Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Творческая работа "Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов"

Творческая работа "Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов"


  • Физика

Название документа Рецензия на работу (Першин).doc

Поделитесь материалом с коллегами:

Рецензия на работу «Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов»
Першина Игоря

Данная исследовательская работа носит проектный характер и посвящена изучению возможности создания инвертора напряжения для его использования в качестве источника питания экономичных ламп дневного света.

Работа включает в себя 10 страниц и 4 рисунка. Во введении к работе автор указывает причину, побудившую его заняться исследованием возможности создания инвертора: частые перебои с электричеством заставили задуматься о создании автономного источника освещения.

Данная работа демонстрирует глубокие познания автора в области законов преобразования электрического тока и электроники. Автор самостоятельно изучил основные процессы создания электронных плат: нанесение рисунка на печатную плату, травление, лужение и монтаж электронных компонентов, что является несомненным плюсом работы. При выборе конструкции и технологии изготовления используются методы морфологического анализа и контрольных вопросов. Приведено эколого-экономическое обоснование возможности создания инвертора, что доказывает целесообразность проведенной работы.

В заключении автор делает выводы о возможности создания инвертора в качестве автономного источника освещения, и приводит тот факт, что создание данного устройства в 5 раз дешевле покупки инвертора заводского производства.

В качестве пожеланий автору, хотелось бы отметить следующее: необходимо более глубоко проанализировать уже существующие разработки в той области, в которой будут проводиться исследования (возможно, это вызвано ограничением объема изложения работы). В частности, в работе не приведены конкретные модели инверторов и их технические характеристики, которые уже есть на рынке, а приведена лишь средняя цена подобного инвертора.

В целом работа оставляет положительное впечатление и может быть рекомендована для участия в региональном туре Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского в секции «Наши изобретения».

Название документа Тезис Першин (декабрь 2012).doc

Поделитесь материалом с коллегами:

Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов.

Першин Игорь

МБОУ «СОШ №9 с углубленным изучением отдельных предметов», 10В класс, г. Елабуга

Научный руководитель Окулина Надежда Ивановна, учитель физики высшей квалификационной категории


Исследовательская работа посвящена изучению возможности создания устройства по преобразованию напряжения низковольтных аккумуляторных батарей в стандартное напряжение для автономного использования.

Инверторы можно классифицировать на две большие группы: а) инверторы, которые выступают в роли источника питания, и способные с помощью резервной аккумуляторной батареи обеспечить бесперебойную работу; б) инверторы, являющиеся промежуточным звеном в цепочке преобразователей. В данной работе рассмотрена первая группа инверторов, которые работают как самостоятельные устройства и не являющиеся промежуточным звеном в электрических цепях.

Целью работы является изучение возможностей инвертора и способов его усовершенствования для решения задачи восстановления резервных цепей питания.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- определены требования, предъявляемые к создаваемому инвертору, которые включают в себя описание следующих характеристик: диапазон входного питания – 12-15 В, выходная частота генерации 50-60 Гц, напряжение на выходе 220В, мощность инвертора (без охлаждения) 100 Вт;

- рассчитана математическая модель конструируемого инвертора на базе блока питания персонального компьютера;

- подобрана элементная база электронных компонентов, необходимых для создания инвертора. В качестве базисных элементов схемы выбраны следующие электронные компоненты: микросхема TL494, диоды HER307, мощные МОП-транзисторы IRFZ44N, а также трансформатор из блока питания персонального компьютера;

- разработан алгоритм изготовления устройства, а также операции, которые необходимо выполнить, чтобы собрать инвертор;

- приведено эколого-экономическое обоснование: для изготовления инвертора используются материалы, соответствующие экологическим стандартам. Кроме того, с экономической точки зрения изготовление инвертора не является дорогостоящим, так как радиокомпоненты можно использовать от старой радиоаппаратуры, а некоторые составляющие необходимо купить. Экономический расчет показал, что изготовление устройства обойдется в 5 раз дешевле инвертора заводского изготовления;

- описаны правила техники безопасности при работе с электрическими приборами, которые включают в себя рекомендации необходимые для безопасного измерения электрических величин и пайке электропаяльником.

Новизна работы заключается в новых подходах создания преобразователя питания электроприборов в автономном режиме.

