Проекты

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
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.

  1. Источник света с лампой дневного света и электромобиль устанавливаем на расстоянии 130 см друг от друга.
  2. Рядом с датчиками электромобиля к столу крепим датчик освещенности люксметра.
  3. Люксметр настраиваем на регистрацию измерений в течение 60 с.
  4. Запускаем люксметр.
  5. Включаем источник света.
  6. Производим наблюдение за положением электромобиля.
  7. В момент начала движения включаем дополнительный источник света для регистрации момента времени на характеристике освещенности.
  8. Останавливаем люксметр.
  9. Выключаем источники света.
  10. 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.