VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Созвездия Северного полушария

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Абдалова С.А. 1Бессонов М.А. 1Хаков Е.А. 1Кривощеков Д.П. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

Попова Е.Е. 1Абдалов А.Н. 2

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

2ООО ИК «Сибинтек»

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Для своей прикладной работы мы выбрали тему «Созвездия северного полушария».

Актуальность проекта:

С незапамятных времен люди наблюдали за звездами, давали им имена, а группы звезд объединяли в созвездия. Происхождение их имен тесно связано с древнегреческой мифологией, которая по праву считается самой красивой и богатой. Проблема в том, что в наше время немногие увлекаются мифами древней Греции, и мы решили заинтересовать публику через историю происхождения созвездий. Простое повествование о созвездиях и мифах мне кажется скучным, необходима наглядность, или если угодно - «фишка». Поэтому Созвездия северного полушария, мы решили отобразить на плоскости. Каждой звезде созвездия будет соответствовать один светодиод.

Всего в северном полушарии 32 созвездия (данные государственной корпорации по космической деятельности "РОСКОСМОС") и для нашего макета мы выбрали 18 самых ярких и узнаваемых.

Основная цель работы:

Формирование интереса у детей к мифологии Древней Греции и знакомство с ней, с помощью современных технологий, а именно светодиодной доски.

Задачи:

1) проанализировать научную и учебную литературу по данной теме,

2) выбрать созвездия, о которых мы будем расcказывать, и подготовить краткие аннотации по истории происхождения названий – в сети интернет масса информации по созвездиям. Всего выбрано 18 созвездий;

3) разработать устройство, позволяющее демонстрировать созвездия наглядно. Задача включает в себя создание светодиодной доски, управляемой от контроллера "Arduino" - покраска доски, установка светодиодов, подключение созвездии к контроллеру "Arduino";

4) настроить его работу так, чтобы созвездия включались по команде с переносных устройств по Bluetooth. Задача включает в себя написание программы контроллера "Arduino" c возможностью переключения созвездий через Bluetooth посредством планшета.

Гипотеза:

Возможно ли увлечь современных детей мифами Древней Греции при таком обилии информационного контента?

Основные методы исследования:

-подбор и изучение материала по теме;

-исследование по теме мифологии Древней Греции;

-исследование по теме разработки программного обеспечения для контроллера "Arduino";

- исследование по технологиям беспроводной передачи данных;

-анализ и обобщение полученных результатов.

Проектным продуктом является светодиодная доска, состоящая из светодиодных созвездий, которые будут переключаться с помощью планшета по Bluetooth, для этого необходимо собрать доску, припаять светодиоды, запрограммировать контроллер "Arduino", подключить Bluetooth модуль, и в завершении настроить программу управления для планшета .

Данная работа состоит из: введения, теоретической части, практической части; заключения, библиографии, приложения.

В результате работы, мы познакомимся с историей происхождения созвездий, а так же представим наглядно, как они выглядят на ночном небе с помощью доски со светодиодами.

Глава 1

История созвездий

Наши созвездия имеют богатую историю, основанную на мифологии, но помимо них, есть и "новички", такие как созвездие "Жираф" в звездных картах его начали обозначать только в 1624 году, рассмотрим историю происхождения каждого из них в отдельности:

1) Созвездие "Андромеда". Согласно греческим мифам, Андромеда была дочерью эфиопских царя Кефея и царицы Кассиопеи. Она была отдана отцом в жертву морскому чудовищу Киту, опустошавшему страну, но спасена Персеем. После смерти превратилась в созвездие(см. приложение 1 - таблица созвездий).

2) Созвездие "Близнецы". Мать близнецов царица Леда, была супругой царя Спарты Тиндарея. Однако, дочь Елену Прекрасную и сына Поллукса она родила не от него, а от самого Зевса. Кастор и Клитемнестра, которые появились на свет несколько позже, были детьми спартанского царя. Кастор мастерски управлялся с колесницей, а Поллукс любил кулачные бои и слыл непобедимым. Когда Кастора убили, бессмертный от рождения Поллукс попросил отца позволить ему умереть и воссоединиться с братом. Зевс не желал смерти сына и устроил по-своему: Поллукс проводил один день на Олимпе с богами, а один с братом в царстве Аида. В память о братской любви громовержец поместил на небе созвездие Близнецов (см. приложение 1 - таблица созвездий).

3) Созвездие "Большая медведица". У древних греков существовала легенда, что всемогущий бог Зевс решил взять себе в жены прекраснейшую нимфу Каллисто, одну из служанок богини Геры, вопреки желанию последней. Чтобы избавить Каллисто от преследований богини, Зевс обратил Каллисто в медведицу и взял к себе на небо. О Малой Медведице древние греки рассказывали, что это якобы любимая собака Каллисто, обращенная в медведицу вместе со своей хозяйкой (см. приложение 1 - таблица созвездий).

4)Созвездие "Возничий". В греческой мифологии созвездие Возничего часто связывалось с мифологическим героем — Эрихтонием, сыном Гефеста, выращенным Афиной. Эрихтоний изобрел квадригу, двухколёсную колесницу с четырьмя конями, которая была использована в битве с узурпатором Амфиктионом и в результате которой Эрихтоний стал царём Афин. Считается, что квадрига была создана по образу солнечной колесницы. Эрихтоний затем посвятил себя Афине, и вскоре после этого Зевс поместил его на звёздное небо за изобретательность и героические подвиги (см. приложение 1 - таблица созвездий).

5)Созвездие "Волопас". Легенда гласит, что в звезду Зевсом был превращен Аркад, его сын, ради спасения от неминуемой гибели. Его матерью была Каллисто, служанка богини Геры. Зевс, желая спасти возлюбленную от мести разгневанной супруги, превратил Каллисто в медведицу. Аркад рос отличным охотником и, не узнав в звере свою мать, чуть не застрелил ее. Выпущенную стрелу отвел Зевс. После чего он решил навсегда избавить Каллисто и Аркада от преследований, превратив героя в созвездие "Волопас", а его мать — в "Большую Медведицу" (см. приложение 1 - таблица созвездий).

6) Созвездие "Волосы Вероники". По преданию своим названием это созвездие обязано Веронике — жене египетского царя Птолемея III, которая отрезала свои прекрасные волосы и поместила их в храме Афродиты в благодарность богине за победу над сирийцами, дарованную её мужу. На следующий день жрец - астроном Конон сообщил царской чете, что жертва была принята, и он наблюдал ночью новые звёзды в виде женских кос (см. приложение 1 - таблица созвездий).

7) Созвездие "Геркулес" Уже с V в. до нашей эры греки начинают называть созвездие «Геракл» (латинизированное Геркулес) — в честь легендарного и главного героя древней Греции, сына Алкмены и Зевса, известного своими двенадцатью подвигами (см. приложение 1 - таблица созвездий).

8) Созвездие "Гончие псы". Сегодня это небесное изображение ассоциируется с собаками Аркада, вечно бредущего по куполу над головой в виде Волопаса. Прирожденный охотник, Аркад не узнал свою мать в диком звере и натравил на нее псов. Зевс в память об этом событии поместил его героев на небо (см. приложение 1 - таблица созвездий).

9) Созвездие "Дракон". Греческий миф гласит, что это дракон Ладон, которого Гера поместила в саду Гесперид для охраны дерева с золотыми яблоками; добывая эти яблоки, Геракл убил дракона (см. приложение 1 - таблица созвездий).

10) Созвездие "Жираф" В 1624 году более точно границы созвездия определил Якоб Барчиус – немецкий астроном, математик и врач. Жираф в то время был экзотическим животным, которое видели моряки, да и то не все. Видимо, как дань Библии, согласно которой именно на верблюде Ребекка явилась в Ханаан к Исааку, чтобы выйти за него замуж (см. приложение 1 - таблица созвездий).

11) Созвездие "Кассиопея". Кассиопея была женой царя Эфиопии Цефея. Она похвасталась, что красотою превосходит нерид (50 морских нимф). Они разозлились и попросили Посейдона наказать ее. Он послал Цетуса – морское чудовище, который должен был разрушить царство. Царь попросил помощи у оракула и тот посоветовал отдать Посейдону дочку Андромеду. С большим трудом они согласились и приковали ее к скале. Но в последний миг ее спас Персей, за которого она потом вышла замуж. Однако это не финал. На свадьбу заявился один из ее поклонников Финеус и обвинил в измене, так как лишь он имел право взять ее в жены. Произошел бой, в котором Персей использовал голову Медузы Горгоны. Но, так как на нее посмотрели многие, то король и королева также стали каменными. Посейдон отправил Кассиопею и Цефея на небо. Но он все же наказал ее, так как полгода созвездие пребывает обернутое вверх дном. Чаще всего ее изображают сидящей на троне и расчесывающей свои волосы (см. приложение 1 - таблица созвездий).

12) Созвездие "Лебедь" - Согласно одному из древнегреческих мифов, Лебедь — это Зевс, преследующий Леду. Леда была прекрасной гречанкой. Один из мифов говорит, что Зевс соблазнил ее, превратившись лебедем (см. приложение 1 - таблица созвездий).

13) Созвездие "Малая медведица" – смотрите созвездие "Большая медведица" (см. приложение 1 - таблица созвездий).

14)Созвездие "Малый лев". Малый Лев появился на астрономических картах благодаря Яну Гевелию. Он включил это созвездие в «Уранографию», вышедшую в свет в 1690 году. На астрономических атласах его принято изображать лежащим в задних лапах большого Льва - его прообразом послужил Немейский Лев, тот самый, с которым отчаянно боролся герой греческой мифологии Геракл (см. приложение 1 - таблица созвездий).

15) Созвездие "Персей". Это главный герой одного из самых знаменитых древнегреческих мифов. Персей был сыном смертной Данаи и бога Зевса. Он должен был достать голову Горгоны Медузы в качестве свадебного подарка для Диктуса, брата короля острова Сериф Полидекта (на самом деле задание было только уловкой со стороны Диктуса). С помощью богов Гермеса и Афины он в конце концов смог победить Горгону и получить её голову. На обратном пути он спас Андромеду (дочь Кефея и Кассиопеи, короля и королевы Эфиопии) от морского чудовища (см. приложение 1 - таблица созвездий).

16) Созвездие "Рысь". Оно считается молодым, так как было открыто в 1660 году. Отдельные его звезды были обнаружены греческим астрономом и математиком Клавдием Птолемеем, однако никогда не объединялись в созвездие (см. приложение 1 - таблица созвездий).

17) Созвездие "Северная корона".Принцесса Крита Ариадна помогла Тесею, когда тот попал в лабиринт Минотавра (тело человека и голова быка). Ариадна - жена бога Диониса. Северная Корона – это корона, которую создал Гефест для дня свадьбы. На самом деле, Минотавр – сводный брат принцессы. Ее мать Пасифая родила сына от одного из быков Миноса. Король заставил закрыть существо внутри лабиринта, чтобы никто не узнал об этом секрете. После этого события Ариадна уплыла на остров Наксос. Там заплаканную принцессу нашел Дионис. Они влюбились друг в друга и поженились. После окончания церемонии она подбросила корону в небо, и драгоценности превратились в звезды (см. приложение 1 - таблица созвездий).

18)Созвездие "Цефей". Мифический эфиопский царь Цефей был супругом Кассиопеи и отцом Андромеды (см. приложение 1 - таблица созвездий).

Глава 2

Алгоритм и принципы работы устройства

Алгоритм работы устройства заключен в постоянном считывании команд с Bluetooth модуля "HC-06" контроллером "Arduino".

После поступления команды на включение созвездия с планшета, микроконтроллер активирует назначенный созвездию выход.

Для данного устройства необходимо внешнее питание, а именно будет использоваться блок питания мощностью 13 Вт., т.к. питание от контроллера производить не возможно, когда я попыталась это сделать собранное устройство на связь не выходило.

Транзисторы "ВС377-40" так же вполне подходят по номиналу и удовлетворяют техническим требованиям. Транзистор выполняет роль «крана» позволяющего с контроллера небольшим напряжением (5 В) управлять весомой нагрузкой. На входе или на базе каждого транзистора был подключен резистор величиной 1 КОм, это позволило достичь стабильной работы транзисторов.

Модуль Bluetooth "HC-06" позволяет нашему устройству избавиться от проводов, радиус действия до 10 метров.

Для управления с планшета используется программа "ArduinoIOControl", это программа бесплатна, и позволяет «сходу» произвести настройку программы управления под свои нужды.

Вывод: исходя из вышеописанного, создать устройство вполне возможно и нужно.

Глава 3

Сборка устройства

Для создания светодиодной доски нам понадобится:

1) Пластиковая доска размером - 100 x 100 см.

2) Светодиоды в количестве - 189 шт.

3) Транзисторы "BC377-40" в количестве 18 шт.

4) Кабель "витая пара" - 10 м.

5) Модуль Bluetooth "HC-06" - 1 шт.

6) Контроллер "ArduinoMEGA 2560" – 1 шт.

7) Макетная плата - 1 шт.

8) Блок Питания на 4,5 В – 1 шт.

9) Структурная принципиальная схема (см. приложение 3)

Первым делом красим доску в темно - синий цвет, имитируя ночное небо - довольно монотонная работа (см. приложение 2 - рисунок 1).

Клеим бумажные листы с изображениями созвездий на нашу доску для последующего крепления светодиодов. По ним мы будем размещать светодиоды для соблюдения пропорций расстояния и величины (см. приложение 2 - рисунок 2).

Устанавливаем светодиоды, соблюдая полярность «+» слева, «-« справа, так будет гораздо легче впоследствии чтобы ничего не перепутать (см. приложение 2 - рисунок 3).

С обратной стороны припаиваем провода делаем «+» общим, а «-» будет управлять созвездием. Очень важно не прожечь доску, нужно быть предельно аккуратным и работать в проветриваемом помещении (см. приложение 2 - рисунок 4).

На макетную плату устанавливаем радиоэлементы, производим подключение к микроконтроллеру "ArduinoMEGA 2560". Это самая интересная часть! (см. приложение 2 - рисунок 5).

Пишем код для контроллера, он должен управлять светодиодами через транзисторы (см. приложение 2 - рисунок 6).

Настраиваем программу на планшете для управления по Bluetooth(см. приложение 2 - рисунок 7).

В результате получаем готовую доску с созвездиями северного полушария! (см. приложение 2 - рисунок 8)

Глава 5

Руководство к практической реализации проекта

в общеобразовательных школах и центрах образования

Данное руководство, составлено исходя из расчета стоимости материалов и трудозатрат на 1 комплект. Трудозатраты представлены справочно, исходя из приблизительной стоимости работ в IT компании.

Стоимость расходных материалов представлена в таблице 1.

Таблица 1. Стоимость расходных материалов

Таблица 2. Стоимость производства работ

Таким образом, мы видим что стоимость производства работ в 17 раз превышает затраты на материалы, что является косвенным показателем глубокого потенциала использования данных комплектов в общеобразовательных учреждениях.

Заключение

В результате работы над проектом «Созвездия северного полушария» мы затронули историю происхождения созвездий северного полушария. Большинство из них были названы в древние времена и имеют свою богатую историю.

Считаю, что выдвинутая гипотеза подтвердилась, проект получился увлекательным и познавательным.

Нам показалась очень интересной работа над созданием устройства, считаем его завершенным и самодостаточным. Также планируем участие в других научных конкурсах с этим проектом, считаем направление радиоэлектроники перспективным.

В дальнейшем, можно повесить свой стенд к себе в комнату, и рассказывать друзьям о созвездиях.

Дополнительно можно установить внешний динамик с функцией произношения речи о созвездии, так же можно использовать доску как ночник.

Для проекта «Созвездия северного полушария» мы пользовались знаниями из области истории, астрономии, электроники, программирования.

Благодаря устройству, наглядно были показаны созвездия северного полушария, и мы надеемся, что каждый раз, глядя в ночное небо, Вы будете вспоминать мифы Древней Греции.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что собранные материалы могут быть использованы учениками и учителями для дополнительных занятий по радиотехнике и программированию, астрономии и истории.

Таким образом, задачи исследовательской работы решены, поставленная цель достигнута.

Список литературы

1.https://www.syl.ru/article/184944/new_sozvezdiya-severnogo-polushariya-nazvaniya-foto-samoe-yarkoe-sozvezdie-severnogo-polushariya

2. http://mirznanii.com/a/198/sozvezdiya-severnogo-polushariya

3. http://fb.ru/article/163858/sozvezdie-volopas-legenda-foto

4. http://Arduino.ru

5. http://www.ruselectronic.com/news/bipolyarnyj-tranzistor-chast-6/

6. https://roskocmoc.ru/constel.php

Приложение 1 - таблица созвездий

Приложение 2 - фотографии

Рисунок 1.Красим доску

Рисунок 2.Клеим листы с изображениями созвездий на доску

Рисунок 3.Установка светодиодов

Рисунок 4.Припаиваем провода с обратной стороны

Рисунок 5.На макетную плату устанавливаем радиоэлементы

Рисунок 6.Пишем код для контроллера

Рисунок 7.Настраиваем программу на планшете для управления по Bluetooth

Рисунок 8.Готовая светодиодная доска в действии

Приложение 3 - Структурная схема