Знайомство з редактором Phyphox webeditor. Створення експерименту.

Автор Атамась Артем
Науковий співробітник НЦ "Мала академія наук України", кандидат технічних наук. Сфера наукових інтересів: розвиток технологій наукової освіти.

Завдання роботи:

Ознайомитися з мобільним застосунком Phyphox та редактором Phyphox webeditor.

Обладнання:

ПК, смартфон.

Основні терміни та поняття

Phyphox – Physical Phone Experiments phyphox webeditor

Теоретична частина

Phyphox (Physical Phone Experiments) – це мобільний застосунок, розроблений для навчальних цілей у 2-му Інституті фізики Рейнсько-Вестмінстерського університету Аахена. Він дозволяє зчитувати, записувати та аналізувати дані з датчиків, наявних на смартфоні, та дані, що надходять до смартфону по Bluetooth, із зовнішнього пристрою, який має власний набір датчиків, мікроконтролер та Bluetooth-модуль. Основними особливостями застосунку є наступні: наявність готових експериментів, можливість створення нових експериментів, можливість експорту даних до Excel, та можливість керування застосунком з іншого пристрою з веббраузером, підключеного до тієї самої мережі, що й смартфон. Можливість керування застосунком з іншого пристрою необхідна в тих випадках, коли експериментатор не має доступу до смартфону, наприклад, якщо смартфон треба встановити безпосередньо на рухомий елемент тієї чи іншої експериментальної установки.

Прості експерименти у застосунку Phyphox створюються шляхом обрання комбінації датчиків смартфону, дані з котрих необхідно отримувати. Такі експерименти передбачають лише реєстрацію даних, а їх обробка здійснюється вручну після завершення експерименту.

Експерименти, які передбачають математичну обробку даних, у тому числі тих, що надходять по Bluetooth та виведення результатів до застосунку Phyphox у потрібному вигляді створюються за допомогою інструменту Phyphox webeditor. Після створення експерименту він завантажується до застосунку за QR-кодом, який генерується у Phyphox webeditor.

Загальний вигляд вікна Phyphox webeditor, відкритого у браузері зображено на рисунку 1.

Рис. 1. Вікно сервісу Phyphox webeditor у браузері

Для того, щоб створити експеримент, необхідно послідовно заповнити усі вкладники: Main, Input, Output, Analysis, View, Export.

Створимо для початку простий експеримент, який передбачатиме лише зчитування та виведення до застосунку Phyphox даних з акселерометру – датчику, наявного на кожній моделі смартфону та призначеного для фіксації прискорення, з яким смартфон переміщується у просторі.

Хід роботи

  1. Відкрийте Phyphox webeditor, перейшовши за посиланням: https://phyphox.org/editor/neweditor/.
  2. Придумайте, та напишіть у вкладниці Main (рис. 1) назву (Title), категорію (Category), та опис (Description) експерименту. Наприклад, Acceleration, Movement, Get data from the accelerometer, which gives the actual acceleration without the gravitational acceleration.
  3. Перейдіть до вкладники Input (рис. 2), у пазлику sensor оберіть acceleration without g, зачепіть пазлик лівою кнопкою миші, та перетягніть у пазлик input.

Рис. 2. Вкладинка  Input у Phyphox webeditor

  1. Натисніть на позначку налаштування у пазлику датчику (рис. 3).

Рис. 3. Виклик налаштувань датчику

  1. Здійсніть налаштування у відповідності до рис. 4. При цьому у правій частині вікна мають автоматично з’явитися контейнери даних (рис. 4). Закрийте віконце налаштувань клацнувши лівою кнопкою миші позначку налаштувань.

Рис. 4. Налаштування датчику

  1. Вкладинку Output в даному випадку заповнювати не потрібно. Вона заповнюється у випадках коли здійснюється обмін інформацією між смартфоном і зовнішнім пристроєм по Bluetooth.
  2. Вкладинку Analysis, призначену для автоматичної обробки даних поки що також не заповнюємо.
  3. Переходимо до вкладинки View, необхідної для виведення інформації до застосунку у потрібному вигляді. Спочатку виведемо графіки залежності прискорень по трьом осям від часу. У пазлику view, що знаходиться на робочому полі замість New View напишіть Graph.
  4. Перетягніть пазлик graph з бокової панелі до пазлику view на робочому полі та змініть його назву з New Graph на Linear Acceleration x (рис. 5).

Рис. 5. Додавання графіку до виду

  1. До пазлику graph (Linear Acceleration x) з бокової панелі перетягніть два пазлики, що відповідають осям x та y графіку (рис. 6), та оберіть для осі x – t (час), а для осі y – x (прискорення по осі x) (рис. 6).

