GÜNEŞ PANELİ DEVİR MAKİNESİ: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

ÖĞRETİMLİ "Gölge İzleyici Olarak Güneş Paneli"nde, bir cismin bir güneş paneli üzerindeki gölgesinin izdüşümünden hareketle hızını belirlemek için deneysel bir yöntem sunulmuştur. Dönen nesneleri incelemek için bu yöntemin bazı türevlerini uygulamak mümkün müdür? Evet mümkün. Daha sonra, bir nesnenin dönme periyodunu ve sıklığını ölçmeyi mümkün kılacak basit bir deneysel cihaz sunulacaktır. Bu deneysel cihaz, " Fizik:Klasik Mekanik " konusunun incelenmesi sırasında, özellikle "Rijit nesnelerin döndürülmesi" konusunun incelenmesi sırasında kullanılabilir. Deneysel gösteriler veya laboratuvar dersleri sırasında lisans ve yüksek lisans öğrencileri için potansiyel olarak yararlıdır.

Adım 1: Bazı Teorik Notlar

Katı bir nesne bir eksen etrafında döndüğünde, parçaları o eksene eş merkezli çevreleri tanımlar. Bu taraflardan birinin çevreyi tamamlaması için geçen süreye dönme süresi denir. Periyot ve frekans karşılıklı büyüklüklerdir. Uluslararası Birimler Sisteminde periyot saniye (s) ve frekans Hertz (Hz) olarak verilir. Dönme sıklığını ölçmek için bazı araçlar, Dakikadaki Devir (rpm) cinsinden değerleri verir. Hz'den rpm'ye dönüştürmek için, değeri 60 ile çarpmanız yeterlidir, rpm'yi elde edersiniz.

Adım 2: Malzemeler ve Aletler

• Küçük güneş paneli (100mm * 28mm)

• LED El Feneri

• Yansıtıcı yapışkan bant

• Siyah elektrik bandı

• Elektrik kablosu

• Kablo bağları

• Sıcak silikon tabancası

• Havya ve kalay

• Üç adet ahşap (45mm * 20mm * 10mm)

• Probu ile dijital osiloskop

• Dönme frekansını ölçmek istediğiniz dönen nesne

Adım 3: Çalışma Prensibi

Işık bir cisme çarptığında, bir kısmı emilir ve diğeri yansır. Yüzeyin özelliklerine ve nesnenin rengine bağlı olarak, yansıyan ışık az ya da çok yoğun olabilir. Yüzeyin bir parçasının özellikleri keyfi olarak değiştirilirse, diyelim ki onu boyayarak veya gümüş veya siyah bir yapışkan banta yapıştırarak, o alana yansıyan ışığın şiddetinde kasıtlı olarak bir değişikliğe neden olabiliriz. Burada "GÖLGE TAKİPİ" yapmayacağız, ancak yansıyan aydınlatmanın özelliklerinde bir değişikliğe neden olacağız. Bir nesne dönerken bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılıyorsa ve bir güneş paneli, yansıyan ışığın bir kısmı üzerine düşecek şekilde uygun şekilde yerleştirilmişse, terminallerinde bir voltaj görünmelidir. Bu voltajın aldığı ışık şiddeti ile doğrudan bir ilişkisi vardır. Yüzeyi değiştirirsek, yansıyan ışığın yoğunluğu ve bununla birlikte panelin voltajı değişir. Bu panel bir osiloskopa bağlanabilir ve zamana göre voltaj değişimlerini belirleyebilir. Eğride tutarlı ve tekrarlayan bir değişiklik saptayabilirsek, kendini tekrar etmesi için geçen süreyi ölçersek, hesaplarsak dönme periyodunu ve onunla dolaylı olarak dönme sıklığını belirleriz. Bazı osiloskoplar bu değerleri otomatik olarak hesaplayabilmektedir ancak öğretim açısından öğrencilerin hesaplaması verimli olmaktadır. Bu deneysel aktiviteyi basitleştirmek için başlangıçta sabit rpm'de dönen ve tercihen dönme eksenine göre simetrik olan nesneleri kullanabiliriz.

Özetleme:

1. Sürekli dönen bir cisim üzerine düşen ışığı yansıtır.

2. Dönen nesne tarafından yansıtılan ışığın yoğunluğu, yüzeyinin rengine ve özelliklerine bağlıdır.

3. Güneş panelinde görünen voltaj, yansıyan ışığın yoğunluğuna bağlıdır.

4. Yüzeyin bir bölümünün özellikleri kasıtlı olarak değiştirilirse, o bölüme yansıyan ışığın ışık şiddeti ve bununla birlikte güneş panelindeki voltaj da değişecektir.

