Автоматическая штора с функцией накопления энергии

Актуальность

В школе дети проводят половину дня или больше, поэтому помещения для учёбы и дополнительных занятий должны быть светлыми, комфортными, приятными на вид. Рулонные шторы для школьного класса защищают от ярких солнечных лучей, мешающих комфортно работать с учебными материалами. Мы предлагаем автоматизировать процесс путем замены обычных штор на созданное устройство. Такие модели более практичны и функциональны. Проект не требует питания, так как сам заряжается с помощью солнечных панелей.

Цель

Создание работающего макета устройства, способного принимать энергию солнца, автоматически закрывать ту часть окна, на которую попадает солнечный свет, и управляться с помощью пульта.

Задачи

1. Найти все необходимые комплектующие и научиться подключать их к Arduino UNO.
2. Проанализировать принцип работы ИК-приёмника, солнечной батареи и моторов.
3. Изучить Arduino IDE и соответствующий язык программирования.
4. Собрать устройство.
5. Написать код программы, позволяющий продемонстрировать весь функционал макета.
6. Провести все необходимые тестирования и отладить механизм.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Микроконтроллер Arduino UNO (1 шт.)
• Шаговые двигатели (2 шт.)
• ИК-приёмник (1 шт.)
• Датчик освещённости
• Пульт управления ИК-приёмником (1 шт.)
• Комплектующие для солнечной батареи (1 шт.)
• Аккумуляторы (2 шт.)
• Макетная плата (1 шт.)
• Соединительные провода
• Плата Motor shield (1 шт.)
• Персональный компьютер с установленным ПО (Arduino IDE)

Описание

В создании макета устройства использовались шаговые двигатели, чтобы штора могла двигаться, солнечная панель с аккумулятором, чтобы поглощать и накапливать солнечную энергию, ИК-приёмник для дистанционного управления с помощью пульта, а также датчик освещенности, который поможет автоматизировать работу устройства.

У макета есть 4 различных режима работы.

1.  Ручной режим предполагает использование пульта для регулирования положения штор.
2. Автоматический режим предполагает, что при попадании солнечных лучей на датчик штора автоматически опускается на нужную высоту, чтобы захватить все солнечные лучи и накопить энергию.
3. Автономный режим работы предполагает автоматизированный процесс, при котором устройство будет питаться от накопленной солнечной энергии, что позволит не подключать устройство к сети.
4. Устройство можно также использовать в качестве аккумулятора.

Данные принципы работы позволяют устройству доминировать над конкурентами, ведь ни один из них не обладает даже половиной функций, представленных выше.

В ходе создания проекта авторы выполнили следующие работы:

1. Написан код, с помощью которого можно включать светодиод;
2. Подключена солнечная батарея с возможностью накапливать энергию;
3. Управление шаговыми двигателями с помощью пульта и ИК-приёмников;
4. Автоматическое управление шторой при попадании света на датчик освещённости.

Результаты работы/выводы

Разработано устройство, оснащённое накопителем энергии, с возможностью управлять при помощи пульта шаговыми двигателями, движение которых будет заключаться в подъёме и спуске ткани рулонной шторы. Прикреплённая солнечная панель станет накапливать энергию в аккумулятор при попадании на неё солнечных лучей или ламп.

Перспективы использования результатов работы

Создать корпус для прототипа и разработать устройство под реальные размеры окна.

Награды/достижения

Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» – призёр

Мнение автора

«Проект, выполненный авторами, очень актуален в современном мире, поэтому считаем, что его дальнейшее развитие будет перспективно. Городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» – это отличная возможность для учащихся научиться работать в команде, а также раскрыть и развить устремление к предметам, связанным с инженерией, например, к физике, математике и информатике, что в дальнейшем поможет им при поступлении в вузы.

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» учит участника усердно работать, самостоятельно решать проблемы, креативно и конвергентно мыслить. Участие в конференции – это отличная возможность оценить готовность школьника к дальнейшей исследовательской деятельности и работе в научном коллективе»