Министерство образования и науки города Москвы
городское бюджетное образовательное учреждение
Гимназия № 1558 имени Росалии де Кастро
КОНКУРС
«Лучший экологический проект»
ТЕМА:
«ПОИСК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ»
Участник конкурса: Быков Кирилл Вячеславович,
обучающийся 8 класса гимназии № 1558 г. Москва
Руководитель: Абушаева Светлана Владимировна,
учитель физики
2017 г.
Содержание
Введение..........................................................................................................3
Теоретическая часть...................................................... .....................4
1.1. Назначение прибора и его характеристики ...............................4
1.2. Определение ресурсов: инструменты и материалы....................5
1.3. Алгоритм изготовления прибора .................................................6
2. Практическая часть.............................................................................. 6
2.1. Схема вольтметра............................................................................. 6
2.2. Сборка прибора............................................................................... 7
2.3. Общий вид прибора.........................................................................7
2.4. Написание программы и ее установка в микроконтроллер......... 7
3. Испытание и отладка прибора......................................................... .8
3.1 Тестирование прибора опытным путём.......................................... 8
3.2 Отладка программы......................................................................... 10
3. 3. Тестирование прибора опытным путем после отладки.............. 11
4. Мониторинг полученных результатов............................................ 15
5. Получение природных батареек....................................................... 17
Заключение...................................................................................................18
Список используемой литературы.......................................................... 19
Введение
В настоящее время наиболее остро стоит вопрос об утилизации и переработке использованных батареек и аккумуляторов. Эта проблема является актуальной, т.к. утилизация этих отходов является одной из самых сложных проблем переработки вторичного сырья. Практически во всех батарейках содержатся токсичные вещества в виде различных металлов и химических соединений, которые при разрушении корпусов батареек попадают в природную среду. Никель и кадмий в батарейках представляют большую опасность, а также т ртутные и литиевые батарейки как поставщики ртути и лития в природную среду. Кроме того, литий может самопроизвольно вступать в реакции с кислородом воздуха и воспламеняться. Переработка батареек является процессом по восстановлению и эксплуатации тех материалов, из которых изготовлены батарейки.
Цель работы: найти природные источники энергии и использовать их в качестве гальванических элементов для опытов в получении электрического тока.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Спроектировать и собрать прибор – вольтметр с помощью полученных знаний; запрограммировать на Arduino.
2. В процессе опытов определить характеристики вольтметра.
3. Провести эксперимент: измерение напряжения во фруктах и овощах.
4. Мониторинг и анализ полученных результатов.
1. Теоретическая часть. Вольтметры. Краткое описание.
Назначение прибора и его характеристики
Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразовании измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме, что практически исключает глазомерные ошибки.
Прибор позволяет определять напряжение в электрической цепи.
Сделанный своими руками вольтметр предназначен демонстрации на уроке определения напряжения в электрических цепях. При отсутствии вольтметра в физической лаборатории, собранный мною прибор сможет заменить недостающую установку для демонстрации и объяснении темы.
Свойства цифровых вольтметров: высокая точность измерения напряжения (0.001%), широкий диапазон измерений при высокой чувствительности, автоматический выбор предела и полярности, возможность получения результатов наблюдений в форме, удобной для ввода ЭВМ, возможность вывода на интерфейсную шину и включение в состав измерительно-вычислительного комплекса.
Представим предварительные технические характеристики прибора:
Диапазон измерений 0В - 10В
Цена деления 0,01В
Измерение напряжения батарейки при помощи двух контактов для батарейки.
Функция сброса или обнуления
Вывод значений на цифровой экран.
Расчётная погрешность 0,301В(до калибровки)
Расчётная погрешность 0,07В(после калибровки)
Определение ресурсов: инструменты и материалы
Микроконтроллер ATMEGA 8 на плате Arduino Uno(может быть использован аналогичный)
2. Цифровой экран MT-16S2H
3. Плата макетная беспаечная 174х66х8 мм, количество контактов: 840 шт ( 200 + 640), шаг 2.54
4. Диод германиевый 65В 500мА
5. 2 Углеродистых резистора 10 кОм 0.25 Вт, 5%
6. Провод USB Type A - USB Type B.
7. разъемы типа «крокодил» - 2 штуки;
8. Провода-перемычки размера 18AWG
9. Провода многожильные 15AWG для крокодилов
1.3 Алгоритм изготовления прибора
Составление схемы вольтметра.
Сборка прибора по схеме.
Написание и установка программы в микроконтроллер.
Тестирование прибора и определение его характеристик.
2. Практическая часть
2.1. Схема вольтметра
Составим схему вольтметра, используя знания, полученные из научных источников. [1]
2.2. Сборка прибора:
2.2.1 Взять макетную плату, экран, и Arduino.
2.2.2 Взять в макетную плату, затем соединим экран и Arduino.
2.2.3 Собрать делитель напряжения и подключить германиевый диод
2.2.4 Вставить клеммы и подключить к ним “крокодилы”
2.2.5 Написание программы
2.2.6 Загрузка программы в микроконтроллер
2.3 Общий вид прибора
2.4. Написание и установка программы в микроконтроллер
с помощью программы Arduino IDE. Подключить микроконтроллер к компьютеру или программатору. Программатор не требуется, так как он уже встроен в микроконтроллер. Код программы:
#include <LiquidCrystal.h>
#define DIODE_DROP 0.7
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11 , 10, 9, 8);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("Battery voltage");
}
void loop() {
float voltage = analogRead(A0) / 1024.0 * 10;
if (voltage > 0.1)
voltage += DIODE_DROP;
lcd.setCursor(1,2);
lcd.print(voltage, 2);
lcd.print(" Volts");
}