1
Studijní materiál a návody k vybraným úlohám KEF/PFTP
Renata Holubová
Olomouc 2014
2
Systém Neulog Charakteristika: Plug and Play
žádná kalibrace čtení hodnot ze senzoru okamžitě po připojení senzor není nutné nijak nastavovat
Připojení možné k :
PC Mac Tablet Smart telefon
Různé způsoby připojení
USB Bezdrátové (WiFi, RF) Prohlížeč (grafický, digitální)
Adaptivní a cenově efektivní řešení
1 až 10 senzorů připojitelných pro jeden pokus žádné drahé a nepřehledné "drátové" připojení software je připraven pro budoucí senzory, žádné další "dokupování" programů
Investice do budoucnosti
3
program se spouští v internetovém prohlížeči program lze spustit na jakémkoliv hardware v budoucnu není třeba pro obslužný program zakupovat "upgrade" při změně nebo vylepšení počítače u obslužných modulů v PC je možné provést "upgrade" Převádí měřené parametry do procesních hodnot (°C, Lux, dB, mA, V, ...) Posílá data v digitální formě do zobrazovací jednotky nebo počítače či tabletu Ukládá zároveň až 5 experimentů ve své paměti Kalibrace jednoduchým stisknutím tlačítka Rozsah měřených veličin a měřítko výstupů v nastavení softwaru Možnost experimentální práce bez nutnosti připojení k počítači Automatické ukládání dat v senzorech s možností průběžného výstupu Offline export dat do zobrazovací jednotky nebo počítače
Spojení senzorů do řetězce v libovolném pořadí bez kabelů Vlastní systém ukládání dat v každém senzoru Cenově dostupné Dokonalý design Vysoká přesnost měření Jednoduchá obsluha a jednoduché sestavení experimentů Bezdrátové připojení
4
Funkční režimy Systém senzorů s pamětí má dva funkční režimy: Pokus s připojením (on-line režim) a Pokus bez připojení (off-line režim). Pokus s připojením (on-line) je režim, kde senzory jsou „živě“ připojeny k PC nebo ke grafickému zobrazovacímu modulu a data se průběžně přenášejí v reálném čase. Všechny senzory získávají data stejnou vzorkovací frekvencí a spouštějí se současně signálem senzoru, který byl vybrán pro spouštění. Délka trvání pokusu je pro všechny senzory stejná. Režim on-line namísto nepřetržitého sběru dat umožňuje také sběr dat v konkrétních fázích pokusu. Lze využít funkci „po krocích“, tzv. "snímkování", kdy během měření se ručně mění některé proměnné pokusu, např. změna napětí v elektrickém obvodu, změna objemu v tlakově-objemovém experimentu, nebo přidání kapky do roztoku atd. Pokus bez připojení (off-line) je režim, kde senzory byly připojeny k PC nebo grafickému zobrazovacímu modulu (GZM) a byly naprogramovány s různými vzorkovacími frekvencemi a různou dobou trvání pokusu. Senzory pak odpojené od počítače nebo GZM a jsou pak zapojeny samostatně nebo do řetězce napájeného z baterie. Sběr dat se aktivuje stisknutím tlačítka START/STOP daného senzoru. V tomto režimu může být každý senzor naprogramován a spouštěn nezávisle. Stiskem tlačítka START/STOP se spustí záznam dat, okamžiky stisknutí tlačítek mohou být různé. Do paměti každého senzoru lze uložit data až z pěti pokusů. Opětovné připojení čidel k PC nebo GZM je nutné z důvodu přenosu dat a jejich analýzy.
5
Všechny grafy budou sjednoceny na časové ose s nejdelší dobou trvání a od výchozího času t = 0 s. Tento čas se považuje za bod aktivace všech senzorů. Z tohoto důvodu se neberou v úvahu časové rozdíly mezi stiskem START/STOP tlačítka senzorů a jejich nezávislým spuštěním. Senzory mohou v off-line režimu zůstat připojené k počítači. Takto je lze programovat a nastavit různou vzorkovací frekvenci a dobu trvání pokusu. Opět platí, že každý senzor lze naprogramovat a spouštět pro záznam dat nezávisle. Spuštění a zastavení lze provést buď kliknutím na příslušné ikony na PC, nebo stisknutím tlačítka START/STOP na senzorech. Data je pak možné nahrát, zobrazit a analyzovat. Získaná data (v obou režimech) jsou uložena ve vnitřní paměti senzorů a mohou být zobrazena podle potřeby na PC nebo na GZM. Každý senzor má identifikační číslo ID, které lze podle potřeby pomocí softwaru změnit. Změna ID je nutná v případě, používá-li se k měření více senzorů stejného typu, např. několik teplotních čidel, a požadují-li se měřené hodnoty z každého z nich. Všechny senzory jsou systémem automaticky rozpoznány. Hlavní obrazovka senzorů
Připojení senzoru
Připojte USB modul
Připojte senzor teploty
k USB portu na PC pomocí USB-USB mini kabelu. k USB modulu .
Každý modul má dvě připojovací zásuvky - zásuvka na jedné straně je „sameček“, zásuvka na druhé straně je „samička“. Takto řešené zásuvky umožňují spojení senzorů do řetězce.
6
Klikněte na ikonu Hledat senzory v hlavní liště. Program vyhledá připojené senzory a zobrazí je v okně modulů. V tomto případě se vyhledá a zobrazí senzor teploty, jak je uvedeno níže: Program automaticky hledá senzory také ihned po svém spuštění, takže jsou-li senzory v okamžiku spuštění programu připojené k PC, program je všechny detekuje a zobrazí v okně modulů. Pokud při běhu programu přidáte nebo odeberete senzory z řetězce, musíte spustit nové hledání kliknutím na ikonu Hledat senzory . Všechny nově zjištěné senzory se zobrazí svisle pod sebou v okně modulů. Okno senzoru
1.ID – Zobrazuje identifikační číslo senzoru ID. V řetězci může být připojeno až 9 senzorů stejného typu. 2. Hodnota – Zobrazuje aktuální numerickou hodnotu senzorem měřené veličiny. 3. Nastavení senzoru – Otvírá okno pro nastavení senzoru. 4. Typ – Zobrazuje typ senzoru (Světlo, Teplota atd.). 5. Jednotky – Zobrazuje příslušný rozměr měřené veličiny (např. lx pro senzor světla, oF nebo ºC pro senzor teploty atd.). 6. Barva – Zobrazuje barvu čáry grafu senzoru, tato barva může být snadno změněna (viz níže). Ve stejné barvě se zobrazují i čísla a jednotky na ose y. Nastavení karty - Volby Na kartě Volby lze nastavit: Zobrazení: Tabulka – Je-li políčko zatrženo, zobrazí se tabulka naměřených dat pokusu. Digitální – Je-li zatrženo, hodnota proměnné se zobrazuje v okně digitálního zobrazení
7
velkými číslicemi. Graf – Je-li zatrženo, data pokusu se zobrazí ve formě grafu (výchozí nastavení). Mřížka – Je-li zatrženo, v grafu se obrazí mřížka. Tyto čtyři možnosti se zobrazují pro drtivou většinu senzorů. Na pravé straně karty Volby jsou dva přepínače, kterými lze v případě senzoru teploty kliknutím volit zobrazení jednotek buď ve °C, nebo °F. Ostatní senzory mohou mít přepínače, pomocí nichž lze volit různé funkce nebo rozsahy měření. Mnoho senzorů má několik rozsahů, které lze volit podobným způsobem. Volba mění vnitřní nastavení elektroniky senzoru, jako např. zesílení, filtrování apod. Toto je možné jen díky počítačovým schopnostem každého senzoru. Volby pro on-line režim V tomto režimu senzory vždy začínají svou činnost s výchozími nastaveními a vynulovanými daty bez ohledu na to, co bylo zaznamenáno v jejich paměti. To je velký rozdíl proti režimu bez připojení (off-line), kde senzory zachovávají svá poslední nastavení. Před spuštěním pokusu budete muset nastavit dobu trvání pokusu, vzorkovací frekvenci (vzorkování) a nechat vyhledat připojené senzory. Klikněte na ikonu Nastavení pokusu okno Nastavení pokusu – Volby:
, která se nachází v podliště nástrojů. Otevře se následující
8
V tomto okně můžete nastavit parametry pro zobrazení grafu. Políčko Graf je z výchozího nastavení zatržené, tzn. že se graf automaticky bude zobrazovat. Zatrhněte políčko Tabulka, vedle okna grafu se zobrazí okno tabulky. Všimněte si také sloupce Ručně nastavené hodnoty. Není-li možné z připojeného senzoru hodnoty získat, lze je zde vepsat. Pokud jste např. prováděli pokus analyzující, jak se objem stálého množství vzduchu mění s tlakem, pak hodnoty objemu by se zapsaly do tabulky a název "Objem" a příslušné jednotky by se zadaly do záhlaví sloupce. Šířku sloupců v tabulce je možné změnit najetím kurzoru myši na dělení sloupců v záhlaví tabulky. Doba trvání pokusu definuje čas, po který probíhá vzorkování (zápis) dat. Tato doba může být vybrána pouze z předem stanového seznamu. Klikněte na šipku dolů v poli Doba trvání pokusu, zobrazí se dostupné hodnoty trvání. Vzorkovací frekvence (Vzorkování) určuje počet měření za sekundu (za minutu nebo za hodinu) jsou přijata. Program může zvolit vzorkovací frekvenci automaticky na základě doby trvání experimentu. Stejně jako doba trvání pokusu se vzorkovací frekvence může volit pouze z předem vybraného seznamu. Některé vzorkovací frekvence jsou blokovány, jsou závislé na délce trvání pokusu nebo konkrétním typu připojeného senzoru. Například senzor teploty má nejvyšší vzorkování 100 vzorků za sekundu (není žádný důvod pro vyšší hodnotu), takže vyšší vzorkovací frekvence jsou blokovány, a to i v případech, když je v řetězci připojen další senzor, umožňující vyšší vzorkovací frekvenci. Některá z vyšší vzorkovacích frekvencí může být zablokována, pokud jsou nastaveny dlouhé doby trvání pokusu. Důvodem je to, že maximální počet vzorků, které lze pořídit a uložit do paměti každého senzoru je 64000. Vysoká vzorkovací frekvence a dlouhé doby trvání by samozřejmě vyžadovaly vysoké množství vzorků. Grafické zobrazení Jsou k dispozici tyto funkce: Lineární optimalizace – do zvoleného grafu nakreslí přímku, která se svými hodnotami nejvíce přibližuje křivce grafu. Matematický popis přímky je dán rovnicí Y = mX +c. Lze extrapolovat i do nuly. Lineární optimalizace mezi kurzory – do zvoleného grafu do části mezi kurzory nakreslí přímku, která se svými hodnotami nejvíce přibližuje křivce grafu. Matematický popis přímky je dán rovnicí Y = mX +c. Lze extrapolovat i do nuly. Pole – Vypočte a zobrazí velikost plochy pod křivkou grafu mezi dvěma kurzory a přímkou pro Y = 0 (nemusí být totožné s osou x). Strmost (gradient) [kurzor 1] – Vypočte a zobrazí hodnotu gradientu v průsečíku vybraného grafu a fialového kurzoru
9
Mnohočlenný [mezi kurzory] – Proloží křivku grafu křivkou mnohočlenu, která se grafu svými hodnotami nejvíce přibližuje, a zobrazí rovnici křivky. Režim po krocích Je-li požadavek pokus spustit, veličiny měřit a zaznamenávat pouze tehdy, pokud si to přejete, použijte režim po krocích. V tomto režimu budou data senzorem shromažďována pouze na každé kliknutí na ikonu Jeden krok . Tento režim se používá, mění-li se veličina nespojitě, nebo není závislá na čase. Příkladem pokusu, když se použije režim po krocích, může být měření různých teplot kapalin v různých kádinkách. Čidlo senzoru teploty se vždy ponoří do dané kapaliny a po několika sekundách ustálení měření se teplota zaznamená kliknutím na ikonu Jeden krok . Zaznamenané hodnoty nebudou pravděpodobně použitelné v podobě grafu, ale lze je využít zapsané do tabulky. Pokus bez připojení (režim off-line) V tomto režimu se výsledky pokusu nezobrazují v reálném čase. Senzory jsou předem naprogramované k měření. Nastavení pokusu společně s pěti posledními sadami změřených dat jsou uloženy do vnitřní energeticky nezávislé paměti každého senzoru. Senzory byly naprogramovány s různými vzorkovacími frekvencemi a dobou trvání pokusu prostřednictvím připojení k PC nebo grafického zobrazovacího modulu (GZM). Senzory jsou pak odpojeny od počítače nebo GZM a jsou připojeny k modulu baterie buď samostatně, nebo v řetězci. Měření a ukládání dat se aktivuje stisknutím tlačítka START/STOP, umístěného na každém senzoru. V tomto režimu může být každý senzor naprogramován samostatně a tlačítkem spouštěn nezávisle. Opětovné připojení čidel k PC nebo GZM je nutné z důvodu přenosu dat a jejich analýzy. Všechny grafy budou sjednoceny na časové ose s nejdelší dobou trvání a od výchozího času t = 0 s. Tento čas se považuje za bod aktivace všech senzorů. Z tohoto důvodu se neberou v úvahu časové rozdíly mezi stiskem START/STOP tlačítka senzorů a jejich nezávislým spuštěním. Senzory mohou v off-line režimu zůstat připojené k počítači. Takto je lze programovat a nastavit různou vzorkovací frekvenci a dobu trvání pokusu. Opět platí, že každý senzor lze naprogramovat a spouštět pro záznam dat nezávisle. Spuštění měření a ukládání dat se aktivuje kliknutím na ikonu Spustit měření v podliště Pokus bez připojení, nebo současným stisknutím všech tlačítek START/STOP na senzorech, takže všechny senzory začínají měřit ve stejný okamžik. Zastavit pokus lze v PC kliknutím na ikonu Zastavit měření , nebo současným stisknutím tlačítek na všech senzorech, nebo počkat do konce doby trvání pokusu, kdy měření skončí automaticky samo. Data jsou pak přenesena k zobrazení a analýze. Všechny grafy jsou sjednoceny na časové ose s nejdelší dobou trvání a od výchozího času t = 0 s. Tento čas se považuje za bod aktivace všech senzorů. Z tohoto
10
důvodu se neberou v úvahu časové rozdíly mezi stiskem START/STOP tlačítka senzorů a jejich nezávislým spuštěním. Menu v režimu pokus bez připojení (off-line)
Dvakrát klikněte na ikonu
zástupce NeuLog™, objeví se následující zobrazení:
V hlavní liště klikněte na ikonu Pokus bez připojení podlišta ikon:
. Zobrazí se následující
11
Podobně jako v režimu Pokus s připojením, funkce jednotlivých ikon se zobrazí najetím kurzoru myši na danou ikonu. Pokus bez připojení (režim off-line) s modulem baterie V režimu Pokus bez připojení budete používat senzor(y) připojený(é) a napájený(é) z bateriového
modulu . Do každého senzoru je možné uložit data až z 5 různých měření. Před připojením senzoru k bateriovému modulu se přesvědčte, že bateriový modul je v pořádku a baterie uvnitř modulu je nabitá. Stiskněte tlačítko na bateriovém modulu, svítí-li zelená LED, je baterie nabitá na více než 40%. Svítí-li červená LED, je třeba modul baterie dobít. Nabíjení proveďte připojením bateriového modulu prostřednictvím USB-USB mini kabelu do USB portu počítače. Nastavení jednoho senzoru bez spouštění V tomto režimu se každý senzor uchovává ve své paměti nastavené hodnoty s předchozího naprogramování. Chcete-li nastavení přeprogramovat, doporučuje se nejdříve obnovit výchozí (tovární) nastavení senzoru a pak naprogramovat požadované parametry. Obnovení výchozího nastavení se provede kliknutím na ikonu Obnovit tovární nastavení senzoru v podliště Nástroje:
Připojte USB modul k USB portu na PC. Připojte senzor teploty k USB modulu . Klikněte na ikonu Hledat senzory . Program vyhledá a zobrazí senzory v okně Modulů.
