Применение комплекта виртуальных измерительных приборов на базе NI ELVIS II в процессе изучения электротехнических дисциплин по специальности 15.02.07«Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)»

Длительное время процесс выполнения лабораторного практикума по дисциплинам электротехнического направления СПО «Электротехника», «Электронная техника», «Электротехнические измерения» и другим проводился с применением реальных электротехнических устройств. При боры и аппараты лабораторные: амперметры, вольтметры, ваттметры, трансформаторы, ЛАТРы, монтажные провода, устройства крепления использовались для монтажа схем на базе электрических стендов, дающих возможность подключиться к источникам напряжений: 24 В, 220 В. Также на стационарном стенде имелись блоки: конденсаторов, диодов, резисторов, реостатов, элементы которых могли быть задействованы в монтируемой схеме. Параметры этих элементов и схемы измерялись приборами стационарными и переносными. Данные измерений заносились в таблицу и исполь зовались для расчетов требуемых параметров (мощности, коэффициента трансформации) по формулам, при помощи переносных счетных устройств (калькуляторов). При таком объеме монтажных работ, особенно, если рассматриваются и наблюдаются явления нескольких режимов в лабораторной работе, остается малое количество времени для подведения итогов  и анализа результатов.

Современное развитие вычислительной техники позволяет приме нять  компьютер, как измерительную станцию. Кроме этого, компьютер может накапливать результаты измерений, сохранять их, формировать отчеты, производить математические операции над результатами измерений и т.п. Поэтому, применение комплекта виртуальных измерительных приборов и компонентов системы сбора данных является современным подходом при выполнении лабораторного практикума.

Положительные результаты дает проведение лабораторных работ с применением учебной лаборатории NI ELVIS II, в состав которой входит комплект виртуальных измери-тельных приборов. В NI ELVIS II используется программное обеспечение, разработанное в программной среде  Lab VIEW. В процессе применения  данной платформы для  сборки  и исследования схем для лабораторного практикума, у студентов появляется большая возможность для комбинаций операций измерений и их визуализации. Средства и системы в лабораторных экспериментах являются гибкими и адаптируемыми. Lab VIEW - графический язык программирования, предназначенный для создания приклад ных систем измерения, тестирования, автоматизации и визуализации, При помощи LabVIEW можно создавать приложения с интерактивным пользова-тельским интерфейсом за короткое время. Так как принципы графического программирования в этой среде достаточно понятны, доступны для пользователей, не являющихся программистами и широко описаны в литературе. Достаточно эффективный результат получается, если применить NI ELVIS II при проведении лабораторной работы по дисциплине «Электротехника». Предлагается в процессе  проведения лабораторной провести: а) монтажные работы с применением натуральных пособий на монтажной плате, б)измерительные работы с использованием технологий виртуальных и компьютерных приборов. При этом, академическая группа делится  примерно на  пять подгрупп. Каждой подгруппе предлагается схема для монтажа на стенде и натуральные пособия: ЛАТР, лабораторный однофазный трансформатор, приборы измерительные ,монтажные провода.

Студенты должны смонтировать схему работы однофазного трансформатора, согласно задания в требуемом режиме, затем записать показания приборов в таблицу, затем произвести расчеты. Во второй части работы, на базе устройства NI EVIS II, с применением платы «Силовая электроника», при помощи соединительных проводов, например, составляются схемы замещения работы трансфор матора в трех режимах (холостого хода, короткого замыкания, работы под нагрузкой). Необходимо применение следующего оснащения:

1.Аппаратная рабочая станция  NI EVIS II,

2.Плата «Силовая электроника»,

3.Системный блок ПК,

4.Проектор,

5.Экран.

Каждая подгруппа из пяти поочередно проводит монтажные работы в виртуальном режиме, при этом процесса монтажа просматривается на экране всем коллективом академической группы. На этот процесс много времени не затрачивается, так как результат деятельности каждой подгруппы получается в виде документа, распечатанного на принтере (Схема, таблица с данными измерений и результатами расчетов). Студентам остается только произвести анализ полученных результатов, подвести итоги работы, записать вывод в отчет. Очевидно, что не так просто подобрать натуральные пособия (в частности: сопротивления нагрузки), чтобы их параметры соответствовали параметрам элементов, задействованных в плате. Однако, если  удается, то для студента открывается и подтверждается аналогия результатов измерений и он еще более убеждается в правильности своей деятельности, что приводит к осознанию успеха и уверенности в себе. Это побуждает интерес к дальнейшему изучению дисциплины и к лабораторно-практической деятельности. Кроме того, на базе устройства NI EVIS II, достаточно удобно проводить объяснение лекционного материала по причине возможностей визуализации основных зависимостей и экспериментов.

Список использованной литературы:

1.Б.И. Петленко, Электротехника и электроника,-М.:»Академия»,2010-320с.

2.С.А.Лобзин,Электротехника, Лабораторный практикум,-М.:»Академия», 2010- 192 с.

Оригинал работы:

Применение комплекта виртуальных измерительных приборов на базе NI ELVIS II в процессе изучения электротехнических дисциплин по специальности 15.02.07«Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)»