Проект по теме: Автономное механическое зарядное устройство

Проектная деятельность. Разработка автономного механического зарядного устройства для мобильного телефона. Предмет исследования: Процесс преобразования механической энергии в электрическую.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Проект по теме: Автономное механическое зарядное устройство»

Школьная научно-практическая конференция молодых исследователей

«Шаг в будущее»

Тема работы: Автономное механическое зарядное устройство

Автор:

Духовнов Давид Романович;

МАОУ СОШ № 45, класс 8 «Г»;

Научный руководитель:

Белкина Лариса Петровна

МАОУ СОШ № 45

Учитель физики

Тюмень 2017

1.Введение

В современный период вопросы по получению энергии становятся востребованными, поскольку природные ресурсы ограничены, а имеющиеся традиционные технологии не экономичны. Изобретатели трудятся в направлении разработки генераторов. Исследователи разрабатывают основы научного обоснования проводимых опытов и проводят расчеты технических показателей. Комплексный подход, объединяющий теоретическую и практическую составляющие, способствует возникновению практических образцов, перспективных в применении.

Крупным предприятиям выгодно работать по старым схемам добычи и энергопроизводства для сохранения прибыли и, зачастую, многие изобретения не находят реализации в промышленном производстве.

Между тем, у потребителей часто возникают текущие проблемы, которые в нужный момент можно решить несложными устройствами. Желательно, чтобы они были очень простыми, и каждый мог собрать их без особых затруднений своими руками.

В частности, периодически возникают проблемы с энергообеспечением мобильных телефонов, источник энергии не всегда оказывается под рукой. В сложных ситуациях отсутствие простого зарядного устройства может стоить человеку здоровья и даже жизни, если он не сможет сделать хотя бы один звонок с просьбой о помощи.

Цель работы: Изучить теоретические основы генерирования энергии и разработать автономное механическое зарядное устройство для мобильного телефона.

Объект исследования: Механическое зарядное устройство.

Предмет исследования: Процесс преобразования механической энергии в электрическую.

Задачи:

Изучить литературу по данному вопросу.
Собрать механическое зарядное устройство из подручных материалов.

Практическая значимость изобретения заключается в том, что автономное механическое зарядное устройство для мобильного телефона позволяет без стационарных источников, батарей и аккумуляторов, в любых срочных и экстремальных условиях зарядить мобильный телефон для важного звонка.

1.Теоретическая часть.

1.1 Зарядные устройства: Сетевое зарядное устройство.

Все сетевые зарядные устройства разделяют на три основных вида. Самые простые из них считаются не автоматические, в них обычно применяется блок сетевого питания типа трансформатора. Отличаются они от других тем, что имеют довольно большие размеры и вес. Такие зарядки надежные, долго служат, но опасны для аккумуляторов за счет большой емкости по сравнению с ними. Хотя такие устройства постепенно вышли из употребления человеком.

Самым популярным на сегодняшний день является зарядное устройство для телефона импульсивное и автоматическое, в которое встроен электронный таймер. Работа его заключается в следующем: сначала таймер в режиме максимального тока его, собственно, и накапливает. Это продолжается в среднем часа четыре, затем он переводит накопившийся ток в режим подзарядки уже устройства. Таким образом, энергия подается к аккумулятору маленькими порциями для того, чтобы поддерживать в заряженном состоянии долгое время. Можно не бояться перезарядить аккумулятор телефона, потому что все модели оснащены схемой защиты от этого. Однако частая подзарядка значительно снижает срок службы изделия.

Самое универсальное и практическое зарядное устройство для телефона - это зарядка с микропроцессорным управлением. Тогда как с таймером применяют только для определенного типа аккумуляторов, то данный вид способен заряжать практические любые аккумуляторы. Единственным недостатком таких устройств является... то, что они не могут определить владельца по номеру телефона... нет!... их цена. Хотя это не столь важно, ведь хорошие вещи всегда стоят значительно дороже [1].

Автомобильное зарядное устройство.

АЗУ (автомобильное зарядное устройство) применяется исключительно в автомобиле. Автомобильная зарядка - это преобразователь напряжения автомобильных 12 вольт в требуемое напряжение для зарядки мобильного телефона. У каждого автомобилиста АЗУ обязательный аксессуар для мобильного телефона. Способ подключения АЗУ осуществляется в гнездо прикуривателя. Проблемой таких зарядок является то, что они не выдают нужного тока на выходе, которого не хватает для питания Вашего телефона.

Универсальное зарядное устройство.

Универсальных зарядных устройств довольно много разновидностей. Одним из универсальных устройств является всем известное зарядное устройство, называемое в народе «лягушка». Зарядное устройство «лягушка» это устройство, которое подходит для зарядки практически всех моделей аккумуляторов мобильных телефонов. У «лягушки» есть два контакта «+» и «-», которые соединяются с одноименными клеммами на аккумуляторе. Универсальность этой зарядки заключается в том, что эти контакты могут перемещаться до нужной клемммы аккумулятора. Вставив аккумулятор в зарядку «лягушка» и подключив контакты к нужным клеммам зарядка подключается в электросеть.

Зарядные устройства, работающие от солнечной батареи.

