TACHOMETER PANEL SOLAR: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Dalam "Panel Surya sebagai Pelacak Bayangan" yang DIPERINTAH, disajikan satu kaedah eksperimen untuk menentukan kelajuan suatu objek dari unjuran bayangannya pada panel surya. Adakah mungkin untuk menerapkan beberapa varian kaedah ini untuk mengkaji objek berputar? Ya, mungkin. Seterusnya, alat eksperimen sederhana akan dipersembahkan yang memungkinkan untuk mengukur tempoh dan kekerapan putaran objek. Alat eksperimen ini boleh digunakan semasa kajian subjek "Fizik: Mekanik Klasik", khususnya semasa kajian topik "Putaran objek kaku". Ia berpotensi berguna untuk pelajar sarjana dan siswazah, semasa demonstrasi eksperimen atau kelas makmal.

Langkah 1: Beberapa Nota Teori

Apabila objek pepejal berputar di sekitar paksi, bahagian-bahagiannya menggambarkan lilitan sepusat pada paksi itu. Masa yang diperlukan bagi salah satu pihak untuk menyelesaikan lilitan disebut tempoh putaran. Tempoh dan frekuensi adalah besaran timbal balik. Dalam Sistem Unit Antarabangsa tempoh diberikan dalam beberapa saat dan kekerapan dalam Hertz (Hz). Beberapa instrumen untuk mengukur frekuensi putaran memberikan nilai dalam Revolusi per Minit (rpm). Untuk menukar dari Hz ke rpm, gandakan nilainya dengan 60 dan anda akan mendapat rpm.

Langkah 2: Bahan dan Instrumen

• Panel solar kecil (100mm * 28mm)

• Lampu suluh LED

• Pita pelekat reflektif

• Pita elektrik hitam

• Kabel elektrik

• Ikatan kabel

• Pistol silikon panas

• Besi solder dan timah

• Tiga keping kayu (45mm * 20mm * 10mm)

• Osiloskop digital dengan probe

• Objek berputar yang anda mahu mengukur frekuensi putarannya

Langkah 3: Prinsip Operasi

Ketika cahaya menyerang objek, satu bahagian diserap dan yang lain dipantulkan. Bergantung pada ciri-ciri permukaan dan warna objek, cahaya yang dipantulkan boleh menjadi kurang lebih kuat. Sekiranya ciri-ciri bahagian permukaan diubah secara sewenang-wenang, katakanlah dengan melukisnya atau dengan melekatkannya pada pita pelekat perak atau hitam, kita dengan sengaja boleh menyebabkan perubahan intensiti cahaya yang dipantulkan di kawasan itu. Di sini kita tidak akan melakukan "SHADOW TRACKING" tetapi kita akan menyebabkan perubahan pada ciri-ciri pencahayaan yang dipantulkan. Sekiranya objek semasa berputar diterangi oleh sumber cahaya dan panel surya diletakkan dengan betul, sehingga sebahagian cahaya yang dipantulkan jatuh ke atasnya, voltan mesti muncul di terminal. Voltan ini mempunyai hubungan langsung dengan intensiti cahaya yang diterimanya. Sekiranya kita mengubah permukaan, intensiti cahaya yang dipantulkan berubah dan dengan itu voltan panel. Panel ini dapat dihubungkan ke osiloskop dan mengenal pasti variasi voltan sehubungan dengan waktu. Sekiranya kita dapat mengenal pasti perubahan yang koheren dan berulang dalam lekukan, mengukur masa yang diperlukan untuk mengulanginya sendiri, kita akan menentukan tempoh putaran dan dengannya, frekuensi putaran secara tidak langsung jika kita menghitungnya. Beberapa osiloskop mampu mengira nilai-nilai ini secara automatik, tetapi dari sudut pengajaran, produktif bagi pelajar untuk menghitungnya. Untuk mempermudah aktiviti eksperimen ini, pada mulanya kita dapat menggunakan objek yang berputar pada putaran tetap dan lebih baik simetri berkenaan dengan paksi putarannya.

Meringkaskan:

1. Objek yang berputar secara berterusan memantulkan cahaya yang jatuh di atasnya.

2. Keamatan cahaya yang dipantulkan oleh objek berputar bergantung pada warna dan ciri-ciri permukaannya.

3. Voltan yang muncul di panel suria bergantung pada intensiti cahaya yang dipantulkan.

4. Sekiranya ciri-ciri bahagian permukaan sengaja diubah, intensiti cahaya yang dipantulkan di bahagian itu juga akan berubah dan dengan itu voltan di panel suria.

