XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Технический дизайн усовершенствованного школьного рюкзака
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Школьный рюкзак – это принадлежность, практически повседневная, для любого школьника. От его удобства зависит правильная осанка ребёнка, а от его красоты – самооценка школьника и его настроение, от эргономичности зависит удобство эксплуатации. Именно поэтому очень важно осуществить правильный выбор школьного рюкзака, обращая внимание на его качество, безопасность и удобство. Многие производители школьных рюкзаков, на первое место по эксплуатационным критериям, ставят его дизайн и оформление. Но является ли этот критерий самым важным? Конечно красивый, яркий школьный рюкзак очень нравится ребёнку. Однако, анализируя материалы интернета, выясняется, что ведущие производители школьных рюкзаков, выпускают их в достаточно сдержанном дизайнерском оформлении. У них основное внимание уделяется не внешнему дизайну, а эргономике продукции. Эргономичный ранец специально сконструирован для комфорта, поэтому каждая отдельная функция от ремней до набивки и распределения веса будет удобной. В настоящее время уделяется внимание производству, так называемых «умных» ранцев. «Умный» рюкзак – это универсальный аксессуар, оснащенный большим количеством технических компонентов. В него можно положить ноутбук, планшет, фотоаппарат и много других вещей – износостойкие и водонепроницаемые материалы защитят их от внешнего воздействия (дождя, солнца и ударов). Часто, подобные устройства имеют встроенный каркас для плотного прилегания к спине, правильно распределяя вес. Специальные ткани, применяемые при изготовлении, обеспечивают обеспечивает вентиляцию. Появляется большое количество моделей, имеющих встроенное техническое оснащение, например: встроенный USB-порт, позволяющий заряжать гаджеты в любом месте, кодовые замки «антивор» и даже устройства, блокирующие RFID-сигналы (для защиты бесконтактных банковских карт). У всех этих моделей есть один очень большой минус – это стоимость. Другим немаловажным минусом является то, что большинство производителей мало уделяют внимания безопасности передвижения школьника с рюкзаком. Большинство моделей не имеют каких-либо опознавателей, выделяющих ребёнка на дороге, пешеходных маршрутах, а они в больших городах достаточно опасны из-за интенсивного движения транспорта. В связи с вышесказанным определяется рабочая гипотеза проекта – возможно ли с использованием небольших затрат усовершенствовать обычный школьный рюкзак, повысить его безопасность и эргономичность при эксплуатации. Объектом исследования в данном проекте является возможность реализации идеи повышения эргономики школьного рюкзака и обеспечения безопасности передвижения с ним. Предметом исследования является обычный недорогой школьный рюкзак распространённых производителей. Пути и поиски решений рабочей гипотезы определили цель и задачи работы.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является усовершенствование обычного школьного рюкзака для обеспечения безопасности перемещения школьника в условиях городской среды и повышения его эксплуатационных возможностей. Цель работы предполагала решение следующих задач:
- изучение и анализ интернет – ресурсов по предложениям производителей школьных рюкзаков, их дизайну, эргономичности и функциональным возможностям;
- изучение и анализ интернет – ресурсов по вопросам, определяющим выбор оптимального рюкзака для школьника;
- разработка собственной концепции усовершенствования обычного школьного рюкзака для обеспечения безопасности перемещения школьника в условиях городской среды и повышения его эксплуатационных возможностей;
- на основании разработанной концепции изготовление опытного образца усовершенствованного школьного рюкзака;
- оценка функциональности и анализ функциональных возможностей изготовленного образца.
Анализ предложений производителей школьных рюкзаков (по интернет – ресурсам) [1 - 3]
Когда заходит разговор о школьном рюкзаке, в представлении всегда возникает образ стандартного варианта, представляющего собой сумку с двумя плечевыми ремнями и большим отделением, предназначенным для хранения учебников. Чаще всего образ ассоциируется с достаточно яркой окраской (картинками и изображениями различного типа). И мы будем правы, поскольку предложения производителей низкой и средней ценовой группы, соответствуют именно этому представлению (Приложение лист I, рис. 1). К основным типам школьных рюкзаков можно отнести следующие:
- классический мешкообразный без мягкой спинки рюкзак. У него простой дизайн с обычным силуэтом. Такой тип состоит из основного отделения и переднего кармана для мелких предметов. Плюсами, таких рюкзаков являются; широкий выбор цветовых решений, простота и дешевизна покупки, достаточно лёгкая очистка и стирка. Но наряду с плюсами, имеется много серьёзных минусов; имеют один общий внутренний карман, непрочная ткань, низкая эргономика и полное отсутствие элементов, обеспечивающих безопасность при перемещении школьника;
- каркасные рюкзаки с ортопедической спинкой и без ортопедической спинки. Мода и спрос на этот тип школьных сумок пошла после исследований заболеваний спины российскими, европейскими и американскими учёными – медиками. В результате их исследований появились эргономичные школьные каркасные рюкзаки со спинками и без них. В конструкции этих рюкзаков имеется несколько отсеков, позволяющих более правильно распределить учебники и школьные принадлежности, тем самым снизить нагрузку на позвоночник. Они снабжаются широкими мягкими наплечниками, которые устраняют врезание в плечи ремней, а мягкая спинка помогает защитить позвоночник ребенка. Естественно, подобный рюкзак имеет много плюсов; минимизирует негативное воздействие на спину и плечи, позволяет эффективно разместить школьные принадлежности, в большинстве случаев изготовлены из качественной ткани. Однако, стирать и чистить такой рюкзак гораздо сложнее, он имеет больший объём и массу, в большинстве случаев полное отсутствие элементов, обеспечивающих безопасность при перемещении школьника, и имеет значительно более высокую цену.
- функциональные ранцы. Функциональные рюкзаки как правило, являются большими и громоздкими. Конструкция их, предусматривает наличие нескольких отделений и большого количества различных карманов. Такие модели популярны среди учеников средней и особенно старшей школы. К вышеперечисленным плюсам можно добавить, возможность использования таких рюкзаков в поездках и путешествиях. Самыми большими минусами являются вес, размер и стоимость (Приложение лист I, рис. 2).
- рюкзак слинг (на одно плечо). Абсолютно не функционален, а скорее всего просто является модным. Имеет все перечисленные минусы (вплоть до цены) и практически не имеет никаких плюсов.
Все рассмотренные типы рюкзаков имеются в доступной продаже. Производителями, чаще всего, являются Китайские и Корейские компании (как ни странно, ни одного отечественного бренда в интернет – магазинах нет). Все модели низкой, средней и высокой ценовой группы практически не имеют в конструкции элементов, обеспечивающих безопасность при перемещении школьников (за редким исключением имеются небольшие светоотражающие вставки).
Основные критерии функциональности рюкзака [4 - 5]
При выборе школьного рюкзака, основными являются несколько критериев/параметров:
- вес изделия. Является одним из главных параметров. Современные учебные программы рассчитаны на большой объём информации, поэтому количество и объём учебников и разнообразных пособий, письменных принадлежностей даже для учеников младших классов выходит далеко не малым. Самыми лёгкими являются минималистичные модели, сшитые из лёгких тканей, но низкими являются его функциональность и долговечность;
- объём изделия. Обучающемуся младших классов, рекомендуемый объём рюкзака, не менее 14-15 литров, а средних и старших – около 30 литров;
- эргономика изделия. Приспособленность рюкзака с максимальным комфортом и эффективностью выполнять свои функции;
- износостойкость изделия. Производители школьных рюкзаков прекрасно понимают, что их товары будут использоваться практически ежедневно, крайне активно и, зачастую, не слишком аккуратно, но в большинстве случаев, производитель прежде всего думает о коммерческой стороне. Большинство азиатских изделий, с точки зрения износостойкости, не выдерживают никакой критики. Порывы ткани и отказ работы замков встречаются повсеместно. В результате возникает вопрос, действительно ли дешёвый рюкзак является дешёвым? Производители дорогих моделей, используют качественные ткани и уделяют внимание зонам повышенной нагрузки, прокладывая их плотными/твёрдыми материалами;
- подвесная система рюкзака. Рюкзак должен плотно и равномерно прилегать к спине, без значительных прослаблений и складок. Плечевые лямки должны быть отрегулированы таким образом, чтобы рюкзак не провисал и не оттягивал назад, а низ рюкзака находился на уровне поясницы. В некоторых моделях есть поясной ремень. Он выполняет две функции: снижает нагрузку на спину и плечи ребёнка, а также обеспечивает более плотную посадку рюкзака;
- водостойкость изделия. Качественные рюкзаки обработаны фабричным способом водоотталкивающими пропитками, благодаря чему они хорошо справляются с несильным дождём и снегом. Изделия низкой ценовой категории, практически не защищены от воздействия влаги, поэтому, в лучшем варианте, требуют пропитки специальными водоотталкивающими составами
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что не один из критериев, встреченных в материалах интернет – источников, не рассматривает вопросы безопасности перемещения школьника с рюкзаком. Не учитываются современные требования к контролю осанки при носке рюкзака. Игнорируются дополнительные возможности использования электронных устройств обеспечивающих удобство использования изделий.
Концепция усовершенствования школьного рюкзака
1.Необходимо обеспечить школьный рюкзак средствами обозначения (например, в отражённом свете фар автомобиля) для безопасного перемещения школьника по тротуарам, дорогам и пешеходным переходам.
2.Необходимо повысить износостойкость и водоотталкивание ткани рюкзака. Обеспечить конструкционно, более жёсткое устройство спинки рюкзака и жёсткость нижней площадки основных отделений.
3.Обеспечить общий контроль осанки школьника при носке рюкзака, что является немаловажным фактором, формирующим в будущем общее состояние здоровья ребёнка.
4.Обеспечить контроль местоположения школьника при перемещении с рюкзаком и местоположения самого изделия (в случаях его потери).
5.Обеспечить изделие возможностью зарядки мобильных гаджетов (в случаях их разрядки в период нахождения в учебном заведении). Подобная функция обеспечивает, в основном контроль со стороны родителей, а не возможность использования устройства в качестве игрушки.
Средства обозначения обучающегося на проезжей части дорог, тротуарах и пешеходных переходах [6 - 7]
1.Светоотражающая лента
Светоотражающий материал относится к ткани, предназначенной для отражения света от любых источников (Приложение лист II, рис. 3). Такой материал предназначен для улучшения видимости пользователя и обычно используется в защитной одежде, спортивной или повседневной одежде. Световозвращающие ленты представляют собой основу с нанесённым на неё светоотражающим слоем. Для нашей разработки очень полезным свойством является, способность ленты отражать свет независимо от угла, под которым он падает на материал. Кроме ленты, в целях безопасности для пошива спецодежды используется светоотражающий кант, плёнки, наклейки. Основные различия между отражающим материалом и отражающей пленкой связаны с методом его нанесения и производственным процессом. Светоотражающие плёнки или наклейки, обычно наносятся на изделие горячим прессованием. Светоотражающая лента, как правило, пришивается к изделию. Светоотражающая ткань в основном состоит из стеклянных шариков, которые обладают высоким показателем преломления, поэтому материал может отражать источник света под более широкими, чем обычно, углами. В основе светоотражающего материала применяются миниатюрные пирамидки или шарики. Пропуская через себя свет, они преломляют его таким образом, что он возвращается отразившись (Приложение лист II, рис. 4). Светоотражающие материалы, обычно размещают на одежде сумках, обуви, ремнях в хорошо видимых местах, с целью, обозначить место носителя подобной одежды (Приложение лист II, рис. 5). В настоящее время на рынке существует множество разновидностей светоотражающих материалов:
- светоотражающая ткань с высоким блеском. Имеет серебристый цвет и обычно используется в рабочей одежде с повышенной видимостью;
- обычная светоотражающая ткань. Относится к ткани с базовой отражательной способностью;
- огнестойкая светоотражающая ткань. Применяется для изготовления огнестойкой одежды, которая служит для защиты пользователей от несчастных случаев, связанных с пламенем и пожаром;
- светоотражающий винил с теплопередачей. Иначе этот материал называемая отражающей теплопередающей пленкой, эта ткань идеально подходит для строителей;
- эластичная светоотражающая ткань. Светоотражающий материал, способный растягиваться с одной или обеих сторон;
- светоотражающая лента из ПВХ. Разновидность светоотражающей ленты, используемой для защиты рабочих в условиях плохой освещенности;
- тканевая светоотражающая лента. Тканевая лента, верхняя/нижняя части которой покрыты красным, желтым или зеленым цветом, а средняя часть состоит из серебристо-серой светоотражающей ленты (наиболее подходящий тип светоотражающего материала для нашего проекта);
- светоотражающая нить. Светоотражающая пряжа, которая используется для автомобильных сидений, обивки или повседневной одежды.
Применяются подобные материалы с целью:
- улучшения дневной видимости;
- обеспечивать видимость в ночное время, что считается сверхважным свойством этих материалов;
- для обеспечения дорожной безопасности. Важнейшее свойство использования светоотражающей ткани, поскольку она помогает видеть владельца на дороге, независимо от снега, тумана, времени суток.
В нашем проекте мы используем светоотражающую ленту. Наиболее оптимальным вариантом её размещения является обшивка основных швов рюкзака. В этом случае мы имеем несколько существенных преимуществ. Во-первых, укрепляем основные швы изделия. Во – вторых, обозначаем контур изделия и обеспечиваем хорошую видимость его на дороге. В – третьих, под лентой можно расположить проводку для дополнительных электронных устройств. Места расположения светоотражающей ленты приведены на рисунке приложения (Лист III, рис. 6). Однозначность полезности данного усовершенствования можно объяснить из анализа схемы перемещения основных потоков обучающихся после окончания занятий. Можно привести пример только одного учебного заведения (Приложение лист III, рис. 7). Анализируя схему, приведённую в приложении, можно отметить, что основные потоки обучающихся совпадают с интенсивным движением транспортных средств. В период окончания занятий около учебного заведения (как и большинства подобных заведений в рамках крупного города) скапливается значительное количество машин. Учитывая достаточно узкие зоны проезда, весь этот транспорт просто лавирует между обучающимися. Учитывая, что в зимний период сумерки и темнота на улице (зона Урала) наступает в 16 -17.00 можно однозначно отметить, что обучающиеся подвергаются большой опасности при перемещении к месту проживания. В утреннее время (начало занятий) наблюдается аналогичная картина.
Устройство дополнительного обозначения обучающихся при перемещении по тротуарам, дорогам и пешеходным переходам (проблесковый маяк) [8 - 9]
Проблесковый маячок, расположенный в верхней части рюкзака, выполняет аналогичную, дополнительную, функцию обозначения обучающегося при перемещении к месты/от места учёбы. Изготовить его достаточно просто. Можно использовать схему простейшего мультивибратора (Приложение лист III, рис. 8), которая обеспечит попеременное мигание двух светодиодов (лучше применить сверхяркие светодиоды). Единственным критерием подобных схем является подбор питания. В нашем случае, необходимое напряжение питания, должно составлять не более 5В. Достаточно простой является схема мигалки, изготовленная с помощью микросхемы – таймера NE555. Микросхема очень распространённая, стоимость её низкая, а положительной стороной является низкое энергопотребления и низкий порог срабатывания по напряжению питания (Приложение лист IV, рис. 9). Использование микросхемы в SMD корпусе и элементов SMD, позволит значительно уменьшить размеры всего устройства. Разместить проблесковый маячок, лучше в верхней части рюкзака (Приложение лист IV, рис. 10). Функционал маячка заключается в том, что его видно даже без освещения (например, на поворотах дороги, или вне проезжей части на подходе к ней между строениями).
Водоотталкивание ткани рюкзака [10 - 11]
Пропитка ткани рюкзака водоотталкивающими средствами является необходимой процедурой, поскольку ткань, используемая в дешёвых моделях, практически не обладает этими свойствами. Даже, если производитель указывает на водоотталкивающий эффект ткани, как правило он низкий и в процессе эксплуатации водоотталкивающая пропитка со временем постепенно теряет водонепроницаемые свойства и начинает промокать. Водоотталкивающая пропитка образует на ткани эффект поверхностного натяжения, за счёт чего капли воды скользят и соединяются друг с другом. Таким образом основная часть поверхности обработанного материала освобождается от водяной плёнки, а большие капли не могут проникнуть сквозь материал (Приложение лист. IV, рис. 11). В настоящее время, производители выпускают большой ассортимент средств для водоотталкивающей пропитки ткани (Приложение лист. V, рис. 12), но они относительно дороги. Можно обойтись самостоятельно изготовленными составами:
- 450г хозяйственного мыла растворить в 4,5 литрах кипятка, добавить 250г бельевой соды и 450г порошка канифоли;
- в 3л воды разводится 150г свинцового сахара (уксуснокислый свинец), в другой в таком же объеме 150г обыкновенных квасцов. Им необходимо дать отстояться и слить их вместе, отделив от осадка. Полученной эмульсии дать постоять несколько часов, а затем, когда жидкость сделается прозрачной, слить ее, отделив от осадка;
- парафин втереть в материю, а затем прогладить утюгом;
- хороший результат достигается втиранием вареного льняного масла. Для обработки 1м² нужно около 0,25л масла.
Подобных рецептов можно привести большое количество, их во множестве можно найти на интернет – сайтах. Эти средства простые по составу и самое главное достаточно эффективны.
Корректор осанки обучающегося
Осанка – это умение человека держать свое тело в различных положениях. Осанкой принято называть привычное положение тела непринужденно стоящего человека, которое он принимает без лишнего мышечного напряжения. Правильная осанка естественна и красива: туловище выпрямлено, голова поднята, плечи расправлены. Осанка определяется и регулируется рефлексами позы и отражает не только физическое, но и психическое состояние человека, являясь одним из показателей здоровья. Формируется осанка с самого раннего детства и зависит от гармоничной работы мышц костной системы, связочно-суставного и нервно-мышечного аппарата, равномерности их развития. Ведущими факторами, определяющими осанку человека, являются положение и форма позвоночника, угол наклона таза и степень развития мускулатуры, которая во многом определяет правильность физиологических изгибов позвоночника. Исходя из выше сказанного, определяется высокое значение контроля осанки обучающихся, который можно обеспечить встраиванием специальных датчиков (контроля осанки при носке рюкзака) в спинку изделия.