Зарядные устройства на солнечных батареях предназначено для зарядки аккумуляторов сотовых телефонов. Принцип работы данного зарядного устройства. Зарядное устройство преобразует солнечный свет в электричество, которое заряжает встроенный аккумулятор зарядки. От встроенного аккумулятора зарядного устройства можно зарядить аккумулятор мобильного телефона, mp3 – плеера, Ipod, КПК.

Беспроводное зарядное устройство

Беспроводное зарядное устройство представляет из себя платформу на которой заряжается телефон. Достаточно просто положить телефон на платформу без использования, каких либо соединительных проводов. Беспроводные зарядные устройства работают по индукционному принципу. Для использования беспроводной зарядки WildCharge требуется использовать специальный адаптер подключаемый в телефон. Модельный ряд мобильных телефонов, mp3 плееров и других гаджетов, которые можно заряжать на беспроводных платформах довольно ограничен[2].

Механическое зарядное устройство

К универсальным зарядным устройствам можно отнести и портативную динамо-зарядку. Главный компонент рассматриваемого зарядного устройства, - динамо-машина с ручным приводом. Если необходимо подзарядить батарею мобильного телефона в иных условиях, например, в туристическом походе, где нет привычных и при этом доступных источников энергии, подходящих для питания телефона? К счастью, сегодня уже имеются устройства, способные выручить нас и в таких экстремальных ситуациях. Например, дно из таких устройств, поставляемых в Россию под маркой Neodrive [3].

2. Основы работы генераторов

О
сновной частью зарядного устройства является генератор. Генератор — устройство, вырабатывающее электроэнергию или преобразующее один вид энергии в другой.

Схема генератора переменного тока.

Возникновение электродвижущей силы (ЭДС) при изменении магнитного поля в катушке используется для генерирования электрического тока. Используемый для этого прибор схематически изображен на рисунке 1. Катушка CDEF вращается между полюсами дугообразного магнита, и индуцируется ЭДС. Если концы катушки не соединены с внешней цепью (резистором), то ток не идет. Во внешнюю цепь ток подается через кольца скольжения А₁ и А₂. Кольцо А₁ соединено со стороной CD катушки, а А₂ — со стороной EF. При вращении катушки, направление индуцированной ЭДС и тока меняется через каждые пол-оборота.

Они меняются не только по направлению, но и по величине. График зависимости ЭДС от времени показан на рисунке 2 за время трех оборотов катушки. Индуцированная ЭДС максимальна, когда катушка находится в горизонтальном положении, и минимальна, когда катушка вертикальна.

Бытовой источник электрического тока имеет частоту 50 Гц, это означает, что генератор делает пятьдесят оборотов в каждую секунду [4]. Частота тока собранного зарядного устройства будет зависеть от частоты вращения ручного привода.

Практическая часть

Д
ля создания зарядного устройства использован старый электродинамический карманный фонарик, который заряжается от ручной механической энергии. Фонарик был разобран, извлечен минигенератор - «жучок» вместе с небольшой электрической схемой стабилизатора напряжения, состоящей из диодного моста, для выпрямления переменного тока, т.к. для зарядки аккумулятора телефона необходим постоянный ток.

К
плате электрической схемы припаивается провод со штекером:

Далее из средства для ухода за обувью была извлечена губка, осталась пластиковая коробка.

В коробке сделано отверстие под «жучок» (минигенератор), а так же отверстие под штекер, чтобы провод можно было несложно извлекать.

Железная пластина, фиксирующая минигенератор и шестеренки, были приклеены к коробке. Готовая конструкция скрепляется изолентой.

В результате получилось готовое изделие, для удобства транспортировки ручку можно извлекать:

Таким образом, из подручных средств удалось создать несложное по своему механизму работы зарядное устройство, позволяющее заряжать телефон при отсутствии каких-либо стационарных источников энергии.

Заключение

Результатом проделанной работы явилось конкретное изделие - зарядное устройство для мобильного телефона, которое обладает следующими особенностями:

- автономность;

- преобразование механической энергии движения руки в электрическую;

- мобильность;

- несложность сбора и применения.

Определено, что в минигенераторе вырабатывается переменный ток, который на выходе преобразуется в постоянный.

Эксперимент показал, что для экстренного звонка достаточно вращать ручку зарядного устройства в течение 1-2 минут. Для полной зарядки мобильного телефона достаточно вращения в течение часа.

Данное устройство может стать обязательным в составе туристического базового набора, в снаряжении военных операций, в местах проживания, не имеющих энергообеспечения. Практически данное автономное механическое зарядное устройство может быть использовано для зарядки не только мобильного телефона, но и планшета, аудиоплеера и другой портативной электроники.

Перспективой исследования является изучение других возможностей перевода физической энергии человека в энергию для зарядки гаджетов.

Список используемой литературы

1. Андреева Л.П. Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных батарей // Вестник Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета.- Сер. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2014. - №9. – С. 104-114

2. http://mob-mobile.ru/statya/846.

3. Кулыгин Д.А. Разработка простейшего регулируемого зарядного устройства // Символ науки. -2017. №1. – С. 67-70

4. Яковлев В. И. Классическая электродинамика. – М.: РХДИКИ, 2016. – 346 с.