- ознакомится с системами и их свойствами (понятие элементов системы и связей между элементами системы, явиды обратных связей в системах, эффекты запаздывания, управление системами и т.п.)
- иметь понимание об измерительных системах (элементы измерительных систем, построенных с использованием IoT технологий),
- умение работать с Arduino - платформа для прототипирования IoT решений (конструкция, возможности, интерфейсы, особенности работы),
- датчики и актуаторы (узнать основные принципы работы, характеристики, конструкция, интерфейсы и т.п)
- установить и настроить IoT агент,
- настроить серверные решения,
- получить навыки монтажа элементов Iot системы с Arduino в качестве базового элемента,
- научиться настраивать беспроводные каналы передачи данных ( через SSH протокол),
- получить навыки программирования на С++ в среде Arduino IDE.
По ссылке вы найдете необходимые теоретические сведения для выполнения работы:
Теория
Пройдите тест по теоретической части
Ознакомьтесь с общим описанием лабораторной работы, функциональными возможностями лабораторной установки и ее конструкцией.
Общая схема лабораторной работы:
1. Организуется колебательная система , состоящая из штатива с грузиком на пружине.
2. Организуется управляемо-измерительная система.
3. У основания держателя штатива имеется датчик , позволяющий измерять расстояние до груза.
4. У основания самого штатива имеется соленоид для изучения вынужденных колебаний
5. Управление всей системой и съем параметров сред осуществляется с использованием Arduino, компьютера и т.п.
Лабораторная установка позволяет:
1. измерять расстояние до груза , тем самым делать вывод об амплитуде колебаний.
2. задавать различные характеристики.
3. фиксировать в реальном времени показания с датчиков и отображать их в виде графиков.
4. считывать данные и организвывать вывод через удаленный сервер Alterozoom.
5. изучать явления при вынужденных колебаниях.
1. штатив
2. нить
3. держатель
4. ИК-датчик Sharp GP2Y0A021
5. плата Arduino Uno
6. комплект проводов для монтажа
7. пружинка
8. груз стальной полый с двумя отвестиями и петлей для крепления
9. microUSB-кабель
10. саморезы
11. соленоид из трансформаторной стали
12. транзистор
13. резисторы
14. диод
0. Собрать лабораторную установку
1. Соединить с компьютером microUSB-кабелем.
2. Настроить подключение установки к локальному серверу Alterozoom.
3. Зафиксировать начальные показания .
4. Наблюдать динамику процесса. Фиксировать интересные особенности процесса в текстовой форме.
5. Сохранить данные эксперимента.
Сделать в 4-5 ключевых точках сбора установки фотографии, показывающие этапы ее сборки.
В качестве дополнительного задания к данному этапу работы:
Разработать и создать еще один иструмент способный снижать добротность и анализировать это.
Изучить явления при свободных колебаниях, характеристики их затухания. Посмотреть график снятых с датчика значений в приложении Alterozoom. Сделать скриншот графика и микровыводы и поместить их ниже.
Подключить к Arduino соленоид. Изучить такие явления при вынужденных колебаниях , как резонанс, биения. Посчитать добротность колебательной системы. Рассчитать логарифмический декремент затухания. Посмотреть с помощью приложения Alterozoom графики при резонансе , сделать микровыводы, сделать скриншоты графиков.
После начала воздействия внешней силы на колебательную систему необходимо некоторое время Δt для установления вынужденных колебаний. Время установления по порядку величины равно времени затухания τ свободных колебаний в колебательной системе.
В начальный момент в колебательной системе возбуждаются оба процесса – вынужденные колебания на частоте ω и свободные колебания на собственной частоте ω0. Но свободные колебания затухают. Поэтому через некоторое время в колебательной системе остаются только стационарные колебания на частоте ω внешней вынуждающей силы. Если частота ω внешней силы приближается к собственной частоте ω0, возникает резкое возрастание амплитуды (видно из графиков) вынужденных колебаний.( Это и есть явление резонанса). Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты ω вынуждающей силы называется резонансной характеристикой или резонансной кривой.
Биения периодические изменения во времени амплитуды колебания, возникающего при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами появляются вследствие того, что величина разности фаз между двумя колебаниями с разл. частотами всё время изменяется так, что оба колебания оказываются в какой-то момент времени в фазе, через нек-рое время в противофазе, затем снова в фазе и т. д. Соответственно амплитуда результирующего колебания периодически достигает то максимума, равного сумме амплитуд складываемых колебаний, то минимума, равного разности этих амплитуд .
Разборка экспериментальной установки выполняется в порядке, обратном порядку сборки.
1. Разработать и реализовать систему, обеспечивающую автоматический запуск колебаний
2. Выполнить моделирование различных режимов работы лабораторной установки, включая
режим автоматического поддержания заданных значений параметров.
В ходе формулирования предложений рекомендуем воспользоваться методами, помогающими генерировать идеи.
Заполните таблицу
| Знал/умел | Узнал/научился | Хочу узнать/научиться |
|
Теоретические принципы.
|
увидел , что теория не всегда соответсвует практике.
|
хотелось бы поработать с подобной установкой , но в области электромагнитных колебаний.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|