SOLAR PANEL TACHOMETER: 5 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

In die INSTRUCTABLE "Solar Panel as a Shadow Tracker" is 'n eksperimentele metode aangebied om die spoed van 'n voorwerp te bepaal vanaf die projeksie van sy skaduwee op 'n sonpaneel. Is dit moontlik om 'n variant van hierdie metode toe te pas om roterende voorwerpe te bestudeer? Ja, dit is moontlik. Vervolgens word 'n eenvoudige eksperimentele apparaat aangebied wat dit moontlik sal maak om die periode en frekwensie van rotasie van 'n voorwerp te meet. Hierdie eksperimentele apparaat kan gebruik word tydens die studie van die vak "Fisika: klassieke meganika", veral tydens die studie van die onderwerp "Rotasie van rigiede voorwerpe". Dit is moontlik nuttig vir voor- en nagraadse studente tydens eksperimentele demonstrasies of laboratoriumklasse.

Stap 1: 'n Paar teoretiese aantekeninge

As 'n vaste voorwerp om 'n as draai, beskryf sy dele omtrekke wat konsentries is tot die as. Die tyd wat dit neem vir een van hierdie partye om die omtrek te voltooi, word die rotasieperiode genoem. Periode en frekwensie is wedersydse groottes. In die Internasionale stelsel van eenhede word die periode in sekondes (s) en die frekwensie in Hertz (Hz) gegee. Sommige instrumente om die rotasie frekwensie te meet, gee die waardes in Omwentelinge per minuut (rpm). Om van Hz na rpm om te skakel, vermenigvuldig die waarde met 60 en u kry die rpm.

Stap 2: Materiaal en instrumente

• Klein sonpaneel (100mm * 28mm)

• LED -flitslig

• Reflekterende kleeflint

• Swart elektriese band

• Elektriese kabel

• Kabel bande

• Warm silikoongeweer

• Soldeerbout en blik

• Drie stukke hout (45mm * 20mm * 10mm)

• Digitale ossilloskoop met sy sonde

• Roterende voorwerp waaraan u die rotasie frekwensie wil meet

Stap 3: Bedryfsbeginsel

As lig 'n voorwerp tref, word een deel geabsorbeer en 'n ander weerkaats. Afhangende van die kenmerke van die oppervlak en die kleur van die voorwerp, kan die weerkaatsende lig min of meer intens wees. As die kenmerke van 'n deel van die oppervlak willekeurig verander word, laat ons sê deur dit te verf of dit aan 'n silwer of swart kleeflint te plak, kan ons opsetlik 'n verandering in die intensiteit van die lig wat in daardie gebied weerspieël word, veroorsaak. Hier sou ons nie 'SHADOW TRACKING' doen nie, maar ons sou 'n verandering in die kenmerke van die gereflekteerde beligting veroorsaak. As 'n voorwerp tydens draai deur 'n ligbron verlig word en 'n sonpaneel behoorlik geplaas is, sodat 'n gedeelte van die weerkaatsende lig daarop val, moet 'n spanning by sy terminale verskyn. Hierdie spanning het 'n direkte verband met die ligintensiteit wat dit ontvang. As ons die oppervlak verander, verander die intensiteit van die gereflekteerde lig en daarmee saam die spanning van die paneel. Hierdie paneel kan aan 'n ossilloskoop gekoppel word en variasies in spanning ten opsigte van tyd identifiseer. As ons 'n samehangende en herhalende verandering in die kromme kan identifiseer, wat die tyd meet wat dit neem om homself te herhaal, sou ons die rotasieperiode en daarmee die rotasie frekwensie indirek bepaal as ons dit bereken. Sommige ossilloskope kan hierdie waardes outomaties bereken, maar uit die oogpunt van onderrig is dit produktief vir studente om dit te bereken. Om hierdie eksperimentele aktiwiteit te vereenvoudig, kan ons aanvanklik voorwerpe gebruik wat teen konstante rpm draai en verkieslik simmetries ten opsigte van sy rotasie -as.

Opsommend:

1. 'n Voorwerp wat aanhoudend draai, weerkaats die lig wat daarop val.

2. Die intensiteit van die lig wat deur die roterende voorwerp gereflekteer word, hang af van die kleur en die kenmerke van die oppervlak daarvan.

3. Die spanning wat op die sonpaneel verskyn, hang af van die intensiteit van die weerkaatste lig.

4. As die kenmerke van 'n deel van die oppervlak doelbewus verander word, sal die ligsterkte van die lig wat in daardie deel gereflekteer word, ook verander en daarmee saam die spanning in die sonpaneel.

5. Die tydperk van die voorwerp tydens rotasie kan bepaal word deur die tyd tussen twee punte met dieselfde waardes van spanning en gedrag met behulp van 'n ossilloskoop te meet.

Stap 4: Ontwerp, konstruksie en uitvoering van die eksperiment

1. Soldeer twee elektriese geleiers aan die sonpaneel. 2. Bedek die elektriese kontakte op die paneel met warm silikoon om kortsluitings te vermy.

3. Bou die houtsteun deur warm silikoon of 'n ander gom aan die drie stukke hout vas te maak, soos op die prentjie.

4. Plak die sonpaneel op die houtsteun vas met warm silikoon, soos op die foto getoon.

5. Plak die lantern aan die houtsteun vas soos op die foto, en maak dit vas met plastiekbande.

6. Bevestig die elektriese geleiers van die paneel met 'n ander flens aan die houtsteun.

7. Plak 'n band swart plakband op die voorwerp wat u wil bestudeer en dan 'n silwer band soos in die prentjie gesien.

8. Begin die rotasie van die voorwerp wat u wil bestudeer.

9. Koppel die ossilloskoop -sonde korrek aan die sonpaneelgeleiers.

10. Stel u ossilloskoop korrek op. In my geval was die spanningsverdelings 500mv en die tydafdelings 25ms (dit sal afhang van die rotasiesnelheid van die voorwerp).

11. Plaas die eksperimentele apparaat wat u pas bymekaargemaak het in 'n posisie waar die ligstrale gereflekteer word op die oppervlak wat draai en die sonpaneel tref (help u met wat u in die ossilloskoop sien om 'n kromme te kry met meer uitgesproke veranderings).

12. Hou die eksperimentele apparaat vir 'n paar sekondes in die regte posisie vas om te sien of die resultate van die kromme konstant bly.

13. Stop die ossilloskoop en ontleed die kromme om te bepaal watter posisies ooreenstem met die swart band en watter met die silwer band. In my geval, aangesien die elektriese motor wat ek bestudeer het, goud was, word die veranderinge wat deur die band veroorsaak word, merkbaarder.

14. Met behulp van die ossilloskoopwysers, meet die tydsverloop tussen die punte met fasegelykheid, eers vir die band en dan vir die silwer lint en vergelyk dit (dit moet dieselfde wees).

15. As u ossilloskoop nie die inverse van die periode (frekwensie) outomaties bereken nie, doen dit. U kan die vorige waarde met 60 vermenigvuldig en dus die rpm kry.

16. As u die waarde kv of omwentelinge per volt het (in die geval dat dit 'n motor is wat hierdie eienskappe bied), vermenigvuldig die waarde kv met die ingangsspanning, vergelyk die resultaat met die wat u tydens die eksperiment gekry het en kom by gevolgtrekkings.

Stap 5: 'n Paar finale aantekeninge en aanbevelings

• Dit is gerieflik om die kalibrasiestatus van u ossilloskoop aanvanklik na te gaan om betroubare resultate te verkry (gebruik die kalibrasie -sein wat die ossilloskoop bied, wat gewoonlik 1khz is).
• Pas u ossilloskoop -sonde korrek aan. U behoort reghoekige pulse te sien wat nie vervorm is as u die sein wat deur die ossilloskoop self gegenereer word, gebruik nie (sien prent).
• Ondersoek die elektriese reaksietyd by die vervaardiger van u sonpaneel (datablad). In my geval was dit baie laer as die rotasieperiode van die elektriese motor wat ek bestudeer het, en ek het nie die invloed daarvan op die metings wat ek gemaak het, in ag geneem nie.
• Vergelyk die resultate wat met hierdie metode verkry word, met die wat met 'n kommersiële instrument verkry word en oorweeg die voor- en nadele van beide.

Soos altyd sal ek aandag gee aan u voorstelle, opmerkings en vrae. Sterkte en hou aan met my komende projekte!

Naaswenner in die klaskamerwetenskapkompetisie