POZNÁMKA: Je důležité, aby byla provedena alespoň jedna změna nastavení, protože teprve potom jsou všechny hodnoty nastavení uloženy do paměti senzoru. Při provádění změn se krátce zobrazí OK zpráva označující, že změna byla přenesena do senzoru a uložena do jeho paměti.
12
Ukládání, načítání, tisk &export do tabulky Ukládání Pokud dosud nebyla vytvořena složka „Experimenty“ pro ukládání a načítání souborů, je důležité takovou složku vytvořit. Optimální je vytvořit tuto složku ve složce NeuLog\Docs. Ukládání dat z pokusů do souboru v obou režimech On-line a Off-line experimentu spočívá v jednoduchém kliknutí na ikonu Uložit pokus v podliště ikon. Otevře se standardní okno Windows, ve kterém zvolíte složku Experimenty, zadáte název souboru a kliknutím na tlačítko Uložit soubor s daty pokusu uložíte. Název souboru si zvolte tak, aby bylo zřejmé, o jaký pokus se jedná. Typ souboru je automaticky nastaven na exp = experiment. Načítání Načítání dat z pokusů v obou režimech On-line a Off-line opět spočívá v jednoduchém kliknutí na ikonu Otevřít pokus v podliště ikon. Otevře se standardní okno Windows se složkou Experimenty, myší levým tlačítkem označte soubor, ze kterého požadujete načíst data pokusu, a klikněte na tlačítko Otevřít. Tisk Pro tisk musí být připojena tiskárna. Pro tisk grafu z pokusu v obou režimech On-line nebo Off-line je třeba kliknout na ikonu Tisk. Tímto způsobem vytisknete pouze graf. Pokud požadujete tisk jiných oken z programu NeuLog, stiskněte na klávesnici počítače klávesu PrtSc (Print Screen), tímto uložíte obsah celé obrazovky do schránky (clipboardu). Pak spusťte jeden z těchto grafických programů: Microsoft Windows Paint®, OpenOffice Draw®, Adobe Photoshop®, Corel Paint Shop Pro®, GNU Image Manipulator Program (GIMP)® nebo Serif PhotoPlus®, klávesou Ctrl+V vložte do programu obsah schránky, tj. uloženou obrazovku, ořízněte nepotřebné informace (např. tabulku dat), uložte a uložený obrázek pak otevřete pro další zpracování např. v Microsoft WordPad®, Microsoft Word®, Lotus WordPro®, OpenOffice Writer® nebo Softmaker TextMaker®. Pokud je k tisku určena velká tabulka, pak je lepší data exportovat do tabulky, kterou lze dále zpracovat např. programy Microsoft Excel®, Lotus 123®, Softmaker PlanMaker® nebo OpenOffice Calc® a vytisknout přímo z tohoto programu. Export do tabulky Funkce v softwaru NeuLog™ na kartě Matematika umožňují zpracování dat mnoha způsoby, např. násobení napětí a proudu (A · B) pro výpočet výkonu, dělení napětí proudem (A/B) pro výpočet resistence (odporu), výpočet převrácené hodnoty objemu (1/A), nebo výpočet funkce 1/vzdálenost2. Nicméně mohou nastat případy, kdy jsou zapotřebí další matematické funkce, které do softwaru sin2A, cos2A).
13
V této situaci je vhodné exportovat data do tabulky a další jejich zpracování provést tam. I když ikona v podliště ikon poukazuje na použití aplikace Microsoft Excel®, můžete exportovat do tabulek, které využívají CSV formát (hodnoty v tabulce jsou odděleny čárkou), jako je Lotus 123®, Softmaker PlanMaker® nebo OpenOffice®. Pro export dat klikněte na ikonu Export do Excelu v podliště ikon, otevře se standardní okno Windows, ve kterém zadejte název souboru, pak klikněte na tlačítko Uložit. Chcete-li uložit data do souboru ve formátu CSV, klikněte na šipku dolů v poli Uložit jako typ a zvolte položku CSV file. Pokud máte v PC nainstalovaný program Microsoft Excel®, pak ponechte typ souboru Excel file, jinak volte CSV file. Po kliknutí na tlačítko Uložit se data vyexportují do souboru zadaného formátu (xls, csv) a soubor se otevře v tabulkovém procesoru (např. Excelu) pro další zpracování.
Anemometr Měření rychlosti větru – využití v pokusech s environmentální problematikou, meteorologie, biologie, fyziky. Senzor je předkalibrován, takže jej lze přímo použít. Výrobce navrhuje použití pro studium počasí, růstu rostlin, chování zvěře, let insekticidů atd. Jednotky měření jsou km/h. Anemometr připojujeme k USB modulu a ten je dále připojen k počítači. Anemometr nelze připojit přímo k počítači. Příprava měření: Do počítače nainstalujte software Neulog. Připojte USB -200 modul k PC Připojte senzor anemometr k USB modulu, kalibrace není potřebná. Otevřete aplikaci Neulog a automaticky vyhledejte senzor. Klikněte na on-line experiment, otevře se graf pro měření. Klikněte na modul-setup – lze nastavit parametry senzoru. Klikněte na experimente-setup pro nastavení parametrů měření. Budou zobrazovány aktuální hodnoty měřených dat v okně modulu na levé straně obrazovky. Spuštění experimentu a záznam dat proběhne po stisknutí tlačítka Run-experiment. Zastavení sběru dat po stisknutí Stop experiment. Připojení k tabletu, smartphonu Anemometr je třeba připojit přes WIFI-201 modul, který vytvoří Neulog wifi-síť pro příjem dat. Postup: Propojte anemometr s modulem WIFI-201
14
K modulu WIFI připojte BAT-200 modul (doporučuje se připojit BAT-200 přes USB k nabíječce (např.od mobilu) Wifi modul může být napájen přes USB mini kabel z počítače Dále pracovat lze až kontrolka na wifi zůstává modrá (trvá asi 1 minutu) Asi 20 sekund trvá načtení zařízení Je-li zařízení připojeno, zadejte adresu stránky wifi201.com a počkejte 30-60 sekund Uvidíte kontrolní ikonku Control mode, klikněte na ni Aplikace načte novou stránku a začne automatická detekce sensorů (trvá asi 1 minutu). Hledání můžete zastavit, je-li sensor nalezen Pokud nezačně automatické vyhledání senzorů, vyberte Search for sensors Je-li sensor nalezen, uvidíte box modulu na levé straně obrazovky. V tomto boxu budou zobrazena reálná data měření. Pokud je potřeba změnit nastavení anemometru, klikněte na Modul setup. Začít měření a zapisovat data je možné po kliknutí na On-line expůeriment, poté run experiment. Máte-li novější generaci modulu wifi 201 (s USB ikonkou na obale), lze jej použít jako USB200, tj. sensor lze přímo zapojit do počítače s použitím wifi 201. Začít měření lze, když 3krát zmáčkneme tlačítko na panelu. Opakováním této operace se vrátíme do wifi modu.
Off –line experimenty - Nemáme sensor připojený přímo k počítači či tabletu. Potřebujeme anemometr a modul BAT200, USB modul, WIFI modul Postup práce: Po připojení senzoru k BAT modulu stiskneme START/STOP na anemometru. Během experimentu svítí červené světlo. Po ukončení sběru dat připojte senzor k vybranému zařízení (počítač, tablet), otevřete aplikaci Neulog. Stiskněte tlačítko off-line experiment a Load data from sensors k nahrátí dat do počítače. Anemometr měří rychlosti 0-120 km/h, frekvence 100 vzorků za sekundu, citlivost 0,01 km/h.
Senzor vodivosti kůže
15
Senzor galvanické vodivosti kůže (může být nazván detektor lži) měří vodivost kůže speciálně mezi prsty ruky. Vodivost kůže se mění podle emocionální nálady závislé např. na bolesti, dotyku, vůni, zvukovém impulsu, apod. Senzor má dva rozsahy, vodivost v mikrosiemensech a hodnotová čísla.
http://www.neulog.cz/produkty/senzor-vodivosti-pokozky.html
Návody
MĚŘENÍ EMOCIONÁLNÍHO STRESU Cíl experimentu Studium reakce boje nebo útěku. Sledování, jak stimulace lidského systému (hmatem, čichem, zrakem nebo zvukem) ovlivňuje míru vylučování potních žláz ruky. Porozumění principům polygrafu (detektoru lži). Moduly a senzory : PC + program NeuLogTM, USB modul USB – 200, senzor vodivosti pokožky NUL – 217 Pomůcky: střička nebo sklenice, vatový tampón, pero, prázdná karta (5 ks), voda, láhev alkoholu, parfému nebo kolínské vody
16
Teorie Jedním z důsledků emocionální a smyslové stimulace je produkce potu. Senzor GSR (Galva-nické kožní reakce) neboli senzor vodivosti pokožky slouží k měření vodivosti kůže na základě množství vylučovaného potu potními žlázami na rukou. V důsledku výše uvedené stimulace se zvyšuje množství potu a tím i vodivost kůže. Proč se tvoří pot citovou a smyslovou stimulací? Odezva boj nebo útěk se aktivuje v důsledku akutního ohrožení života a připravuje zvířata na obranu nebo ústup. Když je vnímána hrozba, je aktivován sympatický nervový systém (část autonomního nervového systému). To vede k uvolnění hormonů noradrenalinu a adrenalinu, které se vážou na adrenergní receptory na pe-riferních tkáních. Vazba vede k rozšíření zornic, zvýšení srdeční frekvence, krevního tlaku, dýchání a tvorbě potu. Pot se tvoří při reakci boj nebo útěk s cílem pomoci tělu zbavit se zvý-šeného tepla generovaného zvýšenou svalovou aktivitou. Lidé mají několik milionů potních žláz, které leží ve střední vrstvě kůže (dermis). Vylučovaný pot je transportován do povrchové vrstvy zvané epidermis pomocí kanálků. Existuje celá řada oblastí v těle s vysokou koncentrací potních žláz, jako čelo, dlaně rukou, podpaží, a chodidla. Měření GSR je použito v polygrafu (detektoru lži). Lhaní navozuje v těle stresující stav, který se projevuje prostřednictvím fyziologických reakcí. Kromě vodivosti kůže je polygraf schopen současně nahrávat změny krevního tlaku, tepu, dýchání a další, zatímco je subjektu kladena řada otázek. V experimentu se dozvíte, jak lidé reagují, když jsou citově stimulováni. V okamžicích stimu-lace mozku budete na rukou pozorovat vyšší produkci potu. Změny v pocení po každé stimulaci budeme zaznamenávat.
POSTUP Příprava experimentu 1. Uspořádání experimentu je znázorněno na obrázku.
17
2. Ujistěte se, že máte umytou střičku naplněnu vodou (nebo sklenici vody), vatový tampón, pět karet, pero a láhev alkoholu, parfému nebo kolínské vody. 3. V místnosti vypněte klimatizaci. 4. Emocionální odezvy nemůžete měřit na sobě. Experiment provádějí dva žáci a třetí žák je testován (bude subjektem). 5. Řekněte subjektu, aby si ohřál ruce třením o sebe. 6. Nechejte subjekt navlhčit malou část pokožky na dvou prstech vatovým tampónem. 7. Připojte elektrody na vlhké části prstů tak, jak je to znázorněno na obrázku.
18
8. Řekněte subjektu, aby se posadil. Postavte se nebo se posaďte za něj. Neměl by vidět vás, dalšího žáka ani monitor počítače. Nastavení senzoru 9. Modul USB – 200 připojte pomocí kabelu k PC. 10. K modulu USB – 200 připojte senzor vodivosti pokožky.
Poznámka: Následující funkce programu jsou vysvětleny jen v krátkosti, a proto před zahájením ex-perimentu doporučujeme seznámit se s programovými funkcemi NeuLogTM popsanými v uživatelské příručce. 11. Spusťte program NeuLogTM a zkontrolujte, zda je senzor vodivosti pokožky identifikován
19
Nastavení
12. V liště programu klikněte na ikonu Pokus s připojením. 13. V Okno modulu klikněte na ikonu Nastavení modulu a na záložce Volby vyberte Signal (změna režimu senzoru – reakce v hodnotových číslech je jasnější než v S).
Klikněte na ikonu Nastavení pokusu a nastavte Délka trvání pokusu – 10 minut, Vzorkování – 10 za sekundu. Testování a měření 15. Lidé jsou velmi silně závislí na svém zraku a sluchu. Činnost těchto smyslů musí být potlačena, aby se mohlo maximálně rozvinout vnímání jinými smysly. Stimulace dotykem a vůní je jednodušší bez sluchových a zrakových podnětů. Hmat a čich se pak stávají citlivějšími. 16. Řekněte subjektu, aby na několik sekund seděl tiše se zavřenýma očima a se sklopenou hlavou. Nohy by neměl mít překřížené a jeho paže by měly spočívat na područkách křesla nebo na klíně. Prsty by neměly vyvíjet žádný tlak na elektrody. 17. Nemluvte a nehlučte, aby nebyl subjekt stimulován žádnými vnějšími zvuky. Tyto podmínky by měly být zachovány po celou dobu měření. 18. Sledujte naměřenou hodnotu reakce v arb jednotkách. Tato hodnota se liší od subjektu k subjektu a také podle emočního stavu subjektu.
20
19. V Okno modulu klikněte na ikonu Nastavení modulu a na záložce Graf nastavte limity osy Y na přibližně 6 000 nad a pod naměřené hodnoty. 20. Jeden žák bude vykonávat podněty a druhý bude dokumentovat čas každé události a za-znamenávat hodnotová čísla. 21. Měření spusťte kliknutím na ikonu Spustit pokus v liště programu . 22. Křivka grafu se může nadále vychylovat nahoru a dolů. V tichosti vyčkejte, dokud nebu-dou změny v grafu malé. 23. Případ 1: Lehce se dotkněte ucha subjektu a pozorujte v grafu jeho reakci. Produkce malého množství potu způsobí změnu v hodnotě měření. Čím více potu tělo vyloučí, tím vyšší budou změny v grafu. Poznámka: Mezi stimulací a reakcí senzoru je časové zpoždění. Potní žlázy mohou reagovat v rozpětí 18 s po stimulaci.
24. Případ 2: Dotkněte se druhého ucha subjektu a pozorujte reakci. 25. Případ 3: Když se subjekt stává navyklým na dotek, zkuste fouknout subjektu přes ucho nebo obličej a pozorujte, zda zareaguje na pohyb vzduchu. Návyk je pokles ve vyvolaném jednání vyplývající z opakovaných stimulací.
