOT Sensor Hub Rezumat

Interfețe și Protocoale de Comunicații Arduino-Port Paralel Arduino. Laborator 1- Portul Paralel 1 Caracteristici generale Arduino UNO este o placă de

FIŞA DISCIPLINEI

FIŞA DISCIPLINEI ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti

Microsoft Word - Mihalca.doc

Admitere

Kein Folientitel

Proiectarea Sistemelor Software Complexe

CONDUCEREA AUTOMATĂ A INSTALAŢIILOR SOLARE CU SUSŢINERE PENTRU ÎNCĂLZIRE ŞI PREPARAREA APEI CALDE MENAJERE Popescu Daniel, conf. univ. dr. ing., Unive

Lucrarea 13. Controlul unor procese complexe printr-o platforma de tip Arduino (continuarea lucrarii 12) 1. Obiectivul lucrarii Lucrarea isi propune s

Biomedical Wi-Fi data transmissons

Testare manuala: situatia in care o persoana initiaza fiecare test, interactioneaza cu el si interpreteaza, analizeaza si raporteaza rezultatele. Test

5. Anexa-4-Curriculum-Vitae

3 - Fratu - rezumat RO _1_

2 BAZE TEORETICE ALE REȚELELOR DE CALCULATOARE CAPITOLUL 2 BAZE TEORETICE ALE REŢELELOR DE CALCULATOARE 2.1. Necesitatea standardizării (referenţierii

VI. Achiziția datelor în LabVIEW

ROBOT DRSTINAT STINGERII INCENDIILOR

Document2

Microsoft Word - 04-Cotfas Petru A-Rezumat RO

PowerPoint Presentation

WorkCentre M123/M128, WorkCentre Pro 123/128, CopyCentre C123/128 Ghid de Configurare Rapidă pentru Reţea

Microsoft PowerPoint - prezentare_EA_licenta.pptx

Facultatea de Științe Politice, Administrative și ale Comunicării Str. Traian Moșoiu nr. 71 Cluj-Napoca, RO Tel.: Fax:

Discipline aferente competenţelor Facultate: Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii Universitate: UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN TIMIȘOARA Domeni

Microsoft Word - CV_LauraRuse.doc

UNIVERSITATEA VASILE ALECSANDRI DIN BACĂU MONITORIZAREA SISTEMULUI TUTORIAL ID, A ACTIVITĂȚILOR APLICATIVE IFR ȘI A CELOR DE COMUNICARE BIDIRECȚIONALĂ

FD Informatica

Microsoft Word - Pocatilu_IE3_2006.doc

Teacher Training Plymouth Experience

PowerPoint Presentation

FIŞA UNITĂŢII DE CURS/MODULULUI MD-2004, CHIŞINĂU, BD. ȘTEFAN CEL MARE, 168, TEL: , TEHNOLOGII INFORMAŢIONALE APLICATE 1. Date

Microsoft Word - Fisa disciplinei BD_I_IE doc

Microsoft Word - 4-Interfete paralele.doc

PĂMÂNTUL CA PLANETĂ Prof. MIHAELA MIHINDA Şcoala Gimnazială Mihail Kogălniceanu Sebeş ABSTRACT: Earth planet. The material developed is aimed at a gen

U.T.Cluj-Napoca, C.U.N. Baia Mare Facultatea: Inginerie PLAN de INVĂŢĂMÂNT Domeniul: Calculatoare şi Tehnologia Informaţiei anul univ Progr

UNIVERSITATEA „HYPERION” DIN BUCUREŞTI

AUTORITATEA NAȚIONALĂ DE REGLEMENTARE ÎN DOMENIUL ENERGIEI Nota de prezentare a Proiectului de Normă Tehnică privind Cerinţele tehnice de racordare la

TEZA de ABILITARE Corelatii intre biomateriale, proteze valvulare cardiace si tehnici chirurgicale folosite in protezarea valvulara aortica Horatiu Mo

Programarea candidatilor la Examenul de Diploma Tehnologia Informatiei - Craiova 3-4 iulie 2014

