XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Запрограммированный ночник

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Алексеев Н.В. 1

---

1МБОУ "Березовская средняя общеобразовательная школа"

Кулбаева М.М. 1

---

1МБОУ "Березовская средняя общеобразовательная школа"

Работа в формате PDF

240.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

План работы над проектом

План работы над исследованием представлен в виде таблицы:

Россия, ХМАО-Югра, Тюменская область, пгт Березово

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Березовская средняя общеобразовательная школа»

Описание работы

Актуальность

Ночник играет важную роль в жизни человека, выполняя несколько функций:

• Создание уюта. Ночник создаёт мягкий свет, который помогает расслабиться и настроиться на отдых. Это особенно важно в спальне, где яркий свет может мешать засыпанию. 

• Обеспечение безопасности. Ночные огни помогают избежать травм в темноте. Они освещают путь к туалету или кухне, что особенно актуально для детей и пожилых людей.

• Снижение страха темноты. Дети часто боятся темноты. Ночник может стать решением этой проблемы, создавая тёплую и спокойную атмосферу. 

• Удобство. С помощью ночника можно легко ориентироваться в темноте, не включая яркий свет. Это удобно для чтения книг или выполнения других дел перед сном. 

• Помощь в регулировании циркадного ритма. В полумраке лучше вырабатывается мелатонин — гормон, который регулирует циркадный ритм. У людей может быть Никтофобия, когда люди боятся спать без дополнительного света.

Сейчасуже существуют запрограммированные ночники, стало интересно как устроена схема и работает программный код. Поэтому было принято решение рассмотреть возможность создания модели запрограммированного ночника, используя облачную среду Tinkercad и язык программирования C++, с помощью которого можно регулировать освещенность помещения, это стало целью проектной работы

Для достижения цели проектной работы необходимо решить следующие задачи:

• изучить и проанализировать информацию в сети Интернет об истории создания ночников;

• провести сравнительный анализ компонентов и сконструировать модель в облачной среде Tinkercad;

• разработать алгоритм работы ночника и написать программный код на языке C++;

• провести оценку полученных результатов.

В ходе решения поставленных задач применялись следующие методы:

• методы теоретического уровня: изучение, обобщение, абстрагирование, формализация;

• методы эмпирического уровня: наблюдение, эксперимент, анализ, моделирование, синтез, индукция.

Основная часть

1. Теоретическая часть

   1. Создание первого ночника в мире

Прообразы ночников появились в глубокой древности, когда человек только освоился с огнём. Первым ночником были угли сгоревшего костра.

Затем люди изобрели лучины и факелы и научились крепить источники света на стенах своих жилищ. У этих первых светильников были свои недостатки — они быстро сгорали, требовали запаса веток и были пожароопасными.

Определённым прорывом стало изобретение масляных ламп и светильников. Масло горело дольше, не чадило, издавало приятный аромат. Такой ночник был гораздо безопаснее факела или лучины.

В XIX веке появилась керосиновая лампа, которая быстро завоевала популярность. Керосин горел ярче, не чадил, а конструкция такого ночника позволяла регулировать яркость свечения.

С изобретением ламп накаливания жизнь сильно изменилась. Теперь человек мог не зависеть от времени дня и ночи и организовать себе световой день любой продолжительности.

Параллельно с развитием электрических светильников инженеры задумались о том, чтобы не зависеть от проводов и организовать искусственное освещение в любом месте. Так появились ночники на батарейках.

1. 2. Виды запрограммированных ночников

Рассмотрим некоторые виды ночников:

Ночник-проектор. Отображает определённый запрограммированный узор, который можно увидеть на стене или на потолке. В зависимости от модели, может быть дополнен колонками для воспроизведения звуковых эффектов.

Ночник с датчиком звука и колонками. Воспроизводит любые приятные мелодии (колыбельные, детские песни, звуки природы), которые расслабляют и настраивают на спокойный сон.

Ночник-прищепка. Подходит для новорождённых, крепится на спинке кроватки, обеспечивает небольшой световой поток, который не мешает ребёнку спать, но придаёт обстановке особый уют. 

1. 3. Облачнаясреда Tinkercad и её возможности

Tinkercad — облачная среда для твердотельного 3D-моделирования, поддерживаемая компанией Autodesk.

Некоторые особенности сервиса:

Бесплатность и доступность. Программа не требует установки на компьютер, работать можно в любом браузере.

Простота использования. Tinkercad отличается удобством и простотой.

Возможность печати. На платформе можно не только создать 3D-модель объекта, но и тут же распечатать её на 3D-принтере.

Работа с различными направлениями. Tinkercad помогает создавать не только 3D-модели, но и схемы для электроники, писать простой код.  

Для работы в сервисе необходимо получить учётную запись Autodesk.

Официальный сайт Tinkercad.

Сервис позволяет собирать электрические схемы и программировать Arduino UNO. Тинкеркад (Tinkercad Circuits Arduino) - это бесплатный эмулятор Arduino, который позволяет собирать электрические цепи и программировать Ардуино и проверить работоспособность, смоделировав процесс.

Возможности симулятора Tinkercad для разработчика Arduino:

• онлайн платформа, для работы не нужно ничего кроме браузера и устойчивого интернета;

• удобный графический редактор для визуального построения электронных схем;

• предустановленный набор моделей большинства популярных электронных компонентов, отсортированный по типам компонентов;

• симулятор электронных схем, с помощью которого можно подключить созданное виртуальное устройство к виртуальному источнику питания и проследить, как оно будет работать;

• симуляторы датчиков и инструментов внешнего воздействия. Вы можете менять показания датчиков, следя за тем, как на них реагирует система;

• встроенный редактор Arduino с монитором порта и возможностью пошаговой отладки;

• готовые для развертывания проекты Arduino со схемами и кодом;

• визуальный редактор кода Arduino;

• возможность интеграции с остальной функциональностью Tinkercad и быстрого создания для вашего устройства корпуса и других конструктивных элементов – отрисованная модель может быть сразу же сброшена на 3D-принтер;

• встроенные учебники и огромное сообщество с коллекцией готовых проектов.

2. Практическая часть

   1. Создание макета цепи ночника

В результате знакомства с функциональными возможностями облачной платформы Tinkercad были выбраны компоненты для макета умного ночника, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Компоненты схемы и их назначение

Собранная модель представлена на рисунке 1, а схема на рисунке 2.

1. 2. Схема и программа

Программный код реализации работы ночника написан на языке С++ Рассмотрим код программы:

int led3 =10;

int led2 =13;

int led1 =12;

int led =11; //светодиод

int fr3=A3;

int fr2=A2;

int fr1=A1;

int fr=A0; //фоторезистор

// подключение лампочки

void setup()

{

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(fr, INPUT);

pinMode(led1, OUTPUT);

pinMode(fr1, INPUT);

pinMode(led2, OUTPUT);

pinMode(fr2, INPUT);

pinMode(led3, OUTPUT);

pinMode(fr3, INPUT);

}

// регулировкаяркости

void loop()

{

int val=analogRead(fr);

if (val<800)

digitalWrite(led, HIGH);

else

digitalWrite(led, LOW);

int val1=analogRead(fr1);

if (val1<800)

digitalWrite(led1, HIGH);

else

digitalWrite(led1, LOW);

int val2=analogRead(fr1);

if (val2<800)

digitalWrite(led2, HIGH);

else

digitalWrite(led2, LOW);

int val3=analogRead(fr1);

if (val3<800)

digitalWrite(led3, HIGH);

else

digitalWrite(led3, LOW);

}

1. 3. Полезность запрограммированного ночника

Полезность запрограммированного ночника обуславливается несколькими факторами, которые описаны ниже.

Имеет несколько режимов освещения. Можно выбрать подходящий режим для любого настроения. Например, при максимальной яркости ночника можно читать, а при минимальной — он не будет мешать спать.

Использование в разных помещениях. Ночник может подсвечивать коридор, чтобы пройти по нему ночью, не включая большой свет. Также его можно использовать в спальне или детской комнате, где иногда нужно что-то сделать в полутьме.

Возможность читать надписи. С помощью ночника можно разобрать, например, подпись на упаковке таблеток, которые нужно принять ночью. 

Заключение

В данной проектной работе изучена возможность создания запрограммированного ночника на языке программирования С++. Выявлено, что первый ночник появился с 1801 года, и приносит пользу, тем кто боится темноты. В ходе работы были выбраны необходимые компоненты, построена схема и написан программный код.

Цель проектной работы достигнута.

Список литературы

Электронные ресурсы:

1. Облачная среда Tinkercad [Электронный ресурс]/ среда для разработки проектов по схемотехники – Режим доступа: https://www.tinkercad.com/ - Дата выхода 28.03.25

2. Образовательная платформа Exterium [Электронный ресурс]/ Развитие схемотехники. История и перспективы развития схемотехники – Режим доступа: https://exterium.ru/ - Дата выхода 24.03.25