Таким образом, исследовательская работа показала возможность создания дешевого инвертора напряжения для автономного питания электроприборов. Сконструированный инвертор полностью соответствует требованиям, которые предъявлялись вначале разработки устройства.


Название документа проект Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов.doc

Поделитесь материалом с коллегами:


Республиканский конкурс исследовательских работ

учащихся 1 – 11 классов «ЮНИС»







Секция: физика и математика

 

  

«Преобразователь напряжения для автономного питания электроприборов»



 

Першин Игорь Сергеевич
ученик 10 класса
МБОУ «СОШ №9 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Елабуга

 











                                         

  Научный руководитель:
учитель физики
Окулина Н.И.



Елабуга 2013

Содержание



































Обоснование выбора темы проекта





В наш век развития технологий человек не может отказаться от некоторых вещей, созданных цивилизацией, например, от мобильного телефона, компьютера, электронагревательных приборов, освещения и т.д. Но в практике своей деятельности иногда необходимо иметь свободу от энергетических сетей, возможность избавиться от электрических сетей на некоторое время или же, наоборот, иметь электрическую энергию в момент ее отсутствия. Это и послужило целью моей исследовательской работы после следующего случая.

Этим летом я отдыхал в деревне у бабушки и из-за грозы были повреждены линии электра передач, и дом остался без света. Думали, обойдемся свечами, но тогда ремонт затянулся, и я решил сделать автономное освещение, чтобы не сидеть в темноте по вечерам. Сначала я рассматривал вариант с готовыми решениями, но цена инверторов заводского изготовления заставила перейти к плану «б». Я задумался о самостоятельной сборке девайса.


Целью работы изучение возможностей инвертора и способов его усовершенствования для решения задачи восстановления резервных цепей питания.


Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:


  • определить требования, предъявляемые к создаваемому инвертору в виде следующих характеристик: диапазон входного питания – 12-15 В, выходная частота генерации 50-60 Гц, напряжение на выходе 220В, мощность инвертора (без охлаждения) 100 Вт;

  • рассчитать математическую модель конструируемого инвертора

  • подобрать элементную базу электронных компонентов, необходимых для создания инвертора.

  • разработать алгоритм изготовления устройства, а также операции, которые необходимо выполнить, чтобы собрать инвертор.



Требования к конструкции







При изготовлении устройства следует учитывать:hello_html_1c0f4552.png



Решение задачи







Решим задачу методом морфологического анализа и контрольных вопросов.

При выборе конструкции и технологии изготовления возможны разные варианты. Чтобы правильно выбрать нужный вариант, надо использовать таблицу морфологического анализа.

Таблица 1 – Варианты конструкции изделия

Признаки

Варианты

1

2

3

Материал для корпуса передатчика

Металл

Древесина

Пластмасса

Конструкция

корпуса

Разборная

Разборная

Цельная

Цвет корпуса

Черный, серый

Возможность

выбора

Возможность

выбора

Рассмотрим три варианта схем передатчика. Полученные результаты занесём в таблицу 2.

hello_html_25a07f29.png

Рисунок 2 – Схема №1



hello_html_3199150d.png



Рисунок 3 – Схема №2



hello_html_6d6f7c0f.jpg



Рисунок 4 – Схема №3

Рассмотрим три варианта схем инвертора. Полученные результаты занесём в таблицу 2.





Таблица 2 – Требования к инвертору

Передатчик должен быть:

Схема №1

Схема №2

Схема №3

Небольших размеров

+

+

+

Выполнение из недорогих и доступных компонентов

+

+

+

Время выполнения

+

+

+

Точная настройка

+

+

+

Наличие рисунка печатной платы

+



Контрольные вопросы также сведем в таблицу.

Таблица 3 – Контрольные вопросы

Вопрос

Ответ

1

Время изготовления?

3 – 4 часа

2

Каков материал корпуса?

металл

3

Какова главная задача?

Объединить знания для выполнения данного изделия



Была поставлена задача: собрать инвертор из доступных компонентов в короткие сроки, способный временно заменить штатную систему освещения загородного дома.

2 и 3 схемы основывались на модификациях схемы 1. Проанализировав схемы, я решил использовать схему 1 для изготовления устройства.















