XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Создание электронного устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания и создание электронного устройства, предотвращающего сгорание электрических ламп

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Коняхин А.Е. 1

---

1МОУ «СОШ №22» М.О. г. о. Подольска

Соловьев С.М. 1

---

1МОУ «СОШ №22» М.О. г. о. Подольска

Работа в формате PDF

920.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение.

1.1. Актуальность работы.

За последнее время с развитием городской инфраструктуры увеличивается потребляемая мощность электроэнергии, выработка которой наносит природе ощутимый ущерб. С целью снижения вреда природе от производства электроэнергии, остро встала проблема создания целого ряда электрических устройств, снижающих энергопотребление и её рациональное использование. Это мотивировало нас к разработке темы и практической реализации нашей проектной работы.

1.2. Цели и задачи. Гипотеза.

Целью нашей работы являлось создание автоматического устройства включения и отключения ламп накаливания, срабатывающего от интенсивности естественного освещения и создание устройства, предотвращающего сгорание электрических ламп в связи с замедлением их включения.

В задачи работы входило:

-создание электронных устройств: автоматического включения и отключения ламп накаливания и замедляющего включение ламп, способствующего продлению службы ламп;

-разработка и изготовление печатной платы;

-пайка сборка электрических устройств.

Гипотеза: подтвердить значимость использования электронных приборов с целью экономии бюджетных средств города.

1.3. Методы исследования.

Эмпирический: наблюдение, фотографирование.

Экспериментально-теоретический: эксперимент.

Теоретический: изучение и анализ полученных данных.

1.4. Научная новизна

Впервые в школах г. Подольска созданы электронные устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания и устройства, замедляющего включение электрических ламп.

1.5. Практическое значение работы.

Материалы нашей работы можно использовать как методические рекомендации, для организации «умного» энергосберегающего освещения (проект « Умный город») и использование устройства инфраструктурой Г.о. Подольск. Также данные материалы можно использовать при изучении разделов и тем предметов экологии, химии, физики, технологии и экономики.

1.6. Апробация работы.

Результаты нашей работы были заслушаны на заседании активистов научно- исследовательской деятельности и рекомендованы для дальнейшей защиты.

1.7.Собственное участие автора в работе.

- изучал научно-техническую литературу;

- выбирал тему работы;

- составлял план проведения работы;

- подготавливал детали для приборов;

-проводил травление платы;

- собирал электронные устройства;

- проверял работоспособность электронных устройств;

- оформлял работу;

- представлял проект на заседании научного общества МОУ СОШ № 22;

1.8. Структура работы.

Работа изложена на русском языке, на 8 страницах машинописного текста и включает 8 глав. Приложения содержат 3 фото, 1 технологическую карту.

2.1. Характеристика электронного устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания.

С целью рационального использования освещения нами был создан и апробирован прибор, работающий по следующему принципу:

При наступлении сумерек интенсивность естественного освещения снижается и сопротивление фоторезистора R1 максимально возрастает. В связи с этим на симметричной паре динисторов VD1, VD2(KH102Г) появляются импульсы напряжения, поступающие на управляющий электрод (3) триака ВТА 140-600. При повышении напряжения на динисторах до 56-58В триак открывается, и лампа загорается.

На рассвете лучи естественного освещения попадают на фоторезистор R1 и его сопротивление максимально снижается, что сопровождается падением напряжения на симметричной паре динисторов VD1, VD2 что приводит к закрытию триака ВТА 140-600, в связи с чем лампа L1 тухнет. Настройка прибора осуществляется переменным резистором R3.

Таким образом осуществляется электронное включение электроламп ночью и отключение днем. ( Приложения, фото № 1, фото № 3).

Примечание: для большего упрощения схемы вместо симметричной пары динисторов КН102 и триака ВТА 140-600 можно использовать квадрак Q6004. Для данного устройства можно использовать любой корпус вплоть до самодельного. Мы остановились на корпусе обычной мыльницы.

2.2. Характеристика электронного устройства замедляющего включение электрических ламп.

Электронное устройство, через которое включена электрическая лампа делает ее практически несгораемой. Принцип работы устройства:

При включении устройства в сеть, напряжение переменного тока через диод VD1 выпрямляется в постоянное и проходит через электролитический конденсатор С1 и спираль электрической лампы, что приводит к разогреву ее спирали, но в это время лампа еще не загорается. После зарядки электролитического конденсатора С2 проходит несколько долей секунды, и лампа загорается в полную мощь уже с разогретой спиралью. Обычно лампы накаливания перегорают в момент включения тока, так как происходит скачок напряжения, и холодная вольфрамовая нить лампы начинает вибрировать, что приводит к ее разрыву, в результате чего лампа выходит из строя. (Приложения, фото № 2).

3. Основная часть (практическая часть).

