Вижте в Sandacite.BG какво прави Микролаб – БГ компютърна образователна система за упражнения по електроника.

Неразделна част от образованието по електроника в техникумите и висшите учебни заведения е редовното провеждане на лабораторни упражнения по електротехника, електроника, различни технии дялове – електротехнически материали, измервателна техника, полупроводникови елементи – и т.н. Навремето за този цел са отпечатвани стотици книги, заглавието на които винаги започва с ,,Ръководство за лабораторни упражнения по…“.

Обикновено упражнението протича, като се изследва  даден обект (уред, схема и т. н.) чрез пода­ване на въздействия на входа му и се наблюдава неговата реакция (това е т.н. метод „стимул – реакция“). Чрез мно­гократно повтаряне на три еле­ментарни действия — подаване на входен сигнал, измерване на изходния сигнал и записване на двете стойности — се получава т.н. предавателна характеристика на обекта. Така обаче се губи доста време, а получените резултати често са неточни. Дори и след въвеждане на компютрите в упражненията зададените и измерените стойности пак трябва да се въведат на ръка чрез клавиатурата. След това се извършва обработка (математи­ческа или графична) с подходя­ща програма и при нужда резултатите се отпечатват. Тоест, по този начин компютърът облекчава само обработката на получените ре­зултати, а самите те продължават да се получават примитивно. 

Затова през 1986 г. Направление ,,Учебно-производствена дейност“ на ВМЕИ ,,Ленин“ – София (днес Технически университет) се замисля да автоматизира още повече процеса на упражнения и проектира системата, която виждате на първата снимка. Това е Микролаб! Между 1986 и 1987 г. той е пуснат в опитна употреба, като с него се провеждат лабораторните упражнения по дисциплината Изчислителни аналогови устройства и системи, преподавана в катедра Изчислителна техника на ВУЗ-а. Тъй като Микролаб се оказва много удобен, през 1987 г. започва производството му за нуждите на ВМЕИ. Днес ще разгледаме по-подробно какво съдържа и как се работи с това любопитно нещо.

Навремето Микролаб е наречен ,,интелигентна система“. Първото важно обстоятелство в неговата работа е, че с него компютърът може да се свърже непосредствено към изследваната схема (т. е. машината работи в „реално време“). Това ускорява многократно технологичния процес на работа в упражнението – напр. предава­телна характеристика от 200 точ­ки с Микролаб се снема за части от секунда­та, докато по „ръчния“ начин това става за цели минути. 

Микролаб е пуснат в употреба първоначално за упражненията по изчислителна техника, но може да използва и в други дисциплини, защото има общо предназначение. Как изглежда цялостната система, виждаме на първата снимка в статията, най-горе. А на фигурата отдолу схематично са показани и номерирани различните му блокове: 8-битов персонален компю­тър Правец (напр. 8М, означен тук с цифрата 1), към който са включени външно флопидисково устройство от завод ,,Коцо Цветаров“ (2) и принтер (3), контролер (4), лентов съединителен кабел (5) и ключовата част – лабораторен макет (6) – това е онова, зеленото по-горе, дето прилича на футболно игрище. :D

Всъщност макетът съдържа постоянна универсална аналогово-цифрова периферия (7) и сменяема изследвана плат­ка 8. Връзката между тях се осъществява външно чрез ко­мутационните кабелчета 9 и вътрешно чрез лентов кабел. Ла­бораторният макет (постоянната и сменяемата част) се захранва от компютъра с постоянно стабилизирано напрежение 15 волта. Размерите на ,,игрището“са 486 х 367 х 32 мм.

Микролаб има и екранче, на което се отразяват резултатите от изследването:

Екранът има декоративна рамка, която ограничава полезната му част. В нея се разполагат графичните изображения на сигналите (2), вертикалният мар­кер 3 и курсорът 4. Деления­та 5 служат за грубо отчитане на стойностите, а полета­та 6, 7 и 8 — за точно. Маркерът 9 означава канала, подлежащ на обработка. 

Ето и още малко технически характеристики на системата. Микролаб има 4 аналогови входа. Може да се включи напрежение 10 волта и входно съпротивление 1 мегаом. Максималната честота на дискретизация е 2 килохерца. Аналоговите изходи са отново 4. Изходното напрежение е пак 10 волта, а изходното съпротивление – < 1 ом. Максималната честота тук е 10 килохерца, а формата на изходящия сигнал може да е всякаква – произволна. Използва TTL-интегрални схеми. Дуракоустойчив е – има защита от къси съединения.

Микролаб има няколко възможности, в които работи. Те му дават доста сили да ни помага, докато учим. Ето ги кои са:

• Конфигуриране на системата. Тук се задават номерата на аналоговите входове и из­ходи, които ще се ползват, честотата на дискретизация, форматът на аналогово-цифро­вото и цифрово-аналоговото пре­образуване и др.

• Измерване на входни анало­гови сигнали. При този режим последовател­но се сканират зададените ана­логови входове със съответната честота на дискретизация (точ­ната й стойност се изобразява върху полето, означено със 7 на горната  илюстрация. Полу­чените чрез аналогово-цифрово преобразуване отчети се записват в съответните входни буфери и се изобразяват върху екрана, ка­то именно така образуват графичните изобра­жения, означени с 2.