Эколого-экономическое обоснование







С экономической точки зрения изготовление инвертора не является дорогостоящим. Радиокомпоненты можно использовать от старой радиоаппаратуры, а материал для корпуса из отходов производства или же использовать корпус от старой радиоаппаратуры. Некоторые составляющие необходимо купить. Амортизацией оборудования можно пренебречь, т.к. приборы работают очень малый промежуток времени.

Таблица 4 – Материалы, необходимые для изготовления радиопередатчика

Материалы

Цена

(руб.)

Израсходовано

Стоимость (руб.)

1

Стеклотекстолит

230

20%

46

2

Микросхема

75

1

75

3

Транзисторы

50

1

100

4

Припой

20

10%

7,5

5

Канифоль

30

4%

5

Итого: 233,5 руб.

Посчитаем затраты на электроэнергию:

4 лампы дневного света (ЛДС) мощностью 20 Вт за 3 часа работы потребляют энергию:

4 * 20 Вт * 3ч = 240Вт*ч

Паяльник мощностью 40 Вт за 4 часа работы потребляет энергию:

40Вт * 4ч = 160Вт*ч

Общая потребленная энергия:

240 + 160 = 400Вт*ч

Стоимость потребленной энергии при учете цены за 1 кВт*ч = 2,43 руб. находится:

0,4 * 2,43 = 1 руб.

Заработная плата слесаря 1-го разряда за 1 час работы составляет 40 руб., поэтому общие затраты на труд:

40руб*3ч=120 руб.

Инвертор заводского изготовления стоит 1500 руб.

Если бы я продал это устройство, то я получил бы выгоду:

1500 – 120 – 1 – 233,5 = 1145,5 руб.



Правила техники безопасности




Находясь на рабочем месте, необходимо соблюдать следующие правила:

Будьте внимательны, дисциплинированы, осторожны, точно выполняйте устные и письменные указания.

Располагайте на рабочем месте приборы, инструменты, материалы в том порядке, который указан в письменной инструкции.

Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся для выполнения задания.

При измерении электрических величин, необходимо строго соблюдать следующие правила:

Выбрать прибор с учетом требуемых условий измерений и степени точности.

Установить переключатель на нужный предел измерения. Определить цену деления шкалы. Включать прибор в цепь согласно схеме.

Отключить цепь по окончании работы и, если требуется, отсоединить прибор от других элементов цепи.

При выполнении электротехнических работ, проверьте, отключен ли источник электропитания, и только после этого производите сборку электрических цепей.

Следите, чтобы изоляция проводов была исправна; при сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а концы их плотно соединяйте с зажимами.

Не прикасайтесь к конденсаторам даже после отключения электрической цепи от источников электропитания; их сначала нужно разрядить.

При пайке электропаяльником возможно воздействие на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов:

  • ожоги горячим электропаяльником или брызгами расплавленного припоя;

  • отравления, повреждения глаз и кожи рук при работе с флюсами и оловянно-свинцовыми припоями;

  • поражение электрическим током при неисправности электропаяльника.

При установке полупроводниковых приборов и микросхем принять меры для защиты их от последствий разрядов, создаваемых статическим электричеством.

При получении травмы оказать первую помощь пострадавшему, при необходимости отправить его в ближайшее лечебное учреждение.

При окончании работы отключить электропаяльник от сети и после его остывания убрать на место для хранения.

Привести в порядок рабочее место, сделать влажную уборку помещения и выключить вытяжную вентиляцию.



Список использованной литературы

  • Давиденко Ю.Н. Люминисцентные лампы

  • Головков А.В. Любицкий В. Б. Блоки питания для системных модулей типа IBM PC-XTAT

  • Хрусталев Д.А. Аккумуляторы

  • Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. Додека-XXI

  • Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование

  • Константин Никитин. Электропитание аудиоаппаратуры: мифы и реальность

  • Ланцов В., Эраносян С. Электромагнитная совместимость импульсных источников питания. Часть 1

  • Ланцов В., Эраносян С. Электромагнитная совместимость импульсных источников питания. Часть 2

  • Николаев А.П., Малкина М.В. 500 схем для радиолюбителей. Источники питания

  • Сайт www.radiokot.ru










Автор
Дата добавления 12.12.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров186
Номер материала ДВ-253309
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх