Vzdálené experimenty - elektřina a magnetismus

Jan PANZENBERGER

Bachelor's thesis

Remote experiments - electricity and magnetism

Abstract:

Na začátku práce se zabývám historií počítačem zjednodušených laboratořích obecně, jsou zde zmíněny typy takových laboratoří, jak by se měly chovat a jednoduchý základ k pochopení, jak taková laboratoř funguje. Tyto laboratoře se dělí na tři kategorie, reálné, vrituální a vzdálené, takže se zde zabývám i různými již existujícími platformami pro tyto přístupy, kde získat přístup k různým experimentům a obecně je značná část práce jako spíše rešerše existujících laboratoří využitelných z domova online. V následující části se už zabývám technologiemi, kterými by se dala postavit vlastní vzdálenou laboratoř, tyto technologie zahrnují jak mikrokontrolery či mikropočítače jako je například Arduino nebo Raspberry Pi, tak i komunikační nástroje a programovací jazyky, kterými by se dal vytvořit frontend - část kterou vidí uživatel a backend - část která běží na serveru a Arduinu. V praktické části se setkávám s problémy, které vybranými technologiemi řeším, konkrétně se jedná o webovou aplikaci pro zobrazení VA charakteristiky reálné diody, Interaktivní transformátor s offsetem a děliči napětí a na závěr těžištěm této práce Interaktivní transformátor s Edlabem. Jedná se o webové aplikace které si může dálkově zpřístupnit kdokoliv a přes tuto aplikaci má možnost ovládat reálné elektronické součástky a sledovat jak se v určitých podmínkách chovají. Součástí této práce jsou zdrojové kódy a schémata zapojení, které by byla v samotném dokumentu nečitelná.

Abstract:

In the beginning of this thesis I am doing a research about history of computer assisted laboratories in general. I'm mentioning certain types of laboratories, how should they behave and a brief introduction so the reader can understand how such laboratory works. These laboratories are split in three basic categories, those are real laboratories, virtual laboratories and remote laboratories. This thesis contains research on existing platforms for these approaches, where would someone get access to those platforms and such. A large part of this work is a search of existing laboratories that everyone could use right from home online. In the next part I'm dealing with technologies that we could build our own remote laboratories on, those are microcontrollers or microcomputers like Arduino or Raspberry Pi, but there's a mention of communication technologies and programming languages for creating a fullstack of this kind of experiments. In practical part i had to deal with selected problems with the technologies mentioned earlier as a tool for solving these problems. To be exact, those experiments are IV curve of a real led diode, Interactive transformer with offset and voltage divider and the bread and butter of this work - Interactive transformer with Edlab. Those are web applications that could be accessed by anyone remotely and through these applications, user is able to control real electronic hardware and observe how these electronic parts behave in certain situations. Part of this work are source codes for these applications and wiring schematics, that would otherwise be unreadable in this document itself.

Keywords

Vzdálená laboratoř, IoT laboratoř, Arduino, Počítačem asistovaná laboratoř, Transformátor, mikrokontroler

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 7. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 31. 8. 2021
• Supervisor: doc. RNDr. Libor Koníček, PhD.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Fy-In 2ob.