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

开发电气设备学习支持系统，通过利用物联网的远程实验来提高学习效果

• 批准号: 22K02820
• 负责人: 上町 俊幸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ishikawa National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K02820/
• 关键词: 学習支援; アニメーション; 遠隔操作実験; 直流電動機; 直流発電機; 同期発電機; eラーニング; 遠隔実験; 3D-CG; 電気機器

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。

这项研究旨在开发电子学习教材，使您可以在视觉上使用3D-CG和模型在视觉上了解电动机和发电机的结构和原理。此外，为了加深我们对实际操作和特征的理解，我们将开发一种遥控的实验设备，以实现课堂验证实验。在2022年，我们开发了一种用于DC 3D动画和三相同步发电机的远程控制的实验设备。 3D动画旨在了解直流电动机和直流发电机的结构和操作原理，以及刷子和换向器的作用，并表达诸如当前流动，力的产生方式以及与刷子接触的换向器如何在变化时继续向某个方向旋转。开发的动画用于电气设备类的评论幻灯片。远程操作的实验设备用于从课堂上安装在实验室中的远程操作电动机和发电机来进行实验，并观察教室中电动机和发电机的特性。在2022财年，我们开发了一种实验设备，该设备在以额定速度旋转发电机时逐渐增加场电流，测量当时生成的电压，以针对三相同步发电机的无负载测试。遥控器是使用OpenPLC进行的，在使用梯子程序以额定速度旋转直流电机后，一系列操作逐渐增加了发电机的场电流。我们还致力于开发一个Web应用程序，该应用程序使我们能够观察视频录像中的实验，以学生能够理解的方式显示实验，并启用诸如启动或暂停实验之类的操作。