183991. lajstromszámú szabadalom • Moduláris felépítésű oktató laboratórium elsősorban fizikai paraméterek és jelenségek előállításának, villamos elven történő mérésének és a mérési eremények feldolgozásának oktatására
1 183 991 2 A találmány tárgya moduláris felépítésű oktató laboratórium elsősorban fizikai paraméterek és jelenségek előálb'tásának, villamos elven történő mérésének és a mérési eredmények feldolgozásának oktatására, mely alkalmas például gépészeti vagy kohászati nem villamos mennyiségek előállításának, méréstechnikájának, ill. analóg és digitális jelfeldolgozási módszereinek gyakorlati elsajátíttatására. A legtöbb ismert oktató laboratórium olyan egyedi eszközök sokasága, ahol az egyes oktató berendezések között csak a rendeltetésszerű használatból adódó kapcsolat jellemző. Ilyen oktató laboratóium alakítható ki például a következő szabadalmazott megoldásokból:- az 1463046 lajstromszámú angol szabadalomból, mely a gravitációs jelenségek bemutatására szolgál;- az 1445290 lajstromszámú angol szabadalomból, mely a hullámmozgást illusztrálja;- a 4026039 lajstromszámú USA szabadalomból, mely a villamos alapmérések elsajátítását teszi lehetővé és- a 4032052 lajstromszámú USA szabadalomból, mellyel a fénytan oktatása biztosítható. Ezek az eszközök együttesen a fizika tantárgy egyik féléves anyagának gyakorlati elsajátítását lehetővé tevő olyan oktató laboratóriumként alkalmazhatók, ahol az önálló megoldások szellemesen és gazdaságosan mutatnak be egy-egy jelenséget, és/vagy teszik lehetővé a fizikai paraméterek mérését. Mindazonáltal a korszerű elektronika által biztosított méréstechnikai és számítástechnikai ismeretek gyakorlati elsajátíttatására nem alkalmasak. Léteznek olyan oktató laboratóriumok, melyek célja a hallgatók valamely fiziológiai készségének figyelése és fejlesztése. Ezek a laboratóriumok, a korábban ismertetett rendszerektől eltérően, egyetlen szervesen összefüggő rendszerként jelennek meg. Ilyen megoldásnak tekinthető a 3921310, a 3952425, a 4009521 és a 4035953 lajstromszámú USA szabadalom, amely az emberi reagálókészség analízisét teszi lehetővé. A rendszer vizsgálóhelyeket, központi egységet és sínrendszert tartalmaz. A vizsgálóhelyekről beérkező információkat a központi egység dolgozza fel. így a központi egység többszörösen kihasznált. Ezen oktató rendszerek részekre bontásának alapját a vizsgálat célja, és módszere, azaz a vizsgálandó személy (a hallgató) és a vizsgáló személy (az oktató) közötti viszony képezi. így e rendszerek vizsgálóhelyekre és központi egységre bontása természetszerűen adódik. A részegységek további felbontása, vagy egymástól független működtetése nem cél, és nem is oldható meg. Nincsenek autonóm és egymásra épülő szolgáltatási hierarchiaszintek. Nem lehet szó tehát az alacsonyabb vagy magasabb szolgáltatást nyújtó egységek egymástól független működtetéséről, vagy részrendszerek kialakításáról. így ezen oktató rendszerek egyes részeinek, moduljainak többszörös kihasználása vagy önálló mérőhelyként való felhasználása nem lehetséges. A találmány célja az ismertetett megoldások hátrányainak kiküszöbölése egy olyan oktató laboratórium létrehozásával, mely lehetővé teszi a legtöbb részegység többszörös kihasználását és egyes részegységeknek önálló mérőhelyként való alkalmazását. A találmány alapját az a felismerés adja, hogy a legtöbb olyan oktató laboratórium, melyben fizikai jelenségek és paraméterek előállítási, mérési és jelfeldolgozási módszereinek tanítása a cél, analóg és digitális sínrendszerek alkalmazásával azonos illeszkedési felületekkel rendelkező, csereszabatos, azaz egymáshoz többféleképpen is illeszthető részegységek halmazára bontható. így ezen részegységek jelentős hányada elhagyható a megtartott részegységek többszörös kihasználása révén, mivel a tanterv szerinti felhasználástól függően egy-egy laborgyakorlaton nem a teljes félévi vagy éves anyag a feladat, hanem az oktatási anyagban szereplő fizikai paraméterek és jelenségek egy része. A találmány tárgya moduláris felépítésű oktató laboratórium elsősorban fizikai paraméterek és jelenségek előállításának, villamos elven történő mérésének és a mérési eredmények feldolgozásának oktatására, melyben a mérőhelyek funkcionálisan azonos felépítésűek. így egy tetszőlegesen kiragadott mérőhely felépítése bármely másik mérőhelyre értelmezhető, mivel az egyes mérőhelyek csak a részegységek számában és az előállítandó, ill. mérendő és feldolgozandó fizikai paraméterekben különböznek egymástól. Egy tetszőlegesen kiragadott mérőhelyen belül valamely paraméterelőállító kimenete, az ezen paraméterelőállító által előállított fizikai paraméter mérésére szolgáló mérőátalakító bemenetére kapcsolódik. Ugyanezen mérőátalakítók ki-bemenete rendre egy kapcsoló megfelelő ki-bemeneteire van kötve. Ezen kívül a kapcsoló egy további ki-bemenetével egy analóg-digitális átalakító és jelfeldolgozó ki-bemenetére csatlakozik. Az analóg-digitális átalakító és jelfeldolgozó egy további ki-bemenete pedig ezen tetszőlegesen kiragadott mérőhely ki-bemeneti síné. A digitális jelkimenettel rendelkező mérőátalakítók alkalmazását is lehetővé tevő előnyös kivitelnél bármely mérőhelyen, és így a tetszőlegesen kiragadott mérőhelyen belül is a kapcsoló egy további ki-bemenete a mérőhely ki-bemeneti sínére csatlakozik. A korszerű számítástechnikai módszerek és eszközök alkalmazásának gyakorlati elsajátíttatására is alkalmas, további előnyös kivitelnél az oktató laboratórium egy további mérőhelyként is alkalmazható digitális jelfeldolgozót tartalmaz. Ezen digitális jelfeldolgozó ki-bemeneti sínéivel rendre a mérőhelyek ki-bemeneti sínére csatlakozik. A találmány tárgyát rajz segítségével ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra az oktató laboratórium általános felépítését mutatja be. A 2. ábra egy digitális jelfeldolgozóval kiegészített kétmérőhelyes oktató laboratórium példakénti elvi mechanikai vázlatát tartalmazza. A 3. ábra pedig egy digitális jelfeldolgozóval kiegészített kétmérőhelyes oktató laboratórium példakénti tömbvázlata. Az ábrákon az alapkiépítést jelentő mérőhelyeket szaggatott vonallal, a kiegészítést jelentő, további mérőhelyként is alkalmazható digitális jelfeldolgozót és a hozzátartozó ki-bemeneti síneket pontvonallal jelöltük. Az oktató laboratórium példakénti kiviteléhez az alkalmazott indexek közül k - az MH mérőhelyek száma; j = 1,2,..., k - az MH mérőhelyek sorszáma, futóindex 1-től k-ig; nj - a j-edik MHj mérőhelyen belül az Ej paraméterelőállítók és az Aj mérőátalakítók száma, általában ni nj n^; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