5. Jangka masa objek semasa putaran dapat ditentukan dengan mengukur masa yang berlalu antara dua titik dengan nilai voltan dan tingkah laku yang sama dengan bantuan osiloskop.

Langkah 4: Reka Bentuk, Pembinaan dan Pelaksanaan Eksperimen

1. Pateri dua konduktor elektrik ke panel solar. 2. Tutup kenalan elektrik pada panel dengan silikon panas untuk mengelakkan litar pintas.

3. Bina penyokong kayu dengan bergabung dengan silikon panas atau gam lain dari tiga kepingan kayu seperti yang dilihat pada gambar.

4. Pasangkan panel suria ke sokongan kayu dengan silikon panas seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

5. Pasangkan tanglung pada penyokong kayu seperti yang ditunjukkan dalam gambar dan selamatkannya dengan tali plastik.

6. Pasang konduktor elektrik panel dengan bebibir lain ke penyokong kayu.

7. Tampal pada objek yang anda ingin pelajari jalur pita hitam dan kemudian jalur perak seperti yang dilihat pada gambar.

8. Mulakan putaran objek yang ingin anda kaji.

9. Sambungkan probe osiloskop dengan betul ke konduktor panel solar.

10. Siapkan osiloskop anda dengan betul. Dalam kes saya, bahagian voltan adalah 500mv dan pembahagian masa 25ms (ia akan bergantung pada kelajuan putaran objek).

11. Letakkan alat eksperimen yang baru anda pasang pada kedudukan di mana sinar cahaya dipantulkan pada permukaan yang berputar dan memukul panel suria (bantu diri anda dari apa yang anda lihat di osiloskop untuk mendapatkan lengkung dengan perubahan yang lebih ketara).

12. Pastikan alat eksperimen tetap dalam kedudukan yang betul selama beberapa saat untuk melihat apakah hasil lengkung tetap berterusan.

13. Hentikan osiloskop dan analisis lengkung untuk menentukan kedudukan mana yang sesuai dengan pita hitam dan yang mana dengan pita perak. Dalam kes saya, kerana motor elektrik yang saya kaji berwarna emas, perubahan yang disebabkan oleh pita menjadi lebih ketara.

14. Dengan menggunakan kursor osiloskop, ukur masa yang berlalu antara titik-titik dengan persamaan fasa, pertama untuk pita dan kemudian untuk pita perak dan membandingkannya (mestilah sama).

15. Sekiranya osiloskop anda tidak mengira kebalikan tempoh (frekuensi) secara automatik, lakukannya. Anda boleh menggandakan nilai sebelumnya dengan 60 dan dengan itu mendapatkan rpm.

16. Sekiranya anda mempunyai nilai kv atau putaran per volt (sekiranya motor itu menawarkan ciri-ciri ini) kalikan nilai kv dengan voltan masukan, bandingkan hasilnya dengan yang anda peroleh semasa eksperimen dan sampai di kesimpulan.

Langkah 5: Beberapa Nota dan Cadangan Akhir

• Pada mulanya, periksa status penentukuran osiloskop anda untuk mendapatkan hasil yang boleh dipercayai (gunakan isyarat penentukuran yang ditawarkan oleh osiloskop, yang umumnya 1khz).
• Laraskan probe osiloskop anda dengan betul. Anda harus melihat denyutan segi empat tepat tidak cacat jika anda menggunakan isyarat yang dihasilkan oleh osiloskop itu sendiri (lihat gambar).
• Selidiki masa tindak balas elektrik dengan pengeluar panel solar anda (lembaran data). Dalam kes saya jauh lebih rendah daripada tempoh putaran motor elektrik yang saya kaji, jadi saya tidak mempertimbangkan pengaruhnya terhadap pengukuran yang saya buat.
• Bandingkan hasil yang diperoleh dengan kaedah ini dengan hasil yang diperoleh oleh instrumen komersial dan pertimbangkan kelebihan dan kekurangan keduanya.

Seperti biasa saya akan memperhatikan cadangan, komen dan pertanyaan anda. Semoga berjaya dan terus mengikuti projek saya yang akan datang!

Naib Johan dalam Pertandingan Sains Bilik Darjah