Продолжаем обзор тематических конструкторов-наборов компании Мастер Кит, предназначенных для детей в возрасте от 10 до 14 лет, а также для всех, кто интересуется электроникой и готов начать ее изучение с самого начала.
В этом обзоре мы рассмотрим конструктор, посвященный источникам питания. Конструктор NR07 "Источники питания" позволит узнать все об источниках питания и их разновидностях. Вы узнаете, откуда берется электроэнергия, познакомитесь с некоторыми видами электроэнергетики. В этом уникальном конструкторе рассматривается, как устроены батарейки, принцип их работы, как батарейки можно объединять вместе для создания мощных источников питания. Вы ознакомитесь с преобразованием солнечной и механической энергии в электрическую, зарядите аккумуляторы, научитесь управлять напряжением.
В состав обучающего конструктора "Источники питания" входят цветная брошюра объемом около 150 страниц и набор всех необходимых для проведения опытов электронных компонентов и материалов.
В брошюре подробно, понятным для ребенка языком, описаны 10 экспериментов, охватывающих различные области получения электроэнергии для питания электронных устройств и приборов. Юный экспериментатор научится получать электроэнергию из фруктов, овощей и напитков; познакомится с солнечными батареями и электрогенераторами; научится заряжать аккумуляторы и соединять элементы питания для увеличения напряжения, тока и мощности; познакомится с понятием потребления электроэнергии.
Рассмотрим список компонентов, входящих в набор:
Батарейка Тип АА, напряжение 1,5 В 4 шт.
Батарейка Тип «Крона», напряжение 9 В 1 шт.
Аккумулятор Тип АА, напряжение 1,2 В 1 шт.
Солнечная панель Напряжение 6 В,мощность 1 Вт 1 шт.
Ручной генератор с проводами 1 шт.
Стабилизатор напряжения, тип 7805 Выходное напряжение 5 В 1 шт.
Стабилизатор напряжения LM317 Выходное напряжение регулируется 1 шт.
Светодиод 3 мм, красный 1 шт.
Светодиод 5 мм, красный 1 шт.
Резистор 5,1 Ом; 5 Вт 1 шт.
Резистор 56 Ом; 0,25 Вт 1 шт.
Резистор 160 Ом, 0,25 Вт 1 шт.
Резистор 220 Ом; 0,25 Вт 2 шт.
Резистор 1 кОм; 0,25 Вт 2 шт.
Переменный резистор 5 кОм; 0,5 Вт 1 шт.
Выпрямительный диод Диод Шоттки 1 шт.
Конденсатор электролитический 10 мкФ, 16 В 1 шт.
Конденсатор керамический 100 нФ, 50 В 1 шт.
Мотор 1 шт.
Пропеллер 1 шт.
И вспомогательные инструменты, детали и материалы:
Набор медных и цинковых контактов 1 комплект
Набор проводов с креплением 1 комплект Фрукты и овощи* На Ваш выбор
5-6 шт.
Резервуар для жидкости* 4 шт.
Пакет сока* На Ваш выбор 1-2 шт.
Бутылка газированной сладкой воды* На Ваш выбор 1-2 шт.
Водопроводная вода* 500 мл
Макетная плата Размер: 400 контактных площадок 1 шт.
Мультиметр* 1 шт.*
Соединительные провода Тип «папа-папа» 1 комплект
Держатель для батарейки Тип АА 4 шт.
Держатель для батарейки Тип «Крона» 1 шт.
* - позиции, помеченные звездочкой, в состав набора не входят.
Мультиметр не обязателен, но очень желателен, поскольку с его помощью можно оценивать количественные характеристики электрических процессов, протекающих при проведении опытов.
Приведем также оглавление брошюры:
Введение
Техника безопасности
Список компонентов
Перечень графических обозначений
Правила пользования макетной платой
Правила подключения источника питания к макетной плате
ЭКСПЕРИМЕНТ № 1. Энергия фруктов и овощей
ЭКСПЕРИМЕНТ № 2. Жидкие источники питания
ЭКСПЕРИМЕНТ № 3. Батарейки. Способы включения
ЭКСПЕРИМЕНТ № 4. Солнечная энергия
ЭКСПЕРИМЕНТ № 5. Механическая энергия
ЭКСПЕРИМЕНТ № 6. Зарядное устройство для аккумуляторов
ЭКСПЕРИМЕНТ № 7. Потребление энергии
ЭКСПЕРИМЕНТ № 8. Простой источник двуполярного питания
ЭКСПЕРИМЕНТ № 9. Стабилизированный источник питания на 5 В
ЭКСПЕРИМЕНТ № 10. Регулируемый источник питания
Для ознакомления с формой подачи теоретического материала приведем часть брошюры с описанием электронного параметрического стабилизатора напряжения:
« Что такое источник питания, Вы уже узнали из первых экспериментов данного конструктора. Вы узнали, что источником питания является сеть 220 В, которая есть в каждом доме. Что источником питания могут быть фрукты и овощи, сладкие и газированные напитки и даже простая вода. А также узнали, что в качестве источника питания используются батарейки и аккумуляторы, солнечные панели и ручные генераторы. Однако, всегда ли они могут быть полезными? Чаще всего для питания прибора необходимо стабильное и конкретное значение напряжения, а батарейка, которая со временем разряжается или солнечный элемент, который зависит от яркости света, обеспечить этого не смогут.
На помощь приходят стабилизаторы напряжения – микросхемы, которые при построении электронных приборов, дают возможность получить на выходе источников питания стабильное напряжение (его величина зависит от модели стабилизатора).
Стабилизатор напряжения 7805
Стабилизаторы делятся на два типа:
- фиксированные или нерегулируемые – выходное напряжение имеет постоянные значения (5 В, 6 В, 8 В, 9 В, 12 В, 15 В и т.д.);
- регулируемые – выходное напряжение можно регулировать в определенных пределах.
Обычно, стабилизаторы напряжения любого типа имеют 3 контакта:
- вход (IN);
- общий или земля (GND);
- выход (OUT).
К входному контакту подключается плюс источника питания, который имеет напряжение выше, чем то, которое нужно получить на выходе. Например, ко входу стабилизатора подключается плюсовой контакт батарейки, к общему контакту подключается минус батарейки, выходное напряжение измеряется между общим и выходным контактами.
Обязательным условием является то, чтобы входное напряжение отличалось от необходимого на выходе минимум на 2 В. Например, есть стабилизатор напряжения на 9 В, то есть на его выходе можно получить 9 В, то на его вход нужно подавать напряжение не менее 11 В. Максимальное напряжение, которое можно подавать на вход, следует искать в документации производителя для каждой микросхемы отдельно. Как же работает такая микросхема? Внутри нее размещено неко- торое количество транзисторов, которые стабилизируют входное напряжение до заданного значения. Так как есть разница между входным и выходным напряжением, то при протекании тока через эту микросхему, на ней будет рассеивается определенная мощность (если помните, мощность P=U×I). Так как нагрузка соединена со стабилизатором последовательно, то ток, протекающий через нагрузку, равен току протекающему через стабилизатор. Поэтому, если разность между входным и выходным напряжением большая или ток довольно большой, лучше устанавливать стабилизатор на радиатор, который будет охлаждать его и защищать от перегрева. »
Практическая часть, посвященная стабилизатору:
« На рисунке представлена электрическая и монтажная схемы подключения стабилизатора напряжения на 5 В к источнику питания 9 В:
Параллельно входу стабилизатора включен электролитический конденсатор С1. На выходе микросхемы (контакт 3) установлен керамический конденсатор С2. Конденсаторы установлены для уменьшения пульсаций, которые могут появиться на входе и выходе микросхемы. Пульсации уменьшаются для того, чтобы электрическая цепь, которая подключается к стабилизатору, обеспечивалась стабильным напряжением. Номиналы этих конденсаторов почти во всех случаях производитель рекомендует в документации к стабилизаторам.
Электролитический конденсатор С1 снижает низкочастотные пульсации (напряжение медленно изменяется во времени), а керамический С2 – высокочастотные.
Измерьте выходное напряжение стабилизатора с помощью мультиметра в режиме вольтметра. Для этого установите регулятор в положение 20V (измерение напряжения до 20 В). Черный щуп соедините с общим контактом стабилизатора (точка В), а красный с выходом (точка А). Чему равно напряжение на выходе (примерно 5 В)? Проверьте напряжение на батарейке, измерив его мультиметром.
Оно больше выходного? »
Набор-конструктор NR07 будет интересен и ребенку как домашнее развлечение, и учащемуся как наглядное пособие для закрепления и расширения знаний, полученных в школе или другом учебном заведении.
Посмотрите видеоматериалы, иллюстрирующие возможности набора, в частности эксперимент, в котором в качестве источника питания используются жидкости и фрукты:
Делись с друзьями, переходи по ссылкам на сайт, подписывайся на наш канал Мастер Кит DIY и жми лайк, чтобы не пропустить новые публикации.