3.1. Практическое изготовление электронного устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания.

Для практического изготовления электронного включателя уличного освещения была разработана универсальная печатная плата, на которую были впаяны радиодетали согласно электронной схеме. (приложения, фото № 1). Разработка печатной платы и сборка электронного прибора в таблице № 1 ( приложения, технологическая карта ). При практическом эксперименте и использовании, прибор показал четкие результаты срабатывания (включения и отключения электролампы в светлое и темное время суток).

3.2. Изготовление электронного устройства предотвращающего сгорание ламп.

Для практического изготовления электронного устройства были приобретены радиодетали: электролитические конденсаторы, диоды, сопротивления. Включение лампы идет с задержкой несколько долей секунды, в результате чего спираль лампы успевает нагреться, что предотвращает ее перегорание. Экспериментально прибор включался и выключался около 1000 раз и лампа продолжает функционировать.

4. Результаты исследований и их обсуждение:

При практическом использовании прибора автоматического включения уличного освещения мы получили отличный результат срабатывания прибора на рассвете (отключение лампы) и при наступлении сумерек (включение лампы). Данный прибор целесообразно использовать при освещении улиц, подъездов жилых зданий, теплиц, животноводческих, птицеводческих помещений и т.д.

При создании и практическом использовании электронного блока (устройства), замедляющего включения ламп накаливания, был получен положительный результат, и лампа уже выдержала около 1000 операций включения и выключения. Данное устройство применимо не только к обычным лампам накаливания, а и к энергосберегающим лампам. Этот прибор можно использовать при освещении подъездов жилых помещений, квартир, в люстрах и т.д.

5. Экономическая эффективность.

Сумма затрат на приобретение радиодеталей для изготовления устройства автоматического включения и отключения ламп освещения составили 430 руб. Радиодетали были приобретены в розницу, поэтому стоимость радиодеталей превышает стоимость оптовой закупки. При массовом изготовлении устройств затраты на изготовление ориентировочно составили бы 240-250 руб.

Затраты на изготовление электронного устройства замедляющего включения ламп накаливания составили 150 руб. При массовом изготовлении стоимость будет составлять около 80 рублей.

Затраты на изготовление электронных устройств можно считать мизерными в отношении той экономии электроэнергии, которую можно получить при повседневном использовании этих устройств. Так же целесообразность использования этих устройств связана с максимальным продлением срока эксплуатации ламп накаливания, что экономически выгодно.

6. Экологическая эффективность.

В г.о. Подольск уличные фонари оснащены системой АИИСКУЭ (автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов), на сегодняшний день является экономически невыгодной и технически несовершенной, зачастую включающей освещение по заданной программе. Часто можно наблюдать включенные фонари при естественном дневном освещении. Включается освещение вечером в 16.30 (когда еще светло) и отключается утром в 8.30 (когда уже светло), что приводит к перерасходу и не рациональному использованию электроэнергии. При использовании данных устройств для автоматического включения и отключения ламп предполагаемая разница в энергетических затратах будет колоссальная, а значит электростанции сократят использование топливных ресурсов, что улучшат экологическую обстановку прилежащих территорий.

Кроме того, при более длительной эксплуатации ламп накаливания снижается загрязненность почв битым стеклом при утилизации сгоревших электрических ламп.

7. Выводы и предложения производству.

Выводы:

1.В ходе наших исследований мы практически создали и применили два электронных устройства, один из которых служит для автоматического включения и отключения ламп и электронного устройства, обеспечивающего несгораемость электрических ламп любого типа.

2. Создание и использование данных приборов экономически выгодно, так как автоматически регулируется процесс включения и отключения освещения и экологически оправдывает себя, потому что природная среда меньше будет загрязняться битым стеклом от утилизации сгоревших ламп, а также экологическая эффективность будет оправдана при уменьшении выработки электроэнергии и её потребления.

Предложения:

Результаты наших исследований можно использовать как методические рекомендации для энергетических компаний, с целью эффективного и рационального использования энергоресурсов. А также с целью улучшения экологического состояния регионов Российской Федерации.

8. Литература.

1. Германович В., Турилин А. «Альтернативные источники энергии и электросбережение». Учебное пособие: Наука и техника, 2014год.

2. Сибикин М.Ю. «Технология энергоснабжения». Учебник: ИФНРА-М, 2012 год.

3. Комов В.А. «Энергосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве». Учебное пособие: ИНФРА-М, 2013 год.

4. Медиа – ресурсы.

9. Приложения.

Фото №1. Схема электронного устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания.

Таблица №1. Технологическая карта изготовления печатной платы.

Фото №2. Схема устройства замедляющего включение ламп накаливания

Фото №3. Анализ работы электронного устройства автоматического включения и отключения ламп накаливания.