1.Конструкция оптронных датчиков положения спины и сигнального устройства [12]
Конструкция датчиков положения спины предельно проста, но в то же время очень эффективна. Нами была разработана оригинальная и очень простая конструкция оптронных датчиков, позволяющая контролировать незначительные отклонения положения тела от нормального. Несмотря на то, что спинка рюкзака относительно жёстко фиксирует спину, всё же существует вероятность перейти к более привычному неправильному положению спины. В этом случае система датчиков предупредит о нарушении правильного положения. По своей конструкции, датчик представляет полую гибкую трубку (Приложение лист V, рис. 13). В концы трубки встроены излучатель света (лазерный излучатель малой мощности) и фотоприёмник (фотодиод, фототранзистор). Принцип действия заключается в следующем – в прямом положении датчика луч излучателя попадает на фотоприёмник, сигнал с фотоприёмника обрабатывается электронной схемой и воспринимается как состояние правильного положения тела. При изгибах датчика, луч излучателя не сможет попасть на фотоприёмник, соответственно электронная схема воспримет отсутствие сигнала как положение тревоги, включая вибропъезодинамик. Таким образом, при изменении правильного положения спины система датчиков извещает об этих нарушениях. Система состоит из двух датчиков, вшитых в спинку рюкзака. Провода проходят внутри тканевой облицовки и совершенно не ощущаются. Исполнительная схема собрана на миниатюрных радиоэлементах и размещена внутри ткани рюкзака, также, как и вибродинамик. Питание схемы осуществляется внешним аккумулятором, размещённом в небольшом кармашке. Самые простые варианты выполнения схемы обработки сигнала с датчиков освещения показаны в приложении (Лист V, рис. 14). При этом номинал добавочного резистора (R1) выбирается в зависимости от величины сопротивления фоторезистора (R2) (фотодиода) при необходимом световом уровне срабатывания. Фоторезистор подойдет любой, имеющий «темновое» сопротивление не менее 500 кОм. Гистерезис компараторов при переключении уменьшает вероятность появления на выходе помех. Схема, приведенная на рисунке приложения (Лист VI, рис. 15), не имеет гистерезиса при переключении и вырабатывает звуковой сигнал оповещения при затемненном фоторезисторе R1. Если для организации оптического канала использовать световой ИК-диапазон, можно воспользоваться вариантом схемы, приведённой в приложении (Лист VI, рис. 16). Светодиоды HL1 постоянно излучают невидимый свет, но как только зона между излучателем и приемником будет закрыта, на выходе формируется положительный импульс напряжения.
2.Датчик – акселерометр [13 - 16]
Существенным недостатком оптронных датчиков, являются их значительные размеры. Для понимания принципа работы акселерометра следует рассмотреть упрощенную схему, наглядно иллюстрирующую, как работает это устройство для измерения разницы ускорений, определяющую пространственное положение тела человека. Основой датчика – акселерометра, является груз (масса), прикрепленный к пружине (Приложение лист VI, рис. 17). Пружина закреплена в неподвижной плоскости. Демпферная подкладка смягчает колебания груза. При перемещении, повороте масса, естественно, будет смещаться и деформировать пружину. Чем интенсивней воздействие на груз, тем сильнее происходит деформация пружины. При прекращении перемещения, пружина возвращает груз в исходное положение, а уровень смещений от исходного, высчитывается электронным датчиком, данные которого используются исполнительными элементами чипа или электронными схемами – анализаторами. Современные датчики – акселерометры реализуют функцию анализа положения, например тела человека в пространстве, по трём осям (трёхосевые датчики) (Приложение лист VII, рис. 18). Большинство современных датчиков – акселерометров, в своей конструкции, уже имеют встроенные схемы усиления сигнала (Приложение лист VII, рис. 19). Функцию обработки сигнала и реализацию исполнительных действий обеспечивают специализированные электронные платы. Одной из таких разработок является плата компании «Lumo Body Tech» - Lumo Lift, разработанная для работы с трёхосевыми акселерометрами. Структура электронных компонентов платы представлена в приложении (Лист VII, рис. 20). Все элементы платы миниатюрные и позволяют разместить её непосредственно в спинке рюкзака. Датчик корректора достаточно чувствительный, и улавливает незначительные отклонения спины от нормального положения, сообщая об этом вибрацией встроенного вибратора. Перед использованием рюкзака, с встроенной системой датчика, необходимо провести калибровку датчика, кнопкой калибровки, по нормальному положению спины. Данные калибровки заносятся в память микросхемы и используются для дальнейшего сравнения положения спины. Индикация информации о некорректном положении спины, осуществляется миниатюрным вибродвигателем.
Схема расположения датчиков осанки в спинке рюкзака, приведена в приложении (Лист VIII, рис. 21).
