Исследование чувствительности к свету электромобиля
Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект - от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Первые шаги в науку» среди работ учащихся 1-2 классов |
Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 117
Email: Написать
Предметы: Физика
Классы: 2 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» 17 апреля 2019 года
|
Актуальность работы
Электромобиль «Роби» приводится в движение от энергии трех батареек типа «АА». Управление им производится с помощью источника света, направленного на два светочувствительных датчика, расположенных в его передней части. Таким источником может быть включенный переносной фонарик, направленный на «Роби». Освещенность датчиков приводит к пуску электромобиля и его движению быстро и медленно. Разная освещенность датчиков приводит к повороту «Роби» вправо или влево.
Неизвестной является освещенность электромобиля, необходимая для пуска, изменения скорости движения и поворотов. Зная требуемую освещенность, можно подобрать правильный фонарик или сделать фонарик с регулируемой яркостью.
Цель
Определить освещенность датчиков, необходимую для пуска электромобиля.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
- Разработать программу проведения эксперимента.
- Изучить правила работы с измерительным прибором – люксметром.
- Провести опыты пуска электромобиля при разной освещенности датчиков от лампы накаливания.
- Провести опыты пуска электромобиля при разной освещенности датчиков от лампы дневного света.
- Обработать результаты экспериментов.
- Сделать выводы по результатам экспериментов.
Описание работы
Питание электродвигателей «Роби» производится раздельно от батареек через биполярные транзисторы. Транзисторы управляются током фоторезисторов. При низкой освещенности ток фоторезисторов и ток электродвигателей мал и недостаточен для приведения в движение электромобиля. При высокой освещенности ток электродвигателей достаточен для того, чтобы электромобиль начал движение. Чем выше освещенность фоторезисторов, тем выше ток электродвигателей, и тем быстрее движется «Роби».
Работа выполняется опытным путем.
Программа проведения эксперимента. Часть 1.
1) Источник света с лампой накаливания и электромобиль устанавливаем на расстоянии 90 см друг от друга.
2) Рядом с датчиками электромобиля к столу крепим датчик освещенности люксметра.
3) Люксметр настраиваем на регистрацию измерений в течение 10 с.
4) Запускаем люксметр.
5) Включаем источник света.
6) Через 3 секунды источник света отключаем.
7) Останавливаем люксметр.
8) Проверяем положение электромобиля.
9) Записываем расстояние в см, освещенность в лк, успешность пуска электромобиля, тип и мощность лампы источника света.
10) Если электромобиль пришел в движение, то расстояние между ним и источником света увеличиваем не более чем на 10 см. Иначе, расстояние между ним и источником света уменьшаем не более чем на 10 см.
11) Опыт повторяем с п. 4.
12) Опыты прекращаем, если разница расстояний между успешным и неуспешным пуском электромобиля составит менее 5 см.
Программа проведения эксперимента. Часть 2.
- Источник света с лампой дневного света и электромобиль устанавливаем на расстоянии 130 см друг от друга.
- Рядом с датчиками электромобиля к столу крепим датчик освещенности люксметра.
- Люксметр настраиваем на регистрацию измерений в течение 60 с.
- Запускаем люксметр.
- Включаем источник света.
- Производим наблюдение за положением электромобиля.
- В момент начала движения включаем дополнительный источник света для регистрации момента времени на характеристике освещенности.
- Останавливаем люксметр.
- Выключаем источники света.
- Записываем расстояние, освещенность, при которой электромобиль начал движение.
Результаты
Эксперименты с лампой накаливания показали, что при освещенности датчиков электромобиля 217 лк машина приходит в движение. Эксперименты с лампой дневного света выявили, что при освещенности датчиков электромобиля 212 лк машина приходит в движение. Требуемые освещенности электромобиля лампами разного типа примерно совпадают. Различия вызваны тем, что в опытах с лампами накаливания машинка передвигалась на расстояние не менее 5 см, что дает разницу в освещенности между соседними положениями более 20 лк.
Оснащение и оборудование, использованное в работе
Электромобиль «Роби» состоит из следующих деталей:
- батарейки АА (3 шт.)
- держатель для батареек-каркас электромобиля
- электродвигатель напряжением 3 В (2 шт.)
- биполярный транзистор (2 шт.)
- фоторезистор (2 шт.)
- выключатель
- пробки от пластиковых бутылок (4 шт.)
- скрепка канцелярская
- провода
Люксметр. Состоит из:
- датчика освещенности
- переносного компьютера
Источник света. Светильник включает:
- лампу накаливания мощностью 40 Вт
- лампу накаливания мощностью 95 Вт
- лампу дневного света мощностью 18 Вт
Строительная рулетка
Скотч
Перспективы развития результатов работы
Навыки работы с измерительными аппаратами, приобретенные в работе, будут использованы в последующих экспериментах по изменению скорости движения и поворотам электромобиля вправо и влево.