SOLAR PANEL TACHOMETER: 5 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Sa NAGTUTURUAN na "Solar Panel bilang isang Shadow Tracker", ipinakita ito ng isang pang-eksperimentong pamamaraan upang matukoy ang bilis ng isang bagay mula sa projisyon ng anino nito sa isang solar panel. Posible bang maglapat ng ilang pagkakaiba-iba ng pamamaraang ito upang pag-aralan ang mga umiikot na bagay? Yes ito ay posible. Susunod, ipapakita ang isang simpleng pang-eksperimentong kagamitan na gagawing posible upang masukat ang panahon at dalas ng pag-ikot ng isang bagay. Ang pang-eksperimentong kagamitan na ito ay maaaring gamitin sa panahon ng pag-aaral ng paksang "Physics: Classical Mechanics", sa partikular sa panahon ng pag-aaral ng paksang "Pag-ikot ng mga mahihigpit na bagay". Ito ay potensyal na kapaki-pakinabang sa undergraduate at nagtapos na mag-aaral, sa panahon ng mga pang-eksperimentong demonstrasyon o klase sa laboratoryo.

Hakbang 1: Ilang Tala ng Teoretikal

Kapag ang isang solidong bagay ay umiikot sa paligid ng isang axis, inilalarawan ng mga bahagi nito ang mga bilog na concentric sa axis na iyon. Ang oras na kinakailangan para sa isa sa mga partido upang makumpleto ang paligid ay tinatawag na panahon ng pag-ikot. Ang panahon at dalas ay katumbas na kalakasan. Sa International System of Units ang panahon ay ibinibigay sa (mga) segundo at ang dalas sa Hertz (Hz). Ang ilang mga instrumento upang masukat ang dalas ng pag-ikot ay nagbibigay ng mga halaga sa Mga Rebolusyon bawat Minuto (rpm). Upang mai-convert mula sa Hz hanggang rpm, i-multiply lamang ang halaga ng 60 at makukuha mo ang rpm.

Hakbang 2: Mga Kagamitan at Instrumento

• Maliit na solar panel (100mm * 28mm)

• LED Flashlight

• Sumasalamin na adhesive tape

• Itim na electrical tape

• Kable ng kuryente

• Mga ugnayan sa kable

• Mainit na silicone gun

• Panghinang at bakal

• Tatlong piraso ng kahoy (45mm * 20mm * 10mm)

• Digital oscilloscope kasama ang pagsisiyasat nito

• Umiikot na bagay kung saan nais mong masukat ang dalas ng pag-ikot nito

Hakbang 3: Prinsipyo sa Pagpapatakbo

Kapag sinaktan ng ilaw ang isang bagay, ang isang bahagi ay hinihigop at ang isa pa ay nasasalamin. Nakasalalay sa mga katangian ng ibabaw at ng kulay ng bagay, ang nasasalamin na ilaw ay maaaring maging higit pa o mas matindi. Kung ang mga katangian ng isang bahagi ng ibabaw ay binago nang arbitraryo, sabihin natin sa pamamagitan ng pagpipinta nito o sa pamamagitan ng pagdikit ito sa isang pilak o itim na adhesive tape, maaari nating sadyang maging sanhi ng pagbabago sa tindi ng ilaw na makikita sa lugar na iyon. Dito hindi kami gagawa ng isang "SHADOW TRACKING" ngunit magiging sanhi kami ng pagbabago sa mga katangian ng nasasalamin na ilaw. Kung ang isang bagay kapag ang umiikot ay naiilawan ng isang mapagkukunan ng ilaw at isang solar panel ay maayos na inilagay, upang ang isang bahagi ng nakalarawan na ilaw ay mahuhulog dito, isang boltahe ang dapat lumitaw sa mga terminal nito. Ang boltahe na ito ay may direktang ugnayan sa ilaw na natatanggap nito. Kung binago natin ang ibabaw, nagbabago ang tindi ng nasasalamin na ilaw at kasama nito ang boltahe ng panel. Ang panel na ito ay maaaring konektado sa isang oscilloscope at kilalanin ang mga pagkakaiba-iba sa boltahe patungkol sa oras. Kung makikilala natin ang isang magkakaugnay at paulit-ulit na pagbabago sa curve, sinusukat ang oras na kinakailangan upang ulitin ang sarili nito, matutukoy namin ang panahon ng pag-ikot at kasama nito, ang dalas ng pag-ikot nang hindi direkta kung kinakalkula natin ito. Ang ilang mga oscilloscope ay may kakayahang awtomatikong kalkulahin ang mga halagang ito, ngunit mula sa pananaw ng pagtuturo, ito ay produktibo para sa mga mag-aaral na kalkulahin ito. Upang gawing simple ang pang-eksperimentong aktibidad na ito maaari naming unang gamitin ang mga bagay na umiikot sa pare-pareho rpm at mas mabuti na simetriko na patungkol sa axis ng pag-ikot nito.

