IoTを用いた遠隔実験により学習効果を高める電気機器の学習支援システムの開発

本研究では，電動機や発電機の構造・原理を3D-CGや模型で視覚的に理解できるようなeラーニング教材の開発を目的とする。また，実際の動作・特性の理解を深めるため，授業の中での検証実験を可能にする遠隔操作型実験装置を開発する。2022年度は，直流機の3Dアニメーションと三相同期発電機の遠隔操作型実験装置を開発した。3Dアニメーションは，直流電動機と直流発電機の構造や動作原理，ブラシと整流子の役割りを理解するためのもので，電流が流れる様子や，力が発生する様子，ブラシと接する整流子が切りかわることで一定の方向に回転を続ける様子などを動きをつけて表現したものである。開発したアニメーションは，電気機器の授業における解説スライドに取り入れて使用した。遠隔操作型実験装置は，実験室に設置された電動機や発電機を，教室から遠隔操作して実験を行い，電動機，発電機の特性を教室で観測するものである。2022年度は，三相同期発電機の無負荷試験を対象とし，発電機を定格速度で回転させながら界磁電流を徐々に増加させ，そのときの発生電圧を測定する実験装置を開発した。遠隔操作にはOpenPLCを利用し，ラダープログラムにより直流電動機を定格速度で回転させたあと，発電機の界磁電流を徐々に増加させる一連の動作を，自動で実行するように構成した。また，実験の様子をビデオ映像で観察したり，実験結果を学生が理解しやすい形で表示したり，実験の開始・中断などの操作を可能にするWebアプリの開発にも取り組んだ。

本研究では，電動機や発電機の構造・原理を3D-CGや模型で視覚的に理解できるようなeラーニング教材の開発を目的とする。また，実際の動作・特性の理解を深めるため，授業の中での検証実験を可能にする遠隔操作型実験装置を開発する。2022年度は，直流機の3Dアニメーションと三相同期発電機の遠隔操作型実験装置を開発した。3Dアニメーションは，直流電動機と直流発電機の構造や動作原理，ブラシと整流子の役割りを理解するためのもので，電流が流れる様子や，力が発生する様子，ブラシと接する整流子が切りかわることで一定の方向に回転を続ける様子などを動きをつけて表現したものである。開発したアニメーションは，電気機器の授業における解説スライドに取り入れて使用した。遠隔操作型実験装置は，実験室に設置された電動機や発電機を，教室から遠隔操作して実験を行い，電動機，発電機の特性を教室で観測するものである。2022年度は，三相同期発電機の無負荷試験を対象とし，発電機を定格速度で回転させながら界磁電流を徐々に増加させ，そのときの発生電圧を測定する実験装置を開発した。遠隔操作にはOpenPLCを利用し，ラダープログラムにより直流電動機を定格速度で回転させたあと，発電機の界磁電流を徐々に増加させる一連の動作を，自動で実行するように構成した。また，実験の様子をビデオ映像で観察したり，実験結果を学生が理解しやすい形で表示したり，実験の開始・中断などの操作を可能にするWebアプリの開発にも取り組んだ。