• Генериране на изходни ана­логови сигнали. Този режим е обратен на режи­ма „измерване на входни анало­гови сигнали“. Състои се от две части:

а) задаване на формата на гене­рираните изходни аналогови сигнали. Това може да става аналитично, графич­но, таблично, чрез измерване или чрез прочитане на дискета;

б) същинско генериране на сигналите. Състои се от последователно прочитане на предварително за­писаните в буферите отчети и преобразуването им от цифров в аналогов вид.

• Снемане на предавателните ха­рактеристики. Този режим представлява по­следователно редуване на режи­мите „генериране“ и „измерва­не“. Предвидена е възможност за изобразяване на сигналите със и без предварително изтриване на екрана. Този случай е под­ходящ за получаване на семей­ство предавателни характери­стики.

• Графичен редактор. Дава следните възможности за обработка на измерените и за­помнени в буферите сигнали:

а) преместване на изображенията във вертикална посока с пред­варително зададена стъпка;

б) също – преместване в хоризонтална посока;

в) мащабиране на изображе­нията, за да ги виждме възможно най-добре. Ето как изглежда екранът на Микролаб в момент на извършване на лабораторни упражнение:

• Текстов редактор – да, и това има! Позволява да се правят над­писи върху графиките (напри­мер означаване на координатните оси, маркиране на характерни точки по тях и др.).
• Цифрова обработка на полу­чените резултати. Тук се включват интегриране, диференциране, интерполиране, спектрален анализ, филтрация, отлепяне на обвивката на сиг­налите.
• Отчитане на моментна стой­ност на сигналите. Осъществява се с помощта на вертикалния маркер 3 (пак според схемата на третата ни илюстрация),  който може да се премества в хо­ризонтална посока. Ординатите на пресечните точки на маркера с графичните изображения (2) на сигналите се изобразяват като петцифрени десетични числа със знак върху четирите полета, означени с 8. Стойността на абсцисата (положението на маркера) се изобразява върху по­лето 6, а честотата на дискрети­зация на входните сигнали — върху полето 7.
• Обслужване на файлове: а) каталог на файловете; б) записване на получените ре­зултати във вид на файл върху флопидисковото устройство;в) четене на файл с предвари­телно получени или синтезирани сигнали и зареждането им в буферите на системата.
• Отпечатване на резултатите чрез принтер:
• а) визуализиране върху екра­на и отпечатване върху принтера на отделен файл; б) отпечатване на всички на­трупани резултати от лабора­торното упражнение във вид на протокол. Тази възможност изисква да въведем допълнителна информация — номер на лабора­торното упражнение, име на ученика/студента, група (клас), дата и т. н. Заедно с информацията от дискетата тя се отпечатва в протокола. 

Микролаб може да работи в два режима – директен и програмен. В директния отделните възможности се избират чрез удобна система от менюта и се изпълняват веднага.Програмният режим изисква предварително написване на програма на БЕЙСИК, в която чрез отделни команди да зазадем по­редица от необходими действия. Този режим обаче разкрива по-пълноценно възможностите на системата, защото позволява лесно да се направят уроци за програмирано обучение, разни демонстрационни програми и др.

Ето и какви са предимствата, които системата Микролаб е донесла при упражненията, в които се използва:

• Гъвкавост и универсалност. Могат да се изследват аналого­ви, цифрови и хибридни елемен­ти и схеми от всички области на електрюониката (ако сменяемата платка съдържа подходящи преобразуватели, мо­гат да се изследват и неелектрични обекти). Чрез разработва­не на разнообразни програмни продукти могат да се провеждат различни експерименти върху един и същ обект;
• Пълна или частична автома­тизация на упражнението. В ре­зултат на това рязко се повиша­ва ефективността — в рамките на едно лабораторно упражнение студентите/учениците получават много повече информация за изследва­ния обект;
• Графично изобразяване, за­помняне и отпечатване на резул­татите от лабораторното упражнение чрез принтер – графичното представяне спомага да се онагледи добре процесът и да се запомнят добре изводите. Ето и още един екран от работата на системата:

• Възможност за програмира­но обучение (преподаване на материал, задаване на въпроси) по време на лабораторното упражнение. При това управляващият Микролаб компютър получава информация за под­готовката на упражняващите се не само от клавиатурата, но и от състоя­нието на изследваната схема. Така се разкриват интересни възмож­ности за създаване на „инте­лигентни“ уроци за програмира­но обучение;
• Възможност за допълнител­на обработка на получените ре­зултати чрез пакет приложни програми с математически и гра­фични възможности;
• Премахва се необходимостта от използване на традиционна измервателна апаратура (генератори, осцило­скопи, волтметри и т. н.) и от захранващи токоизточници. Друг е обаче въпросът, че всеки седен техник и инженер ТРЯБВА да може да работи правилно и уверено с тази уреди!
• Възможност за включване към произволни персонални ком­пютри (чрез нужните  кон­тролери);
• Допълнително разширяване на възможностите на системата чрез монтиране на допълнителни устройства върху сменяемата платка. Според изискванията на изследвания обект това могат да бъдат програмируеми усилвате­ли, схеми „следене — запомняне“, преобразователи на неелектрически в електрически величини, цифрово управляеми генератори и др.;
• Няколко системи Микролаб заедно с един управляващ ги компютър могат да се включат в мрежа с широки възможности за центра­лизирано обучение и контрол.

Без съмнение системата, която разгледахме днес, е една интересна, непозната част от българската електронна промишленост. Въобще навремето в университетите са проектирани и произвеждани множество устройства, повишаващи ефективността на образованието. Едно такова е ето този компютър:

Български учебен ЕДНОПЛАТКОВ компютър ЕМК-14 от 1980-те г. + схема