Ознайомлення 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 дає змогу 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 такі: 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 вкладинки: Main, Input, Output, Analysis, View, Export.

Створимо для початку простий експеримент, який передбачатиме лише зчитування та виведення до застосунку Phyphox даних з акселерометра – датчика, 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 датчика (рис. 3).

Рис. 3. Виклик налаштувань датчика

  1. Здійсніть налаштування відповідно 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 датчика

  1. Вкладинку Output у цьому 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 за трьома осями від часу. У пазлику view, розташованому на робочому полі, замість New View напишіть Graph.
  4. Перетягніть пазлик graph із бокової панелі до пазлика view на робочому полі та змініть його назву з New Graph на Linear Acceleration x (рис. 5).

Рис. 5. Додавання графіка до виду

  1. До пазлика 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 графіка

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

Рис. 7. Налаштування графіка

*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 скопіювати з цієї таблиці й вставити, куди потрібно.

  1. Клацніть правою кнопкою миші на graph (Linear Acceleration x) та оберіть Duplicate. З’явиться копія цього пазла, яку треба вставити до загального пазла view Graph. Зробіть це двічі. Ви маєте отримати блок, зображений на рис. 8 зліва.
  2. Змініть назви графіків та оберіть відповідні змінні у блоці відповідно до рис. 8. За бажанням оберіть для кожного графіка 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 пазлика view, змініть назву на Linear Acceleration x, та оберіть змінну x.
  3. Натисніть на значок налаштувань та заповніть віконце відповідно 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 пазла, яку треба вставити до загального пазла view Simple. Зробіть це тричі. Ви маєте отримати блок, зображений на рис. 10 зліва.
  2. Змініть назви числових значень та оберіть відповідні змінні у блоці відповідно до рис. 10. За бажанням оберіть для кожної змінної різні кольори. Кінцевий вигляд вкладинки 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 вкладинки 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 пазлика 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 відповідно до рис. 12.

Рис. 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 в 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 за осями x, y та z. У вкладинці Simple – чотири поля для відображення числових значень прискорення (за осями 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 відповідно 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

Зробіть висновки. Чи надходять дані лінійних прискорень відповідно до напрямів осей вашого смартфону?