Датчик GPS- трекер
Любой ребёнок, естественно, хочет максимум свободы и многим не нравится постоянно находиться под пристальным наблюдением родителей. Но, к сожалению, общество, в котором мы живем, далеко не безопасно. Каждый день в прессе появляются сообщения о пропаже детей. Созданы целые организации, функцией которых является поиск этих «потеряшек». Дети внезапно пропадают даже в безопасных, на первый взгляд, районах. Естественно, нет смысла рассматривать статус так называемых «трудных детей», их поведенческая политика отличается от обычного школьника и рассматриваемые в проекте задачи для них не подходят. Трекер для детей (Приложение лист VIII, рис. 22) отслеживает местонахождение ребенка в режиме реального времени, в том числе (что является тематикой проекта) в период ухода в школу, нахождения в школе и передвижения из школы домой. GPS- трекер достаточно сложное устройство, поэтому среди современных миниатюрных датчиков, можно найти вполне приемлемый дешёвый вариант и встроить его в любое место школьного рюкзака. В результате этого ребёнок, да и сам рюкзак (часто заигравшись дети его теряют/забывают где-либо) находятся под наблюдением родителей. Законно ли подобное наблюдение? Ответ однозначен, обеспечение безопасности ребенка — это совершенно иной случай, а не нарушение прав ребёнка. Пока ребенку не исполнилось 18 лет, родители и законные представители имеют полное право использовать GPS-трекер для контроля его местонахождения. Они также вправе предоставить доступ к информации с GPS-трекера другим людям, например учителям, няне или близким родственникам ребенка.
Организация питания радиоэлектронных компонентов в усовершенствованном рюкзаке
Организация схемы питания радиоэлектронных компонентов усовершенствованного рюкзака представлена в приложении (Лист IX, рис. 23). Основным элементом питания является литий – полимерный аккумулятор (Power Bank - 20000mAh). Проводка к радиоэлектронным устройствам проложена под светоотражающей лентой, край швов рюкзака. От аккумулятора имеются два отводящих кабеля. Один кабель служит для подзарядки самого аккумулятора. Второй кабель, с расположенным на нём гнездом, служит для подзарядки телефона обучающегося (как резервный источник питания).
Функционал усовершенствованного рюкзака
1.Обеспечивает функцию обозначения обучающегося на территории, дорогах, пешеходных переходах. Таким образом обеспечивает определённую безопасность перемещения школьника во внеучебное время.
2.Укрепление основных швов рюкзака, обеспечение водоотталкивающих свойств ткани.
3.Обеспечивает корректировку осанки школьника при носке рюкзака.
4.Обеспечивает контроль за местом нахождения школьника в учебное и внеучебное время при передвижении обучающегося к месту учёбы и домой. Обеспечивает функцию нахождения рюкзака при его потере.
5.Обеспечивает возможность аварийной подзарядки телефона школьника (ситуация потери телефонной связи из-за разрядки телефона довольно частая ситуация).
Выводы
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- изучено и проанализировано значительное количество интернет – ресурсов по предложениям производителей школьных рюкзаков, их дизайну, эргономичности и функциональным возможностям, а также по вопросам функциональных особенностей представленной продукции и выбору оптимального рюкзака для школьника;
- разработана собственная концепция усовершенствования обычного школьного рюкзака для обеспечения безопасности перемещения школьника в условиях городской среды и повышения его эксплуатационных возможностей;
- на основании разработанной концепции изготовлен опытный образец усовершенствованного школьного рюкзака;
- проведена оценка функциональности изготовленного образца.
Приложение
Рис. 1. Предложения производителей школьных рюкзаков (низкой и средней ценовой группы 2000 – 4000 рублей).
Рис. 2. Предложения производителей (высокой ценовой группы 10000 – 30000 рублей).
Рис. 3. Виды светоотражающих материалов.
Рис. 4. Устройство светоотражающего материала.
Рис. 5. Места крепления светоотражающих элементов.
Рис. 6. Области прошивки рюкзака светоотражающей лентой.
Рис. 7. Схема основных потоков обучающихся и транспорта в период окончания занятий (пример одного из учебных заведений).
Рис. 8. Схема проблескового маячка на мультивибраторе.
Рис. 9. Схема проблескового маячка с использованием микросхемы – таймера NE 555.
Рис. 10. Размещение проблескового маячка на рюкзаке обучающегося.
Рис. 11. Водоотталкивающая пропитка ткани.
Рис. 12. Промышленные средства для обеспечения водоотталкивания ткани.
Рис. 13. Конструкция датчика положения тела и принцип его работы.
Рис. 14. Простой вариант схемы фотодатчика.
Рис. 15. Вариант схемы с излучателем сигнала.
Рис. 16. Вариант схемы с использованием ИК -датчика.
Рис. 17. Принцип действия датчика – акселерометра.
Рис. 18. Примеры миниатюрных трёхосевых датчиков – акселерометров.
Рис. 19. Схема трёхосевого датчика – акселерометра и его статическая характеристика.
Рис. 20. Структура электронных компонентов платы «LumoBodyTech» - Lumo Lift.
Рис. 21. Схема расположения датчиков осанки в спинке рюкзака.
Рис. 22. Примеры миниатюрных GPS- трекеров (стоимость до 1500 рублей).
Рис. 23. Организация схемы питания радиоэлектронных компонентов рюкзака
Список интернет - источников
1.https://store-bs.ru/stati/tipy-shkolnykh-ryukzakov-kakoy-tip-podoydet-vashemu-rebenku/ - Типы школьных рюкзаков.
2.https://blog.nils.ru/kak-vybrat-shkolnyj-ryukzak/ - Как выбрать школьный рюкзак?
3.https://imarket.by/blog/detkam-sport-i-otdykh/kak-vybrat-shkolnyy-ryukzak.html - Выбор школьных рюкзаков.
4.https://www.kant.ru/articles/3093173/ - Функциональные особенности школьного рюкзака.
5.https://www.tkaner.info/sumki/ryukzak/zachem-v-ryukzake-usb-kabel/ - Рюкзак со встроенным USB.
6.https://cnygm.com/ru/reflective-material-a-to-z-types-how-its-made-uses/ - Светоотражающий материал.
7. https://forma-odezhda.com/encyclopedia/svetovozvracshayucshie--svetootrazhayucshie-materialy/ - Световозвращающие, светоотражающие материалы.
8.https://triptonkosti.ru/2-foto/shemy-tranzistornyh-migalok-93-foto.html - Схемы транзисторных мигалок.
9.https://triptonkosti.ru/28-foto/shema-probleskovogo-mayachka-12-volt-na-lampe.html - Схема проблескового маяка.
10.https://otkan.ru/blog/propitki-dlya-tkani-vse-vidy-i-osobennosti – Водоотталкивание ткани.
11.https://militarytent.ru/handbook/waterproofdrench - Как сделать непромокаемую ткань в домашних условиях.
12.Радиолюбителям: полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П. http://radiostorage.net/1465-datchiki-osveshcheniya-i-signalizatory-na-lm555.html
13.https://www.art-gsm.ru/blog/poleznye-sovety/akselerometr-v-smartfone-chto-eto-takoe-i-zachem-on-nuzhen/ - Датчик акселерометра.
14.М. М. Андроник, и другие, Микро - электромеханические системы. Акселерометры и гироскопы., Всероссийская научно-техническая конференция студентов, «Студенческая научная весна», УДК 621.382.2/.3. 2016 г.
15.https://ismartwatch.ru/18620-akselerometr - G-сенсор.
16.https://www.lumobodytech.com - Производители Lumo Lift.
17.https://www.kaspersky.ru/resource-center/preemptive-safety/tracking-devices - Нужен ли вам трекер для детей?