LaboREM: laboratoire flexible pour TP distant instrumentation déportée

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1 LaboREM: laboratoire flexible pour TP distant instrumentation déportée E.A. Petre F. Luthon, B. Larroque, P. Dibon, J.M. Fiton IUT Bayonne-Pays Basque Dept. Génie Industriel et Maintenance Université de Pau et Pays de l Adour, Anglet, France

2 Introduction: contexte enseignement à distance, e-learning technologie web, connectivité => labos en réseau englobe tout le processus d apprentissage: cours CM, travaux dirigés TD, simulations, TP 3 types de labos: présentiel, virtuel, distant éducation Bac.L2 en signal, circuits et systèmes électriques mais aussi: robotique, mécanique REAL 2010 LaboREM Luthon et al. 2

3 Pour Etat de l art des e-labs argent: mutualisation espace: à domicile, universitiés à l Etranger temps: 24h/24, 7j/7, répétition, autonomie complémentarité des 3 types de labos étudiants handicapés, ou non-affiliés Contre prérequis, préparation incomplète non réaliste : modèle Communication indirecte, temps-réel? async. efficacité pédagogique? évaluation REAL 2010 LaboREM Luthon et al. 3

4 Objectifs Réduire les coûts: investissement, faciliter la maintenance Aider les tuteurs pour ajouter facilement de nouveaux TP => extensivité, flexibilité étudiants de niveau L (licence) coopération internationale => démocratisation du savoir technologique LaboREM Luthon et al. 4

5 Contribution Concept de plug-in : modèles pour connecter facilement de nouvelles manips (Instruments Virtuels : VIs complexes) Approche de type jeu: «GBL» game-based learning Conception d une séquence de jeu: étudiant = DUT Device Under Test 5

6 Architecture ouverte Architecture client-serveur 2 serveurs: web + expériences Modèle de plug-ins pour expériences: client, serveur client client tutor internet TCP/IP web server intranet lab server Gimbay LabVIEW Multisim TestStand Matlab... GPIB / USB / PCI bus INSTR Electronic Protoboard DAQ switching matrix camera D.U.T. 6

7 Plate-forme Prototype Implantation: LabVIEW, GPIB, Internet Toolkit lib, TCP/IP matériel: instruments de T&M (oscilloscope ) Carte DAQ, platine de câblage Matrice de commutation logiciel: Multisim TestStand 7

8 Côté Serveur Matériel: serveur et appareils de mesure logiciel: centre de contrôle IHM de gestion, chien de garde (watchdog) REAL 2010 LaboREM Luthon et al. 8

9 Côté Client IHM (login sur le web) Choix de la manip Envoi du paramètrage Téléchargement des résultats Retour vidéo (webcam) questionnaires LaboREM Luthon et al. 9

10 IHM client : menu d intro

11 Courbe de Bode Filtre passif

12 Séquence de labo niveaux (difficulté) vies (répétitions) Temps limité score (note /20) LaboREM Luthon et al. 12

13 Organigramme du TP étape E0 CM-TD encadré classic étape E1 TP Présentiel encadré en salle Elec Intro Texte Img - Film - Son DOC? Prerequis, Cours, Appli etc QCM1 filtrage QCM2 AOP manip hands-on : VI/manuel BD Doc Cours pdf, html... png, mpeg... Prerequis Filtre Actif GPIB README Appli... Organigramme de séquence matrice résultats QCM3 Interprétation STOP? GOTO END => 30/100 remote lab Instrum GPIB + webcam matrice commut D.U.T (divers filtres) résultats affichage matrice serveur manips DIO Elvis.vi Bode4.vi multisim.vi plugins.vi... QCM4 interprétation étape E2 TP distant non encadré en salle Info choix 1 filtre Temporel+spécif actif Elvis? QCM5 Multisim appli Audio (HP / écouteur) QCM6 interprétation => 80/100 étape E3 libre HLM > Saisie text littéraire Questionnaire Final échelle Likert 5 nivos Eval du produit => 100/100 Commentaires C.R. du TP auto-rapport

14 TP conçu comme Jeu de piste INTRO objectif PREREQUIS RLC TD... Rappels : Pb, PB, PH 2 e Ordre canonic AOP idéal QCM CARACT. FREQ.RAPIDE : qlq mesures F.P.Bas F. P Haut Q? : Fc Gmax db/oct Interperet : Type Filtre COURS Topo Filtres Actifs Gabarits AIDE TUTEUR F? Réjecteur 50Hz Ou P.Haut SPECIF ACTIF NL freq BODE intensif TEMPOREL sallenkey Rauch Tchebychev butterworth PARAMs -wc -G0 pentes type Choisir 1 filtre Effet lin : Decal, A Saturation NL tempo Z infini Amplification transf. puissance Double T ponté Bessel APPLI son Voir signal Voir spectre, harmonic F audio Ecouter CCLS EVAL QCM

15 Exemple 1: test de circuit caractérisation d un transistor MOS Pour activité de recherche ou d enseignement V G V G I D A D S V V D Dispositif sous test Alimentation Hameg HM8142 Multimètre Philips PM2525 Multimètre Fluke 8842A Adr 7 Adr 22 Adr 1 B U S G P I B Carte contrôleur GPIB Microordinateur PC Multimètre Fluke 45 Adr 23 Périphérique Sortie graphique LaboREM Luthon et al. 15

16 Exemple 2: TP Filtres actifs - AOP Waveform Genarator TTL Out Output LabVIEW G W S GPIB Bus IEEE-488 VIN D.U.T. VOUT Internet Oscilloscope CH1 CH2 CH3 CH4 Web browser Pilotage à distance des appareils de mesure Courbe de Bode de filtres actifs quiz en temps limité simulation: Multisim (conception de circuit) Matlab (traitement de signal) En présentiel: comparer LaboREM Luthon et al. 16

17 Exemple 3: acquisition de données Analyse spectrale Acquisition Temps-réel

18 Evaluation statistique Exemple of questions I liked to do labwork from anywhere and anytime I liked to control remotely real instruments I was motivated by the game-like lab sequence I need more preparation to LaboREM I need a remote control of the camera (1=tout à fait, 2=d accord, 3=neutre, 4=pas d accord, 5=pas du tout) Evaluated issue Mean Std.dev Assessment Technical quality of platform ± Preparation, Docs & Prerequisites ± Interest of game concept Quality of interaction with HMI Interest for remote control of devices Release from space-time constraints LaboREM Luthon et al. 18

19 Evaluation des résultats technique: 30 connections simultanées IHM: richesse du media non critique pédagogique questionnaire: échelle à 5 niveaux + n importe où ni quand, répétable + comme un jeu, caméra, contrôle distant - besoin de plus de préparation - plus de travail collaboratif LaboREM Luthon et al. 19

20 Discussion intégration dans un LMS (Moodle, Dokeos) Technologie web : VPN au lieu de reverse proxy Travail collaboratif: media riche, chat, audio, communication synchrone Pilotage d une caméra motorisée (selon requête du client) + caméra fixe grand angle sur le labo Application en mécanique : analyse vibratoire, robotique, traitement d image etc. Projet ouvert à la collaboration internationale... Muchas gracias por su atencion 20