Sisällysluettelo:

AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI: 5 vaihetta
AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI: 5 vaihetta

Video: AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI: 5 vaihetta

Video: AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI: 5 vaihetta
Video: Auringosta sähköä taloyhtiöön 2021 2024, Marraskuu
Anonim
AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI
AURINKOPANEELIN KIERROSMITTARI

OHJEELLA "Aurinkopaneeli varjonseurantalaitteena" esiteltiin kokeellinen menetelmä kohteen nopeuden määrittämiseksi sen varjon projisoimalla aurinkopaneelille. Onko mahdollista käyttää jotakin tämän menetelmän varianttia pyörivien esineiden tutkimiseen? Kyllä se on mahdollista. Seuraavaksi esitetään yksinkertainen koelaite, jonka avulla voidaan mitata kohteen pyörimisaika ja -taajuus. Tätä kokeellista laitetta voidaan käyttää aiheen "Fysiikka: Klassinen mekaniikka" tutkimuksen aikana, erityisesti aiheen "Jäykien esineiden pyöriminen" tutkimuksen aikana. Se on mahdollisesti hyödyllinen perus- ja jatko -opiskelijoiden kanssa kokeellisten esittelyjen tai laboratoriotuntien aikana.

Vaihe 1: Joitakin teoreettisia huomautuksia

Muutamia teoreettisia huomioita
Muutamia teoreettisia huomioita
Muutamia teoreettisia huomioita
Muutamia teoreettisia huomioita

Kun kiinteä esine pyörii akselin ympäri, sen osat kuvaavat ympyröitä, jotka ovat samankeskisiä kyseiseen akseliin nähden. Aikaa, joka kuluu jommankumman osapuolen kehän täyttämiseen, kutsutaan kiertojaksoksi. Aika ja taajuus ovat vastavuoroisia suuruuksia. Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä aika ilmoitetaan sekunteina ja taajuus hertseinä (Hz). Jotkut pyörimistaajuuden mittauslaitteet antavat arvot kierrosta minuutissa (rpm). Jos haluat muuntaa Hz: stä rpm: ään, yksinkertaisesti kerro arvo 60: llä ja saat rpm.

Vaihe 2: Materiaalit ja välineet

Materiaalit ja välineet
Materiaalit ja välineet
Materiaalit ja välineet
Materiaalit ja välineet
Materiaalit ja välineet
Materiaalit ja välineet

• Pieni aurinkopaneeli (100mm * 28mm)

• LED -taskulamppu

• Heijastava teippi

• Musta sähköteippi

• Sähkökaapeli

• Nippusiteet

• Kuuma silikonipistooli

• Juotin ja tina

• Kolme puuta (45mm * 20mm * 10mm)

• Digitaalinen oskilloskooppi ja sen anturi

• Pyörivä kohde, johon haluat mitata sen kiertotaajuuden

Vaihe 3: Toimintaperiaate

Image
Image
Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus
Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus

Kun valo osuu esineeseen, yksi osa absorboituu ja toinen heijastuu. Pinnan ominaisuuksista ja kohteen väristä riippuen heijastunut valo voi olla enemmän tai vähemmän voimakasta. Jos pinnan osan ominaisuuksia muutetaan mielivaltaisesti, esimerkiksi maalaamalla se tai kiinnittämällä se hopeiseen tai mustaan teippiin, voimme tarkoituksellisesti muuttaa kyseisellä alueella heijastuneen valon voimakkuutta. Tässä emme tekisi "SHADOW TRACKING" -toimintoa, mutta aiheuttaisimme muutoksen heijastuneen valaistuksen ominaisuuksiin. Jos jokin esine pyöritettäessä valaisee valonlähteen ja aurinkopaneeli on sijoitettu oikein niin, että osa heijastuneesta valosta putoaa siihen, sen liittimissä on oltava jännite. Tällä jännitteellä on suora yhteys vastaanottamaansa valon voimakkuuteen. Jos muutamme pintaa, heijastuneen valon voimakkuus muuttuu ja sen myötä paneelin jännite. Tämä paneeli voidaan liittää oskilloskooppiin ja tunnistaa jännitteen vaihtelut ajan suhteen. Jos pystymme tunnistamaan käyrän johdonmukaisen ja toistuvan muutoksen mittaamalla itsensä toistamiseen tarvittavan ajan, määrittäisimme kiertoajan ja sen myötä myös epäsuoran kiertotaajuuden, jos laskemme sen. Jotkut oskilloskoopit pystyvät automaattisesti laskemaan nämä arvot, mutta opetuksen kannalta opiskelijoiden on tuottavaa laskea se. Tämän kokeellisen toiminnan yksinkertaistamiseksi voisimme aluksi käyttää esineitä, jotka pyörivät vakionopeudella ja mieluiten symmetrisesti sen pyörimisakseliin nähden.

Yhteenveto:

1. Jatkuvasti pyörivä esine heijastaa siihen putoavaa valoa.

2. Pyörivän esineen heijastaman valon voimakkuus riippuu sen pinnan väristä ja ominaisuuksista.

3. Aurinkopaneeliin ilmestyvä jännite riippuu heijastuneen valon voimakkuudesta.

4. Jos pinnan osan ominaisuuksia muutetaan tarkoituksellisesti, myös kyseiseen osaan heijastuneen valon valovoima muuttuu ja sen myötä myös aurinkopaneelin jännite.

5. Kohteen ajanjakso pyörimisen aikana voidaan määrittää mittaamalla oskilloskoopin avulla aika, joka kului kahden pisteen välillä, joilla on samat jännite- ja käyttäytymisarvot.

Vaihe 4: Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus

Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus
Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus
Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus
Kokeilun suunnittelu, rakentaminen ja toteutus

1. Juotos kaksi sähköjohdinta aurinkopaneeliin. 2. Peitä paneelin sähkökoskettimet kuumalla silikonilla oikosulkujen välttämiseksi.

3. Rakenna puinen tuki yhdistämällä kuusi puukappaletta kuumalla silikonilla tai muulla liimalla.

4. Kiinnitä aurinkopaneeli puiseen tukeen kuumalla silikonilla kuvan osoittamalla tavalla.

5. Kiinnitä lyhty puiseen tukeen kuvan osoittamalla tavalla ja kiinnitä se muovisiteillä.

6. Kiinnitä paneelin sähköjohtimet toisella laipalla puiseen tukeen.

7. Liitä kohteeseen, johon haluat tutkia mustan teipin ja sitten hopeanvärisen nauhan, kuten kuvassa näkyy.

8. Aloita tutkittavan objektin kierto.

9. Liitä oskilloskooppianturi oikein aurinkopaneelin johtimiin.

10. Aseta oskilloskooppi oikein. Minun tapauksessani jännitejako oli 500 mv ja aikajako 25 ms (se riippuu kohteen pyörimisnopeudesta).

11. Aseta juuri koottu koelaite paikkaan, jossa valonsäteet heijastuvat pinnalle, joka pyörii ja osuu aurinkopaneeliin (auta itseäsi oskilloskoopin näkemästä, jotta saat käyrän, jossa on enemmän muutoksia).

12. Pidä koelaite paikallaan oikeassa asennossa muutaman sekunnin ajan nähdäksesi pysyvätkö käyrän tulokset vakiona.

13. Pysäytä oskilloskooppi ja analysoi käyrä sen määrittämiseksi, mitkä kohdat vastaavat mustaa nauhaa ja mitkä hopeanauhaa. Minun tapauksessani, koska tutkimani sähkömoottori oli kultainen, nauhan aiheuttamat muutokset tulivat havaittavammiksi.

14. Mittaa oskilloskooppikohdistimilla pisteiden välinen aika vaiheen tasaisuudella ensin nauhalle ja sitten hopeanauhalle ja vertaa niitä (niiden on oltava samat).

15. Jos oskilloskooppi ei laske automaattisesti ajanjakson (taajuuden) käänteistä, tee niin. Voit kertoa edellisen arvon 60: llä ja saada siten rpm.

16. Jos arvo kv tai kierrosta volttia kohden (jos moottori tarjoaa nämä ominaisuudet), kerro arvo kv tulojännitteellä, vertaa tulosta kokeen aikana saamaasi ja saavuta johtopäätökset.

Vaihe 5: Jotkut viimeiset huomautukset ja suositukset

Muutamia viimeisiä huomautuksia ja suosituksia
Muutamia viimeisiä huomautuksia ja suosituksia
  • On kätevää tarkistaa aluksi oskilloskoopin kalibrointitila saadaksesi luotettavia tuloksia (käytä oskilloskoopin tarjoamaa kalibrointisignaalia, joka on yleensä 1 kHz).
  • Säädä oskilloskooppi -anturi oikein. Sinun pitäisi nähdä suorakulmaiset pulssit, jotka eivät ole vääntyneet, jos käytät oskilloskoopin itse tuottamaa signaalia (katso kuva).
  • Tutki sähköinen vasteaika aurinkopaneelisi valmistajalta (tietolomake). Minun tapauksessani se oli paljon lyhyempi kuin tutkimani sähkömoottorin pyörimisjakso, joten en ottanut huomioon sen vaikutusta tekemiini mittauksiin.
  • Vertaa tällä menetelmällä saatuja tuloksia kaupallisella instrumentilla saatuihin tuloksiin ja harkitse molempien etuja ja haittoja.

Kuten aina, otan huomioon ehdotuksesi, kommenttisi ja kysymyksesi. Onnea matkaan ja pysy mukana tulevissa projekteissani!

Luokkahuoneen tiedekilpailu
Luokkahuoneen tiedekilpailu
Luokkahuoneen tiedekilpailu
Luokkahuoneen tiedekilpailu

Toinen sija Classroom Science -kilpailussa

Suositeltava: