ОБЧИСЛЕННЯ ПОХИБОК САМОРОБНИХ ФІЗИЧНИХ ПРИЛАДІВ З ЦИФРОВИМИ І АНАЛОГОВИМИ ДАТЧИКАМИ
DOI:
https://doi.org/10.28925/2414-0325.2019.7.6Ключові слова:
фізика, прилад, датчик, похибка, оптична параАнотація
У статті розглядається проблема обчислення похибок саморобних приладів і установок для фізичного навчального експерименту у конструкції яких використовуються цифрові і аналогові датчики, які призначені для вимірювання різноманітних фізичних величин із використанням комп’ютера. Розглядаються загальні вимоги до навчальних приладів: науково-педагогічні, технічні, ергономічні, естетичні, економічні. В статті особлива увага приділяється технічним вимогам саморобних приладів і установок. Зазначається, що необхідно забезпечувати їхню надійність і довговічність, досконалість і простоту конструкції, високі метрологічні показники. Наведено основні етапи обчислення похибок вимірювання фізичних величин, особливості вимірювань із використанням цифрових вимірювальних приладів. Процес вимірювання із використанням цифрових вимірювальних приладів і автоматичних методів вимірювання позбавляють вимірювання від суб'єктивних похибок і мають низку інших переваг. Для виготовлення саморобних приладів зручно використовувати комп'ютера і датчики у поєднанні з апаратно-програмними платформами Arduino, STM32, Raspberry та інш. Аналогові датчики підключаються до аналогових входів апаратно-програмних платформ, які здійснюють аналогово-цифрове перетворення. Цифрові датчики простіші у застосуванні і здатні забезпечити високі метрологічні показники у процесі конструювання саморобних фізичних приладів. В інструкціях для більшості датчиків вказані похибки. Розглянуто випадки обчислення похибок, коли у саморобній установці використовується оптична пара як основний інструмент вимірювання. Оптичні пари використовуються у багатьох саморобних установках з фізики – дослідження руху тіла по похилій площині, дослідження обертального руху за допомогою маятника Обербека, дослідження математичного маятника та ін. Наведені приклади і схеми установок і опис дослідів зі способами обчислення похибок вимірювань, у яких використовується оптичні пари. У підсумку зазначається, що саморобні прилади із використанням цифрових датчиків, апаратно-програмних платформ Arduino, STM32, Raspberry та інш. відповідають загальним вимогам до навчальних приладів, зокрема, мають високі метрологічні показники, прості у виготовленні і потребують невеликих фінансових витрат.
Завантаження
Посилання
Korshak, Y. (1981). Technique and technique of school physical experiment. Kyiv: Vyshcha shkola. 280. (in Ukrainian)
Dyk, Y. (1983). Requirements for the construction of home-made devices in physics. Fyzyka v shkole. 1, 76-80. (in Russian)
Bykov, V. & Shut, I. (2003) Demonstration experiment with physics. Kyiv: Prosvita. 234 (in Ukrainian)
Somenko, D. (2013). Using Arduino board and computer platform in the physics learning process. Kirovohrad: PP «Tsentr operatyvnoi polihrafii «Avanhard» (in Ukrainian)
Ghavrilov, D., Osadchuk, O. & Zvjaghin, O. (2015). Basics of a computer project and model of REA. Vinnytsia: VNTU. 99. (in Ukrainian)
Ghranjak, V. & Dyshkant, S. (2019). Features encourage windup systems based on Arduino platform. XLVIII naukovo-tekhnichna konferencija fakuljtetu elektroenerghetyky ta elektromekhaniky. # 1. 3023-3025. https://conferences.vntu.edu.ua/public/files/1/feeem_2019_netpub.pdf
Wheat, D. (2013). Arduino Internals. Apress, 387 p.
Javed, А. (2016). Building Arduino Projects for the Internet of Things. Apress. 312 p.
Boloor, А. (2015). Arduino by Example. Packt. 345 p.
Ryabko, A. (2018). Automation of the equipment for mechanical laboratory practice using the arduino board. Naukovi zapysky. Kropyvnytskyi : RVV TsDPU im. V. Vynnychenka. 173, 165-168 (in Ukrainian)
1.jpg)
