Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Елемент Пельтьє, на якому стоїть стакан з водою, можна використати, щоб підтримувати сталу температуру води. І вода, і елемент Пельтьє обладнані датчиками температури. Пристрій Code з реле під'єднано послідовно з елементом Пельтьє, і він керує електричним колом так, що елемент Пельтьє за потреби нагріває/охолоджує. Залежно від температури Code показує усміхнений або сумний смайлик.
Як приклад застосування можна вказати на міні-холодильник, який підтримує температуру напоїв на попередньо заданому значенні.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають знати основи електричного кола, а також бути обізнаними з роботою елемента Пельтьє та реле.
Принцип
Елемент Пельтьє використовують, щоб підтримувати сталу температуру води. Пристрій Code керує елементом Пельтьє, вмикаючи або вимикаючи електричне коло залежно від температури датчика у воді. Завдяки цьому елемент Пельтьє може охолоджувати, щоб підтримувати бажану температуру сталою.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як працює елемент Пельтьє і як його можна застосувати для регулювання температури. Вони дізнаються, як вимірювання температури, керування струмом і програмування взаємодіють, щоб підтримувати сталу температуру.
Завдання
- Склади електричне коло для регулювання температури води
- Запрограмуй регулювання елемента Пельтьє
- Поспостерігай, як вода охолоджується до певної температури
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Холодний лимонад
Чи замислювалися ви коли-небудь, як улітку довести напій до ідеальної температури для пиття?
Саме це ви можете відчути в цьому досліді! За допомогою елемента Пельтьє й датчиків температури ви дізнаєтеся, як техніка може подбати про те, щоб температура напою лишалася сталою – байдуже, теплим він має бути чи холодним. Відкрийте самі, як такі системи можна було б застосувати і в холодильниках, і в нагрівальних плитах. Найкраще: наприкінці ви точно побачите, чи температура «підходить» – адже смайлик покаже вам, чи напій досяг обраної температури.
Завдання
- Складання електричного кола для регулювання температури води
- Програмування регулювання елемента Пельтьє
- Спостереження за тим, як вода охолоджується до певної температури
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense Code - пристрій виводу для керування реле, світлодіодами, дисплеєм | 12953-00 | 1 |
| 2 | Cobra SMARTsense - температура, −40 … 125 °C (Bluetooth) | 12903-00 | 2 |
| 3 | Теплогенератор для учнівських експериментів | 05770-00 | 1 |
| 4 | PHYWE Акумуляторний учнівський блок живлення to go, RiSU 2023 пост. струм: 0...12 В / 0...2 А | 13510-99 | 1 |
| 5 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 6 | Лабораторний хімічний стакан, світлий, алюміній | 05903-01 | 1 |
| 7 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 8 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 9 | Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм | 02059-00 | 1 |
| 10 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 11 | Тримач для датчиків | 12960-00 | 1 |
| 12 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/4)
Для вимірювання температури потрібні Cobra SMARTsense і measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити в App Store - QR-коди див. нижче. Перевір, чи на твоєму пристрої (планшет, смартфон) ввімкнено Bluetooth.
measureAPP для операційних систем Android
measureAPP для операційних систем iOS
measureAPP для планшетів / ПК з Windows 10
Складання (2/4)
Складання штатива
Склади штатив.
Для цього закріпи штативний стрижень вертикально в основі штатива.
Закріпи подвійну муфту на штативному стрижні.
Затисни другий штативний стрижень горизонтально в установленій подвійній муфті.
На вільному кінці горизонтального штативного стрижня закріплюють тримач датчика температури.
Складання (3/4)
Схема досліду
Елемент Пельтьє стоїть на столі.
Постав на елемент Пельтьє невеликий пластиковий стакан, наповнений невеликою кількістю води.
Закріпи один датчик температури на елементі Пельтьє.
Затисни другий датчик температури в тримачі на штативі й занур його кінець у рідину в стакані.
Складання (4/4)
Схема досліду
Склади схему для досліду відповідно до рисунка поруч.
З'єднай при цьому електричне коло з перемикачем 1 пристрою Code так, щоб Code і елемент Пельтьє були з'єднані послідовно.
Зверни увагу на те, щоб елемент Пельтьє був під'єднаний так, аби при проходженні струму він охолоджував.
Виконання (1/6)
Cobra SMARTsense Temperatur
Увімкни датчик Cobra SMARTsense Temperatur, який вимірює температуру води. Для цього утримуй кнопку на датчику 3 секунди.
Відкрий measure App на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що кінцевий пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
Вибери датчик "Cobra SMARTsense Temperatur".
Другий датчик температури під'єднають до MeasureAPP лише пізніше.
Виконання (2/6)
Cobra SMARTsense Code
Увімкни свій Cobra SMARTsense Code, утримуючи кнопку на датчику 3 секунди.
Відкрий measure App на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що кінцевий пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
Вибери датчик "Cobra SMARTsense Code".
Виконання (3/6)
Запрограмуй Cobra SMARTsense Code, вибравши в MeasureAPP у розділі Trigger дії коду.
Вибери як дію ''Code'' Реле 1 Увімк., а як вимірювальний канал - температуру T [°C].
Встанови порогове значення 18 °C і постав галочку біля «вище порогового значення»
Повтори цю операцію і запрограмуй ''Code'' Реле 1 так, щоб воно вимикалося при зниженні нижче порогового значення 18 °C.
Виконання (4/6)
Тепер програмують візуальний зворотний зв'язок через смайлики.
Вибери в розділі Trigger як дію ''Code'' :), а як вимірювальний канал - температуру T [°C].
Встанови порогове значення 18 °C і постав галочку біля «нижче порогового значення»
Повтори цю операцію і запрограмуй Code так, щоб він при перевищенні порогового значення 18 °C показував сумний смайлик.
Виконання (5/6)
Cobra SMARTsense Temperatur
Тепер під'єднай другий датчик Cobra SMARTsense Temperatur. Для цього утримуй кнопку на датчику 3 секунди.
Відкрий measure App на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що кінцевий пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
Вибери датчик "Cobra SMARTsense Temperatur".
Виконання (6/6)
Вимірювання з пороговим значенням 23 °C
Запусти вимірювання.
Ліворуч показано графік, який записали з пороговим значенням 23 °C.
Чи можеш ти отримати схожий графік із пороговим значенням 18 °C?
Поспостерігай, як рідина повільно охолоджується до бажаної температури.
Протокол
Завдання 1
Як пов'язані між собою окремі складники системи? Коли пристрій Code показує усміхнений смайлик, температура води досягла бажаної. Реле ____, струм ____, елемент Пельтьє активно ____. Коли пристрій Code показує сумний смайлик, температура води зависока. Реле ____, струм ____, і елемент Пельтьє ____.
Завдання 2
Питання