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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

REAL 2010 LaboREM Luthon et al. 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. 3

Etat de l’art des e-labs� Pour

�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

LaboREM Luthon et al. 4

Objectifs

� Réduire les coûts: investissement, faciliter la maintenance

� Aider les tuteurs pour ajouterfacilement de nouveaux TP

� => extensivité, flexibilité

� étudiants de niveau L (licence)

� coopération internationale

� => démocratisation du savoir technologique

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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

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Architecture ouverte� Architecture client-serveur

� 2 serveurs: web + expériences

� Modèle de plug-ins pour expériences: client, serveur

web server

lab server Gimbay

INSTR DAQElectronicProtoboard

client

intranet

tutor

internetTCP/IP

client

switchingmatrix

GPIB / USB / PCI bus

D.U.T.

camera

LabVIEWMultisim

TestStandMatlab ...

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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

REAL 2010 LaboREM Luthon et al. 8

Côté Serveur� Matériel: serveur et appareils de mesure

� logiciel: centre de contrôle

� IHM de gestion, chien de garde (watchdog)

LaboREM Luthon et al. 9

Côté Client

� IHM (login sur le web)

� Choix de la manip

� Envoi du paramètrage

� Téléchargement des résultats

� Retour vidéo (webcam)

� questionnaires

IHM client : menu d’intro

Courbe de Bode – Filtre passif

LaboREM Luthon et al. 12

Séquence de labo� niveaux (difficulté)

� vies (répétitions)

� Temps limité

� score (note /20)

Organigramme de séquence

Organigramme du TP

GOTO END

BD Doc Cours

pdf, html...

png, mpeg...

Prerequis

Filtre Actif

GPIB

README Appli

...

=> 30/100

Eval du produit => 100/100

=> 80/100

serveur manips

DIO Elvis.vi

Bode4.vi

multisim.vi

plugins.vi

...

étape E1

TP Présentiel

encadré

en salle Elec

étape E2

TP distant

non encadré

en salle Info

étape E3

libre

HLM

étape E0

CM-TD

encadré

classic

Commentaires

C.R. du TP

auto-Rapport

STOP ?

Questionnaire Final

échelle Likert 5 nivos

> Saisie text littéraire

QCM6

interprétation

Multisim

appli

Audio (HP / écouteur)

QCM5

Temporel+spécif actif

Elvis ?

choix

1 filtre

QCM4

interprétation

résultats

affichage

matrice

remote lab

Instrum GPIB + webcam

matrice commut

D.U.T (divers filtres)

QCM3

Interprétation

matrice

résultats

manip

hands-on : VI/manuel

QCM2

AOP

QCM1

filtrage

DOC ?

Prerequis, Cours, Appli etc

Intro

Texte

Img - Film - Son

TP conçu comme Jeu de pistePREREQUIS

TEMPOREL

RLC

TD...

CCLS

EVAL

QCM

AOP

idéal

QCM

CARACT. FREQ

.RAPIDE : qlq mesures

F.P.Bas

F. P Haut

F ?

Réjecteur

50Hz

Ou P.Haut

Q ? :

Fc

Gmax

dB/oct

Interperet :

Type Filtre

AIDE

TUTEUR

BODE intensif

sallenkey

butterworth

PARAMs

-wc

-G0

pentes

type…

Choisir

1 filtre

Effet lin :

Decal, A

Saturation

NL tempo

SPECIF ACTIF

NL freq

Z infini

Amplification

transf. puissance

APPLI son

Voir signal

Voir spectre, harmonic

F audio

Ecouter

INTRO

objectif

Rauch

Tchebychev

Double T ponté

COURS

Topo

Filtres

Actifs

…

Gabarits

Rappels :

Pb, PB, PH

2e Ordre

canonic

Bessel

LaboREM Luthon et al. 15

Exemple 1: test de circuit � caractérisation d’un transistor MOS

� Pour activité de recherche ou d’enseignement

Alimentation

Hameg HM8142

Dispositifsous test

Multimètre

Multimètre

Multimètre

Philips PM2525

Fluke 45

Fluke 8842A

BUS

GPIB

Carte contrôleurGPIB

MicroordinateurPC

PériphériqueSortie graphique

Adr

7

Adr

22

Adr

1

Adr

23

V

A

V

G

S

D

VD

VG

ID

LaboREM Luthon et al. 16

Exemple 2: TP Filtres actifs - AOP

� 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

Oscilloscope

Waveform

Genarator

D.U.T.

LabVIEW

G W S

CH1 CH2 CH3 CH4

Output

TTL Out

VIN VOUT

GPIB Bus IEEE-488

Internet

Web

browser

Exemple 3: acquisition de données – Analyse spectrale

� Acquisition Temps-réel

LaboREM Luthon et al. 18

Evaluation statistique

(1=tout à fait, 2=d’accord, 3=neutre, 4=pas d’accord, 5=pas du tout)

Exemple of questions

I liked to do labwork from anywhere and anytime 1 2 3 4 5

I liked to control remotely real instruments 1 2 3 4 5

I was motivated by the game-like lab sequence 1 2 3 4 5

I need more preparation to LaboREM 1 2 3 4 5

I need a remote control of the camera 1 2 3 4 5

Evaluated issue Mean Std.dev Assessment

Technical quality of platform 2.9 2.67 ±

Preparation, Docs & Prerequisites 3 2.67 ±

Interest of game concept 2.3 2.16 +

Quality of interaction with HMI 2.3 1.96 +

Interest for remote control of devices 2.2 3.57 +

Release from space-time constraints 1.9 2.9 ++

LaboREM Luthon et al. 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, contrôledistant

� - besoin de plus de préparation

� - plus de travail collaboratif

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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