Pagbubuod:

1. Ang isang bagay na patuloy na umiikot ay sumasalamin ng ilaw na mahuhulog dito.

2. Ang tindi ng ilaw na sumasalamin ng umiikot na bagay ay nakasalalay sa kulay at mga katangian ng ibabaw nito.

3. Ang boltahe na lilitaw sa solar panel ay nakasalalay sa tindi ng sinasalamin na ilaw.

4. Kung ang mga katangian ng isang bahagi ng ibabaw ay sadyang binago, ang maliwanag na intensity ng ilaw na makikita sa bahaging iyon ay magbabago rin at kasama nito ang boltahe sa solar panel.

5. Ang panahon ng bagay sa panahon ng pag-ikot ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng oras na lumipas sa pagitan ng dalawang puntos na may magkatulad na halaga ng boltahe at pag-uugali sa tulong ng isang oscilloscope.

Hakbang 4: Disenyo, Konstruksyon at Pagpapatupad ng Eksperimento

1. Maghinang ng dalawang de koryenteng conductor sa solar panel. 2. Takpan ang mga de-koryenteng contact sa panel ng mainit na silicone upang maiwasan ang mga maikling circuit.

3. Buuin ang suportang kahoy sa pamamagitan ng pagsali sa mainit na silicone o ibang pandikit ang tatlong piraso ng kahoy tulad ng nakikita sa imahe.

4. Idikit ang solar panel sa suportang kahoy na may mainit na silicone tulad ng ipinakita sa larawan.

5. Idikit ang parol sa suportang kahoy tulad ng ipinakita sa larawan at i-secure ito sa mga plastik na kurbatang.

6. I-secure ang mga de-koryenteng conductor ng panel gamit ang isa pang flange sa kahoy na suporta.

7. Idikit sa bagay na nais mong pag-aralan ang isang banda ng black tape at pagkatapos ay isang pilak na banda tulad ng nakikita sa imahe.

8. Simulan ang pag-ikot ng bagay na nais mong pag-aralan.

9. Ikonekta ang oscilloscope probe nang tama sa mga conductor ng solar panel.

10. I-set up nang tama ang iyong oscilloscope. Sa aking kaso ang mga dibisyon ng boltahe ay 500mv at ang mga paghahati ng oras na 25ms (ito ay depende sa bilis ng pag-ikot ng bagay).

11. Ilagay ang pang-eksperimentong kagamitan na pinagsama mo lamang sa isang posisyon kung saan ang mga sinag ng ilaw ay makikita sa ibabaw na umiikot at pinindot ang solar panel (tulungan ang iyong sarili mula sa nakikita mo sa oscilloscope upang makakuha ng isang curve na may mas malinaw na mga pagbabago).

12. Panatilihing maayos ang pang-eksperimentong kagamitan sa tamang posisyon nang ilang segundo upang makita kung ang mga resulta ng curve ay mananatiling pare-pareho.

13. Itigil ang oscilloscope at pag-aralan ang curve upang matukoy kung aling mga posisyon ang tumutugma sa black tape at alin sa silver tape. Sa aking kaso, dahil ang de-kuryenteng motor na pinag-aralan ko ay ginintuang, ang mga pagbabagong dulot ng tape ay naging mas kapansin-pansin.

14. Gamit ang mga cursor ng oscilloscope, sukatin ang lumipas na oras sa pagitan ng mga puntos na may pagkakapantay-pantay ng yugto, una para sa tape at pagkatapos para sa pilak na laso at ihambing ang mga ito (dapat magkapareho sila).

15. Kung ang iyong oscilloscope ay hindi awtomatikong kalkulahin ang kabaligtaran ng panahon (dalas), gawin ito. Maaari mong i-multiply ang dating halaga ng 60 at sa gayon makuha ang rpm.

16. Kung mayroon kang halaga kv o mga rebolusyon bawat volt (sa kaso na ito ay isang motor na nag-aalok ng mga katangiang ito) i-multiply ang halagang kv ng input boltahe, ihambing ang resulta sa iyong nakuha sa panahon ng eksperimento at dumating sa konklusyon

Hakbang 5: Ang Ilang Pangwakas na Tala at Rekomendasyon

• Ito ay maginhawa upang paunang suriin ang katayuan ng pagkakalibrate ng iyong oscilloscope upang makakuha ng maaasahang mga resulta (gamitin ang signal ng pagkakalibrate na inaalok ng oscilloscope, na sa pangkalahatan ay 1khz).
• Ayusin nang wasto ang iyong oscilloscope probe. Dapat mong makita ang mga hugis-parihaba na pulso na hindi deformed kung gagamitin mo ang signal na nabuo ng oscilloscope mismo (tingnan ang imahe).
• Imbistigahan ang oras ng pagtugon ng kuryente sa tagagawa ng iyong solar panel (datasheet). Sa aking kaso ito ay mas mababa kaysa sa panahon ng pag-ikot ng de-kuryenteng motor na pinag-aralan ko, kaya hindi ko inisip ang impluwensya nito sa mga pagsukat na ginawa ko.
• Paghambingin ang mga resulta na nakuha ng pamamaraang ito sa mga nakuha ng isang instrumentong pangkomersyal at isaalang-alang ang mga pakinabang at kawalan ng pareho.

Tulad ng dati ay magiging maingat ako sa iyong mga mungkahi, komento at katanungan. Good luck at makisabay sa aking paparating na mga proyekto!

Runner Up sa Classroom Science Contest