Рис. 6. Призначення змінних для графіку

  1. Натисніть на позначку налаштування у пазлику graph (Linear Acceleration x) та здійсніть налаштування у відповідності до рис. 7. Для закриття віконця налаштувань, знову натисніть на значок.

Рис. 7. Налаштування графіку

*Для того щоб записати верхній індекс у одиниці вимірювання прискорення m/s2, а також, у подальшому, для написання інших символів, користуйтеся таблицею символів Unicode. Потрібний символ можна просто зкопіювати з цієї таблиці й вставити куди потрібно.

  1. Клацніть правою кнопкою миші на graph (Linear Acceleration x) та оберіть Duplicate. З’явиться копія цього пазлу, яку треба вставити до загального пазлу view Graph. Зробіть це два рази. Ви маєте отримати блок, зображений на рис. 8 зліва.
  2. Змініть назви графіків та оберіть відповідні змінні у блоці у відповідності до рис. 8. За бажанням оберіть для кожного графіку різні кольори.

Рис. 8. Створення виду, який відображатиме графіки прискорень за трьома осями у застосунку Phyphox.

  1. Перетягніть з бокової панелі пазлик view (New View), встановіть його нижче попереднього блоку та змініть назву на Simple.
  2. Перетягніть з бокової панелі пазлик value (New label), вставте його до пазлику view, змініть назву на Linear Acceleration x, та оберіть змінну x.
  3. Натисніть на значок налаштувань, та заповніть віконце у відповідності до рис. 9.

Рис. 9. Налаштування виведення числового значення

  1. Клацніть правою кнопкою миші на value (Linear Acceleration x) та оберіть Duplicate. З’явиться копія цього пазлу, яку треба вставити до загального пазлу view Simple. Зробіть це три рази. Ви маєте отримати блок, зображений на рис. 10 зліва.
  2. Змініть назви числових значень та оберіть відповідні змінні у блоці у відповідності до рис. 10. За бажанням оберіть для кожної змінної різні кольори. Кінцевий вигляд вкладники View представлено на рис. 11.

Рис. 10. Створення виду, який відображатиме числові значення прискорень за трьома осями та абсолютне значення прискорення у застосунку Phyphox.

Рис. 11. Кінцевий вигляд вкладники View

  1. Перейдіть у вкладнику Export, яка призначена для налаштування експорту даних, та перетягніть пазлик set (New Dataset) з бокової панелі у пазлик export на робочому полі. Змініть назву New Dataset на Raw Data.
  2. Перетягніть з бокової панелі пазлик data (New Data), вставте його до пазлику set (Raw Data), змініть назву на Time (s), та оберіть змінну t.
  3. Повторіть п. 20 ще чотири рази для решти даних і створіть блок у відповідності до рис. 12.

Рисунок 12 – Блок експорту даних

  1. У верхньому правому куті екрану натисніть GENERATE, а у вікні що з’явилося – QR Code Online. Нижче має з’явитися QR код.
  2. Підключить смартфон до мережі Internet та відкрийте застосунок Phyphox.
  3. У застосунку натисніть кнопку Додати (+), та оберіть Додати експеримент за QR кодом.
  4. Відскануйте QR код з монітору. На запит збереження експерименту у колекції, натисніть Cancel. У застосунку має з’явитися створений вами експеримент під назвою Acceleration. Він повинен мати дві вкладинки – Graph та Simple. У вкладинці Graph має бути три вікна графіків прискорення по осях x, y та z. У вкладниці Simple – чотири поля для відображення числових значень прискорення (по осях x, y, z, та абсолютного значення).
  5. Запустіть вимірювання та похитайте смартфон по черзі вздовж трьох осей (рис. 13). Переконайтеся, що дані прискорення надходять правильно у відповідності до напрямів осей (рис. 14).

Рис. 13. Орієнтація смартфону відносно трьох координатних осей

Рис. 14. Запис створеного експерименту у застосунку Phyphox

  1. Зупиніть вимірювання та здійсніть експорт даних у форматі Excel. Експорт можна здійснити на власну електронну пошту, або на пошту колеги.
  2. Вийдіть із застосунку, не зберігаючи дані на телефон.
  3. У Phyphox webeditor поряд з кнопкою QR Code Online натисніть кнопку Download. На ваш комп’ютер завантажиться файл створеного вами експерименту. Він вам знадобиться для подальшого навчання роботі з Phyphox webeditor. Для того щоб відкрити збережений експеримент треба відкрити Phyphox webeditor, у правому верхньому куті натиснути LOAD, у вікні що з’явилося натиснути Оберіть файл, та відкрити збережений файл.

Аналіз даних

Зробити висновки. Чи надходять дані лінійних прискорень у відповідності до напрямів осей вашого смартфону?