5. Cismin dönme sırasındaki periyodu, bir osiloskop yardımıyla aynı voltaj ve davranış değerlerine sahip iki nokta arasında geçen süre ölçülerek belirlenebilir.

Adım 4: Deneyin Tasarımı, Yapısı ve Yürütülmesi

1. Güneş paneline iki elektrik iletkeni lehimleyin. 2. Kısa devreleri önlemek için panel üzerindeki elektrik kontaklarını sıcak silikonla kapatın.

3. Üç ahşabı resimde görüldüğü gibi sıcak silikon veya başka bir yapıştırıcı ile birleştirerek ahşap desteği oluşturun.

4. Güneş panelini resimde gösterildiği gibi sıcak silikon ile ahşap desteğe yapıştırın.

5. Feneri resimdeki gibi ahşap desteğe yapıştırın ve plastik bağcıklarla sabitleyin.

6. Panelin elektrik iletkenlerini başka bir flanş ile ahşap desteğe sabitleyin.

7. İncelemek istediğiniz nesnenin üzerine resimde görüldüğü gibi siyah bir bant ve ardından gümüş bir bant yapıştırın.

8. Çalışmak istediğiniz nesnenin dönüşünü başlatın.

9. Osiloskop probunu güneş paneli iletkenlerine doğru şekilde bağlayın.

10. Osiloskopunuzu doğru şekilde kurun. Benim durumumda voltaj bölümleri 500mv ve zaman bölümleri 25ms idi (nesnenin dönüş hızına bağlı olacaktır).

11. Az önce monte ettiğiniz deney cihazını, dönen ve güneş paneline çarpan yüzeyde ışık ışınlarının yansıdığı bir konuma yerleştirin (daha belirgin değişikliklere sahip bir eğri elde etmek için osiloskopta gördüklerinizden kendinize yardım edin).

12. Eğri sonuçlarının sabit kalıp kalmadığını görmek için deney düzeneğini birkaç saniye uygun konumda sabit tutun.

13. Osiloskopu durdurun ve hangi pozisyonların siyah şeride ve hangilerinin gümüş şeride karşılık geldiğini belirlemek için eğriyi analiz edin. Benim durumumda, incelediğim elektrik motoru altın olduğu için bandın neden olduğu değişiklikler daha belirgin hale geldi.

14. Osiloskop imleçlerini kullanarak, önce bant için sonra gümüş şerit için, noktalar arasında geçen süreyi faz eşitliği ile ölçün ve karşılaştırın (aynı olmalıdır).

15. Osiloskopunuz periyodun (frekans) tersini otomatik olarak hesaplamıyorsa, bunu yapın. Bir önceki değeri 60 ile çarparak rpm'yi elde edebilirsiniz.

16. Eğer kv veya volt başına devir değerine sahipseniz (bu özellikleri sağlayan bir motor olması durumunda) kv değerini giriş voltajı ile çarpın, sonucu deney sırasında elde ettiğiniz sonuçla karşılaştırın ve sonuca varın. sonuçlar.

Adım 5: Bazı Son Notlar ve Öneriler

• Güvenilir sonuçlar elde etmek için başlangıçta osiloskopunuzun kalibrasyon durumunu kontrol etmek uygundur (genellikle 1 khz olan osiloskop tarafından sunulan kalibrasyon sinyalini kullanın).
• Osiloskop probunuzu doğru şekilde ayarlayın. Osiloskopun kendisi tarafından üretilen sinyali kullanırsanız, dikdörtgen darbelerin deforme olmadığını görmelisiniz (resme bakın).
• Güneş panelinizin üreticisiyle (veri sayfası) elektrik tepki süresini araştırın. Benim durumumda, çalıştığım elektrik motorunun dönme periyodundan çok daha düşüktü, bu yüzden yaptığım ölçümler üzerindeki etkisini düşünmedim.
• Bu yöntemle elde edilen sonuçları ticari bir araçla elde edilen sonuçlarla karşılaştırın ve her ikisinin de avantaj ve dezavantajlarını göz önünde bulundurun.

Her zaman olduğu gibi, önerileriniz, yorumlarınız ve sorularınız için dikkatli olacağım. İyi şanslar ve yaklaşan projelerime devam edin!

Sınıf Bilim Yarışmasında İkincilik