PowerPoint-Präsentation

Proiectarea cu Microprocesoare Descrierea proiectului PM

Europass CV

consideratii privind analiza statica

Ch

Catalog

Microsoft Word - Plan de invatamant CALCULATOARE - prima pagina

Microsoft Word - HMM - Instructiuni de instalare.doc

ACADEMIA DE STUDII ECONOMICE DIN BUCUREȘTI Consiliul pentru Studii Universitare de Doctorat Şcoala Doctorală de Contabilitate IMPACTUL TEHNOLOGIILOR I

Europass CV

Microsoft Word - Alina-Mihaela ION - TEHNOLOGIA INFORMA?IEI CU APLICA?II

Slide 1

PROFIL COMPANIE SERVICE ECHIPAMENTE INDUSTRIALE SI AUTOMATIZARI Intelltech prezentare companie 1

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - Rezumat si Teza de doctorat v3.9c

Curriculum vitae Europass

Dispozitiv de deschidere a porţilor batante PKM-C02 Manual de utilizare Atenţie: acest dispozitiv trebuie instalat de către profesionişti calificaţi b

Cuprins

Entrepreneurship and Technological Management

Microsoft Word - Fisa DRS - ROMANA.docx

Tehnici de securitate pe bază de ontologii în sistemele de biblioteci virtuale

MINISTERUL EDUCAŢIEI AL REPUBLICII MOLDOVA UNIVERSITATEA DE STAT ALECU RUSSO DIN BĂLŢI FACULTATEA DE ȘTIINȚE REALE, ECONOMICE ȘI ALE MEDIULUI CATEDRA

RECOMANDĂRI PRIVIND EFECTUL DE CAPTIVITATE (LOCK-IN) ÎN SECTOARELE SENSIBILE ÎN DOMENIUL ACHIZIȚIILOR PUBLICE, IT ȘI ECHIPAMENTE/APARATURĂ MEDICALĂ Fe

rptFisa

Microsoft Word - Ansamblul software CRONIS

SRS-BTS50_QSG_ro

Curriculum vitae Europass

Microsoft Word - Diplome_ doc

e-learning Agronomie Platforma de e-learning Versiunea: Ghid de utilizare Beneficiar: UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRONOMICE SI MEDICINA VETERINARA

Denumire pachet training Categorie licee Avantajele programului Metode interactive utilizate Pachet II.3 - Mecatronica Licee cu clase profil de Mecatr

rx-360art_w_md.ai

Microsoft PowerPoint - prezentare_TST_licenta.pptx

Laborator 1 suport teoretic Mediul de dezvoltare Eclipse GLOSAR - Aplicaţie: program obţinut în urma aplicării operației BUILD asupra unui proiect (ve

Microsoft Word - Fisa disciplinei Instruire asistata de calculator.doc

Microsoft Word - plan de actiune_TIC in educatie__ cu buget_pe__activitati.doc

Facultatea de Inginerie Departamentul de Inginerie Electrică, Electronică și Calculatoare As. drd. ing. Orha Ioan Teza de doctorat CENTRUL UNIVERSITAR

Sisteme de calcul în timp real

Crearea ghidului de studiu Syllabus


Bargrilori Logistics folosește Teleroute pentru succesul său zilnic

1

LABORATOR AUTOMATIZĂRI, MECATRONICĂ ACȚIONĂRI ELECTRICE 1. Poziția 1 Denumire Produs: Stand de invatare bazele electrotehnicii Cod: TISM250 Pret unita

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea de Vest din Timișoara 1.2 Facultatea Matematică și Informa

PowerPoint Presentation

Laboratorul numarul 6 Reglarea turaţiei motorului asincron prin variația frecvenței de alimentare cu păstrarea raporului U/f constant Expresia turaţie

Utilizarea Internetului in Afaceri FSEGA, UBB Lect.univ.dr. Daniel Mican LABORATOR 4. Dezvoltarea site-urilor si blog-uri

Slide 1

Înregistrator de temperatură şi umiditate AX-DT100 Instrucţiuni de utilizare

Minicurs CCS C / Aplicatia1 1.Programul CCS C Compiler. Instalare.Creare proiect. Descarcati ultima versiune a programului de

Sisteme cu FPGA şi Soft Processors

STORY NAME: Being 20: Japanese culture and Game Development in Moldova COPYRIGHT HOLDER: COPYRIGHT NOTICE: Gabriel Encev / OPEN Media Hub Ownership of

Programe derulate în ediția a treia Junior IT Fun Factory *În cadrul Junior IT Fun Factory fiecare înscriere se face pentru un program individual în f

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca 1.2 Facultatea Mecanică 1.3 Depart

Microsoft Word - intro_msp430.doc

Microsoft Word - plan de actiune_TIC in educatie__ cu buget_detaliat.doc

Buletinul Universităţii Naţionale de Apărare Carol I TENDINŢE ÎN EDUCAŢIE: m-learning ȘI Web 3.0 TRENDS IN EDUCATION: m-learning AND Web 3.0 Conf.univ

FISA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Institutia de invatamint superior Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca 1.2 Facultatea Electronică, Teleco

Transcriere:

METODE PRACTICE DE IMPLEMENTARE A LABORATOARELOR VIRTUALE ONLINE PENTRU DOMENIUL ELECTRONICII SAU AUTOMATICII METHODS FOR THE IMPLEMENTATION OF ONLINE VIRTUAL LABORATORIES IN ELECTRONICS OR AUTOMATION CORNEL CONSTANTIN-EUGEN Postdoctorand Institutul de Economie Mondială Academia Română Universitatea Hyperion din Bucureşti, Ştiinţe Exacte şi Inginereşti E-mail: eugen.cornel@hyperion.ro Rezumat: Laboratoarele virtuale online sunt o cerinţă pentru un învăţământ modern şi eficient, care să pună la dispoziţia studenţilor şi elevilor instrumentele educaţionale corespunzătoare dezvoltării oricărui profil de viitor angajat în economia românească sau internaţională. Lucrarea prezintă câteva instrumente practice pentru dezvoltarea de laboratoare virtuale online pentru domeniul electronicii sau automaticii, punându-se accentul pe resursele hardware-software disponibile astăzi la preţuri mici şi într-o varietate mare. Un rol important îl are progresul electronicii moderne prin apariţia microcontrolerelor şi dezvoltarea de module şi platforme care să necesite eforturi cât mai mici de programare şi implementare. Astfel, în lucrare se prezintă şi o demonstraţie practică de implementare a unor astfel de platforme electronice de laborator care să fie accesate, monitorizate şi controlate de la distanţă cu ajutorul unor tehnici şi servicii web. Cuvinte cheie: laborator virtual, platformă electronică, e-learning, servicii web Clasificare JEL: L63, L86 Abstract: Online virtual labs are a requirement for a modern and efficient education. They can facilitate appropriate educational tools for the future development of any employee profile in Romanian or international economy. The paper presents some practical tools for the development of online virtual labs in the fields of electronics and automation. Our research will highlight the role of hardware-software resources available today at low prices and a large variety. An important role is played by the advent of modern electronics microcontrollers progress and development of modules and platforms that require little effort as programming and implementation. Thus, the paper presents a practical demonstration and deployment of such electronic laboratory platform to be accessed, monitored and controlled remotely by means of techniques and web services. Keywords: virtual laboratory, electronic platform, e-learning, web services 98

1. Stadiul actual al cercetărilor în domeniu În ultimii ani au apărut organizaţii care oferă produse şi servicii complete pentru învăţământul modern, inclusiv laboratoare virtuale pentru domeniile electronică sau automatică. Costurile de achiziţie ale unui sistem integrat complet pentru o serie de lucrări de laborator sunt de ordinul a zeci de mii de euro. Dezavantajul major: costurile ridicate. Un exemplu de furnizor în ţară al unor astfel de echipamente didactice aduse din import este firma TECHNO VOLT S.R.L.[1] (figura 1). Fig. 1 Exemplu de laborator virtual, platformă integrată oferită de [1] Sursa: Imagine creată utilizând sursa publică: http://technovolt.ro/didactice.html În ţara noastră există instituţii de învăţământ, în special de stat, care au achiziţionat astfel de sisteme didactice cu ajutorul fondurilor europene sau de la statul român. Totuşi, alte instituţii nu-şi pot permite achiziţionarea lor, dar sunt nevoite să găsească soluţii alternative, pentru a rămâne competitivi în mediul academic şi a avea capacitatea să furnizeze un proces de învăţământ modern. Soluţii alternative de implementare a laboratoarelor virtuale Electronica modernă a permis dezvoltarea de module şi platforme revoluţionare, bazate pe microcontrolere de 8, 32 şi chiar 64 de biţi, suficient de performante pentru dezvoltarea de sisteme variate precum platforme de laborator în domeniile electronică şi automatică. Majoritatea unor astfel de module se produc în China şi chiar de producători chinezi, în consecinţă, având preţuri foarte scăzute de achiziţie. Drept avantaje se enumeră: Costuri FOARTE mici; Ofertă extinsă de biblioteci de programe pentru platformele cu microcontrolerele pe 8 biţi (exemplu: ARDUINO); Implementarea rapidă a instalaţiilor electronice implicate, datorită unei conectivităţi uniformizate. Iar ca şi dezavantaj: 99

Cunoştinţe de programare avansată pentru implementarea laboratoarelor utilizând microprocesoare ARM pe 32 sau 64 de biţi. 2. Demonstraţie practică Pe perioada cercetării în mobilitatea transnaţională la universitatea TUM am proiectat şi testat un laborator virtual online pentru monitorizarea şi controlul unei platforme electronice, echipată cu senzori şi elemente de acţionare. Obiectivul a fost integrarea unei pagini HTML în cadrul unui curs pe o platformă Moodle, în scopul demonstrării unei posibilităţi de integrarea a laboratoarelor tehnice în sistemele de învăţare la distanţă, Moodle în cazul de faţă (figura 2). Fig. 2 Integrarea unei patforme electronice ca laborator virtual în Moodle Sursa: Imagine creată utilizând sursa publică: http://technovolt.ro/didactice.html Platforma electronică a aplicaţiei Componentele electronice utilizate în dezvoltarea platformei fizice de laborator sunt: Platforma de dezvoltare ARDUINO NANO, având un microcontroler AVR Atmel ATmega328P pe 8 biţi; Adaptor pentru conectivitate reţea, Arduino ETHERNET SHIELD (WIZnet W5100); Un senzor cu ultrasunete, HC-SR04; Un senzor de temperatură, LM35; Un servo-motor; Un LED RGB; Placă de test tip breadboard. 100

Fig. 3 Schema modulară de interconexiune a componentelor platformei electronice Sursa: Imagine creată utilizând sursa publică: http://technovolt.ro/didactice.html Fig. 4 Platforma fizică electronică Sursa: Imagine creată utilizând sursa publică: http://technovolt.ro/didactice.html Cu ajutorul acestei platforme se pot dezvolta aplicaţii de monitorizare şi control de la distanţă, precum: Controlul vitezei unui servomotor; Aprinderea/stingerea unui LED RGB; Citirea de date de la senzori (temperatură, ultrasunete). 101

În figura 3 se prezintă schema electronică bloc a platformei fizice, realizată de autor în aplicaţia grafică Fritzing [2]. Platforma ARDUINO NANO monitorizează parametrii de la senzori (temperatură, ultrasunete) şi comandă led-ul RGB şi servo-motorul. Operaţiunile de monitorizare şi comandă de la distanţă sunt posibile cu ajutorul modulului Ethernet WIZnet W5100, conectat şi comandat de platforma Arduino NANO. Figura 4 ilustrează interconectarea reală a tuturor componentelor platformei electronice. Placa de test tip breadboard a permis conectarea cu uşurinţă a componentelor şi modulelor în cadrul platformei electronice. Realizând un studiu de piaţă pentru achiziţionarea tuturor componentelor platformei electronice vom obţine următoarele costuri, utilizând magazinele online ebay.com şi hobbyking.com: Tabelul 1: Componentele platformei electronice Componentă / modul Preţ (USD) platforma de dezvoltare ARDUINO NANO 5 adaptor reţea Arduino ethernet (WIZnet W5100) 13 senzor cu ultrasunete HC-SR04 1 senzor de temperatură LM35 1 servo-motor cuplu 2.5 Kg.cm 6 led RGB 2 breadboard 5 TOTAL Sursa: Prelucrarea autorului 33 USD După cum se poate observa mai sus, preţurile de achiziţie pentru o astfel de platformă sunt foarte acceptabile, iar studiul realizat demonstrează inclusiv calitatea produsului final. 3. Codul sursă al aplicaţiei Întreaga aplicaţie software este dezvoltată cu ajutorul mediul de programare Arduino IDE [3], utilizând un limbaj de programare asemănător cu C/C++. Pagina HTML este integrată în codul C şi este furnizată prin protocolul TCP/IP cu ajutorul modulului Ethernet. În continuare se prezintă o parte a codului sursă al aplicaţiei: 102

