Wie es funktioniert

Abb.1 zeigt eine Werkbank in einem herkömmlichen Elektronik Labor. Die meisten Instrumente in so einem Labor haben eine Fernbedienungsoption, aber die lötfreie Steckplatine hat diese Option nicht.

Um eine Werkbank für eine Fernbedienung zugänglich zu machen, bedarf es eines fernbedienbaren Schaltkreismanipulators. Als solcher kann eine Relais – Schaltmatrix dienen, wo sich die Relais in einer dreidimensionalen Anordnung mit Geräteverbindungen und Bauteilbuchsen befinden.

Die kleinen Bauteile in der unteren linken Ecke sind das vom Instruktor zur Verfügung gestellte Bauteilset. Diese werden in den Bauteilbuchsen der Matrix installiert. Virtuelle Frontseiten, die die Frontseiten realer (desktop) Instrumente darstellen, und eine virtuelle Steckplatine, die auf dem Computermonitor dargestellt wird, vermitteln weit entfernten Studenten/SchülerInnen den Eindruck, als arbeiteten sie in einem realen Labor. Eine solchermaßen aktivierte Werkbank kann, zum Beispiel, ein Knotenpunkt in einem Raster/ Netz - Labor sein, wo die Kombination aus virtueller Steckplatine und Relais – Schaltmatrix eine Verkabelungseinrichtung bildet.( Abb.2.) Die mit der Matrix verbundenen Instrumente wurden ausgelassen .

In Abb. 3 wird die virtuelle Steckplatine dargestellt. Ein Set virtueller Bauteile, das für eine bestimmte Laborsitzung bereitgestellt wird, wird in einer Bauteilkiste neben der Steckplatine dargestellt. Das Programm wandelt die virtuellen Schaltkreise, die ein Experimentator auf der Steckplatine verkabelt, mittels Maus in einen Schaltkreis um. Ein virtueller Instruktor/ Lehrer vergleicht jede Netzliste mit einer Anzahl sogenannter Checklisten, die die erlaubten Regelkreise und die maximal ausgegebene Spannung definieren. Wenn die Liste den Check besteht, wird sie zum Schaltkreis – Bauer weitergeleitet. Dieses Programm wandelt die Liste in Relaisadressen um, die aktiviert werden, um den erwünschten Schaltkreis zu formen.

Die Laborbelegschaft installiert Bauteile und konfiguriert die Matrix, während die Lehrer die Laborsitzungen unterstützen. Die Lehrer stellen die Regeln für den virtuellen Instruktor auf. Wenn ein Instrument oder irgendetwas in der Matrix beschädigt sein sollte, ist das die Schuld des Lehrers, und nicht die des Schülers, der den Schaden verursacht hat.

Die Komplexität eines elektrischen Schaltkreises steigt mit der Anzahl der Bauteile. Wenn ein gewünschter Schaltkreis N Knotenpunkte hat, und wenn der Experimentator zum Beispiel einen Widerstand hinzufügen möchte, gibt es N (N-1)/2 Äste, wo er installiert werden kann. Das bedeutet 120 Möglichkeiten für 16 Knoten.

Die Anzahl der möglichen Schaltkreise auf der in Abbildung 1 dargestellten Steckplatine ist hauptsächlich durch die vom Instruktor zur Verfügung gestellten Bauteile limitiert, und ist üblicherweise zu groß für eine Matrix von praktikabler Größe. Aber in undergraduate Labor -Experimenten wird von den Lernenden nur erwartet, einfache Schaltkreise, die in Labor - Bedienungshandbüchern beschrieben sind, zu bauen. Einige Schaltkreise könnten zerstörerisch sein, und können möglicherweise gar nicht gebaut werden. Der Versuch, so einen Schaltkreis zu bauen sollte eine Fehlermeldung des virtuellen Instruktors verursachen. Daher ist die Flexibilität der Steckplatine in Abb. 1 nicht erforderlich. Ist es genug wenn eine Matrix den Bau einer Anzahl von in Bedienungsanleitungen aufgeführter Schaltkreise erlaubt? Nein, unerfahrene Lerner sollten die Möglichkeit haben, zum Beispiel, Verkabelungsfehler zu machen, und auch die Gelegenheit bekommen, diese zu korrigieren. Abgesehen von den Schaltkreisen in den Bedienungshandbüchern soll ein Lernender die Möglichkeit haben, ähnliche Schaltkreise zu bauen, die gleich sicher sind.

Nachdem nun einige allgemeine Aspekte bezüglich analoger Schaltkreise und des VISIR Systems behandelt worden sind, wenden wir uns nun den praktischen Anwendungen zu. Hier werden sowohl theoretische Informationen sowie praktische Experimente vorgestellt, die die Nützlichkeit analoger Schaltkreise illustrieren.

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