26. Případ 4: Položte vaši ruku na hlavu subjektu. 27. Případ 5: Otevřete láhev alkoholu, kolínské nebo parfému ve vzdálenosti jeden metr od nosu subjektu, čímž umožníte subjektu vnímat vůni. Subjekt by měl být předem informován o tom, co chcete udělat. Podle jeho reakce zjistíte, kdy ucítil aroma. 28. Graf uložte a analyzujte jej.
21
Detekce lži 29. Dejte subjektu 5 prázdných karet a požádejte ho, aby napsal jméno na každou kartu. Jedno jméno by mělo patřit velmi blízké osobě, např. matce, otci, bratrovi apod. Na další čtyři karty napíše libovolná jména osob, se kterými se nezná (muž nebo žena podle křestního jména).
30. Subjekt připravte k testování podle bodů 16 až 19. Limity osy Y nastavte jako v předcho-zím měření. 31. Zamíchejte karty a řekněte subjektu, aby odpovídal „ne“ na každou z následujících otázek až do té doby, než mu oznámíte konec experimentu. 32. Mezi jednotlivými otázkami čekejte 15 sekund. Subjektu položte následující otázky: Je Pavel tvůj bratr? Je Sam tvůj bratr? A tak dále. 33. Po každé otázce sledujte v grafu odpověď subjektu. 34. Změňte formulaci otázek. Myslím si, že je Pavel tvůj bratr. Takže Karel je tvůj bratr.
35. Zaznamenejte nejvyšší odezvu na určité jméno nebo dvě jména a ptejte se nadále různými způsoby. Sledujte reakce. 36. Informujte subjekt o ukončení experimentu a odhadněte z průběhu grafu jméno blízké osoby subjektu. Toto je ukázka části grafu, ve kterém byla subjektu položena otázka o blízké osobě.
22
Graf uložte a analyzujte jej. Závěr 39. Emocionální a smyslová (pěti klasickými smysly) stimulace způsobuje tvorbu potu. Tvorba potu je součástí odezvy boj nebo útěk. 40. Z výše uvedeného grafu je patrné, že u subjektu pod tlakem dochází ke zvýšené tvorbě potu a tím i ke zvýšené vodivosti pokožky, která je měřitelná senzorem GSR. 41. Na těle existuje celá řada oblastí se zvýšenou koncentrací potních žláz, jako je čelo, dlaně rukou, podpaží a chodidla nohou (měření vodivosti pokožky v oblastech jako je čelo, záda nebo hrudník je obtížné).
23
42. Potní žlázy mohou reagovat v rozpětí 1-8 s po stimulaci. 43. Měření GSR je zahrnuto v polygrafu (detektoru lži). Kromě vodivosti kůže je polygraf schopen měřit změny krevního tlaku, tepu, dýchání a další.
Otázky 1. Jaký je závěr z vašich výsledků? 2. Kromě vodivosti kůže je polygraf (detektor lži) schopen současně nahrávat změny krev-ního tlaku, tepové frekvence a dýchání. Vysvětlete, jak jsou tyto fyziologické změny spojeny s odezvou boj nebo útěk a jak se mění v průběhu akutního stresu? Jak nám (nebo zvířatům) tyto změny pomohou, když zaznamenáme určitou hrozbu? 3. Uveďte příklad návyku v chování zvířat. 4. Která skupina zvířat má schopnost produkovat pot? Zdůrazněte další unikátní vlastnosti této skupiny.
ABSORPCE SVĚTLA A TEPLO Cíl experimentu Pochopení pojmu barva. Sledování vlivu povrchové barvy tělesa na absorpci dopadajícího světla a přeměny světelné energie na tepelnou za použití bílého a černého papíru. Sledování změny tělesné teploty rukou pokrytých bílou a černou rukavicí. Moduly a senzory: PC + program NeuLogTM, USB modul USB – 200 , dva senzory povrchové teploty NUL – 233 (Experiment je možné také provést postupně ve dvou měřeních s jedním senzorem po-vrchové teploty.)
24
Pomůcky: zdroj záření (stolní lampa s žárovkou), lepicí páska, bílý a černý papír o rozměrech 5 cm x 5 cm, bílá a černá rukavice nebo textilie Teorie K pochopení pojmu barva je nejprve nutné vysvětlit si pojem světlo. Viditelné světlo vnímá lidské oko jako směs barev, ve které jsou jednotlivé barvy charakterizovány určitou vlnovou délkou. Vlnová délka je vzdálenost dvou nejbližších odpovídajících si bodů na šířící se vlně a určuje energii vlnění. Čím je vlnová délka kratší, tím je energie vlnění vyšší. Barva může být definována i subjektivněji, každým z nás nepatrně odlišně. Dopadne-li světlo odražené od objektu do lidského oka, pak tyčinky a čípky na sítnici na světlo zareagují. Vy-šlou informaci do mozku, který ji vyhodnotí jako barvu. Světlo dopadající na povrch tělesa může být tělesem pohlceno, odraženo, případně může těle-sem procházet. Elektromagnetické záření, které je viditelné lidským okem, má vlnové délky v rozmezí od 400 do 700 nm. Dopadá-li na těleso světlo ze zdroje vyzařujícího složené světlo (např. Slunce, žárovka) a toto světlo se od tělesa zcela odrazí, pak je těleso vnímáno jako bílé. Je-li dopadající světlo těle-sem zcela pohlceno, pak je vnímáno jako černé. Světelné zdroje jako Slunce či žárovka vyzařují široké spektrum záření, některé z nich jsou mimo oblast viditelnou lidským okem. Při absorpci světelného záření a jeho přeměny na teplo hraje roli infračervená oblast, tj. záření o vlnové délce 700 až 1 400 nm. V následujícím experimentu budeme měřit teplotu pod černým a bílým papírem, na který do-padá světlo ze zdroje záření (žárovky), a sledovat vliv jeho povrchové barvy na absorpci do-padajícího světla. Budeme také zkoumat tělesnou teplotu rukou v černé a bílé rukavici po do-padu světla ze zdroje.