103

În urma compilării şi execuţiei codului sursă, platforma electronică va furniza o pagină HTML, în care se pot observa datele primite de la senzori şi elemente web de acţionare a servomotorului şi LED-ului RGB. Platforma electronică furnizează adresă IP atribuită de către reţea, pentru accesul la pagina HTML. 4. Integrarea în platforma de e-learning MOODLE Pagina web este deservită de către platforma cu microcontroler Arduino Nano, prin modulul ethernet şi integrată în Moodle [4] cu ajutorul adresei IP şi locaţiei URL. Astfel, studenţii au posibilitatea studierii unor procese precum automatizarea direct dintr-o platformă de e-learning, inclusiv acţionarea unor elemente fizice de la distanţă prin intermediul acesteia. Figura 5 prezintă acest aspect. Fig. 5 Integrarea în Moodle paginii HTML furnizată de platforma electronică cu microcontroler Sursa: Cercetarea autorului Avantajul major al abordării constă în disponibilitatea serviciului educaţional de la distanţă, în cazul de faţă fiind studierea proceselor electronice sau de automatizare. Prin intermediul paginii web integrate se poate monitoriza temperatura senzorului LM35 şi detecţia unei mişcări în faţa senzorului cu ultrasunete HC-SR04. De asemenea, se pot acţiona butoanele LED1-ON şi LED1-OFF 104

pentru aprinderea şi stingerea led-ului RGB, respectiv butoanele Servo-0, Servo-45 şi Servo-90 pentru comanda mişcării servo-motorului la unghiuri de 0, 45 şi 90 de grade. 5. Concluzii În lucrarea de faţă am prezentat o metodă modernă şi financiar avantajoasă pentru implementarea de laboratoare virtuale online în domeniile electronicii sau automaticii. Abordarea s- a dovedit a fi o alternativă satisfăcătoare la produsele şi serviciile costisitoare oferite de unele companii din ţară. S-a ţinut cont de beneficiile oferite de electronica modernă, accesibilă şi ca preţ şi ca disponibilitate, studiul având ca finalitate dezvoltarea unei platforme electronice cu senzori şi elemente de acţionare, care poate fi accesată de la distanţă printr-o pagină web integrată într-un curs aflat pe o platformă de e-learning Moodle. Laboratoarele virtuale online sunt o cerinţă crescândă atât pentru avansul academic şi ştiinţific românesc, cât şi pentru pregătirea la un nivel înalt a viitorilor ingineri electronişti sau automatişti din România. Bibliografie [1]. Website TECHNO VOLT S.R.L., http://technovolt.ro/didactice.html. [2]. Platforma de proiectare electronică FRITZING, http://fritzing.org/home/. [3]. Pagina web a mediului de programare Arduino IDE, https://www.arduino.cc/en/main/software. [4]. Platforma de e-learning open-source MOODLE, https://moodle.org/. Acknowledgements Această lucrare a fost realizată cu sprijinul finanţării obţinute în cadrul proiectului de studii doctorale şi postdoctorale: Studii doctorale şi postdoctorale Orizont 2020: promovarea interesului naţional prin excelenţă, competitivitate şi responsabilitate în cercetarea ştiinţifică fundamentală şi aplicată românească Contract POSDRU/159/1.5/S/140106. 105