POSTUP Příprava experimentu 1. Uspořádání experimentu je znázorněno na obrázku.
25
2. Čidla senzorů povrchové teploty položte vedle sebe ve vzdálenosti 2 cm. K pracovní desce stolu je zafixujte proti nechtěnému pohybu lepicí páskou. 3. Zdroj záření (žárovku stolní lampy) umístěte nad čidla senzorů povrchové teploty ve vzdálenosti 20 cm. Nastavení senzorů 4. Modul USB – 200 připojte pomocí kabelu k PC. 5. K modulu USB – 200 postupně připojte oba senzory povrchové teploty . Poznámka: Následující funkce programu jsou vysvětleny jen v krátkosti, a proto před zahájením ex-perimentu doporučujeme seznámit se s programovými funkcemi NeuLogTM popsanými v uživatelské příručce. 6. Spusťte program NeuLogTM a zkontrolujte, zda jsou oba senzory povrchové teploty iden-tifikovány.
26
Nastavení ID čísla senzoru Aby bylo možné použít při provádění experimentu dva senzory stejného druhu, musí mít senzory různá identifikační čísla. K modulu USB – 200 připojte jeden senzor povrchové teploty a zkontrolujte, zda byl identifikován. V hlavní liště programu klikněte na ikonu Nástroje . Šipkou vedle ikony Nastavit ID měření nastavte v poli hodnotu 2 . Kliknutím na ikonu Nastavit ID měření dojde k automatickému vyhledání senzoru a změně jeho ID na hodnotu 2. K senzoru připojte druhý senzor povrchové teploty a klikněte na ikonu Hledat čidla . Nastavení 7. V liště programu klikněte na ikonu Pokus s připojením . 8. Klikněte na ikonu Nastavení pokusu a nastavte Délka trvání pokusu – 5 minut, Vzorkování – 60 za minutu. Testování a měření 9. Na první čidlo senzoru povrchové teploty položte bílý papír a na druhé čidlo černý papír. 10. Zapněte zdroj záření.
27
11. Spusťte měření kliknutím na ikonu Spustit pokus v liště programu. 12. Grafický výsledek pokusu zvětšete kliknutím na ikonu Optimalizace zvětšení v okně grafu. 13. Váš graf by měl být podobný následujícímu grafu.
28
Graf uložte. 15. Z grafického výsledku pokusu je patrné, že černý papír pohlcuje více světla než bílý papír. Toto světlo je přeměněno na teplo, které je snímáno čidlem senzoru povrchové teploty. 16. Vypněte zdroj záření. 17. V okně grafu klikněte na ikonu Zobrazit funkce . 18. Klikněte na záložku Statistika a z rozevírací nabídky vyberte Povrchová teplota 1. 19. Klikněte na tlačítko Vypočítat funkci . 20. Postup opakujte pro druhý senzor výběrem z rozevírací nabídky Povrchová teplota 2 na záložce Statistika.
29
21. Minimální a maximální naměřené hodnoty teploty zapište do tabulky. 22. Vypočítejte t odečtením minimální hodnoty teploty od maximální hodnoty teploty. Hodnotu t zapište do tabulky. barva papíru
minimální teplota [°C]
maximální teplota [°C]
t [°C]
bílý černý
Úkoly 23. Na každou dlaň přilepte lepicí páskou jedno čidlo senzoru povrchové teploty. 24. Na jednu ruku nasuňte bílou rukavici a na druhou ruku černou rukavici. 25. Zapněte zdroj záření a ruce položte pod zdroj záření vedle sebe. Měření opakujte. Sle-dujte vliv barevných rukavic na tělesnou teplotu rukou.
Otázky
30
1. Na základě provedeného experimentu vysvětlete, jaké barvy jsou vhodnější pro letní oblečení a jaké pro zimní oblečení. 2. Kterým senzorem lze určit množství odraženého světla v pokusech? 3. Studiem veverek bylo zjištěno, že mají hnědou, šedou a černou barvu srsti. Černé veverky měly slabší ochlupení než ostatní veverky. Vysvětlete tento poznatek.
Literatura: http://www.neulog.cz/experimenty/fyzikalni-experimenty.html http://www.neulog.cz/dokumenty/uzivatelska-prirucka.html http://neulog.com/
31
32
