Накопичення енергії вітру та сонячної енергії в акумуляторі з Cobra SMARTsense Code

Схема досліду

Відновлювані джерела енергії, як-от енергія вітру чи сонячна енергія, мають той недолік, що вони виробляють струм лише тоді, коли вітер справді віє чи сонце справді світить. Через це виникають ситуації, коли енергії надлишок: умови для вироблення струму добрі, а попит малий. З іншого боку, буває й навпаки: попит високий, а умови погані. У найгіршому разі настає темний штиль, коли сонце не світить і вітер не віє. Щоб цьому зарадити, у пригоді стають накопичувальні елементи, як-от акумулятори. Вони можуть запасати електричну енергію під час надлишку, а потім віддавати її в ситуаціях нестачі.

Попередні знання

Учні мають мати досвід роботи з учнівським блоком живлення; крім того, бажано, щоб вони вже мали перший досвід роботи з measureAPP.

Принцип

У цьому досліді енергію вітру та сонячну енергію накопичують в акумуляторі. Коли вироблення енергії стає замалим, акумулятор своєю запасеною енергією живить лампу, щоб показати споживання енергії в ситуації нестачі за рахунок запасеної енергії.

Навчальна мета

Учні дізнаються, що надлишкову енергію з відновлюваних джерел можна запасти й використати в інший час. При цьому вони мають також опанувати просте програмування пристрою для контролю напруги та струму й керування реле.

Завдання

Учні заряджають акумулятор сонячною енергією та енергією вітру. Коли енергії виробляється недостатньо, вони живлять лампу розжарювання із запасеної енергії. Крім того, учні програмують процеси перемикання так, щоб ті відбувалися автоматично, а самі учні лише керують різними сценаріями.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Крім того, слід бути обережними з такими джерелами небезпеки:

• Лампа розжарювання та її тримач нагріваються під час роботи. Тому не слід торкатися їх після того, як лампа була ввімкнена.

Символічне зображення до контексту досліду

Уяви: цілими днями сонце майже не світить і вітер майже не віє – саме це називають темним штилем. У цей час ні сонячні установки, ні вітряки не дають достатньо енергії. Проте нашій електромережі однаково потрібна стала потужність, щоб працювали світло, опалення й прилади. У колах постійного струму цю потужність обчислюють за формулою , тобто напруга помножена на силу струму.

Одне з можливих розв'язань для таких періодів - накопичення енергії в акумуляторах (акумуляторних батареях). Вони можуть запасати надлишкову енергію із сонячних чи вітряних періодів і за потреби віддавати її. Так вони допомагають забезпечити електропостачання навіть під час темного штилю.

Схема досліду

1. Заряди акумулятор сонячною енергією та енергією вітру.

2. Подавай на лампу розжарювання запасену енергію, коли енергії виробляється недостатньо.

3. Запрограмуй процеси перемикання за допомогою Cobra SMARTsense Code так, щоб вони відбувалися автоматично.

Cobra SMARTsense Code

У цьому досліді ти використовуєш Cobra SMARTsense Code. Це пристрій керування, який може видавати цілеспрямовані сигнали. Можливі форми сигналу - наприклад: світіння світлодіода, показ на дисплеї або звук. У цьому досліді ми користуємось керуванням реле Cobra SMARTsense Code. Реле в цьому разі - не що інше, як вимикач. Ним можна цілеспрямовано розмикати й замикати електричні кола.

• Стикуй основи штатива та штативні стрижні так, як показано на рисунку.

• Закріпи з одного боку галогенну лампу, а з іншого - генератор із насадженим ротором.

• Тепер встав повітродувку в ковзну опору для оптичної лави і спрямуй її на генератор з ротором.

• Установи також сонячний елемент з тримачами для сонячних елементів і спрямуй на нього галогенну лампу.

• Тепер з'єднай повітродувку і лампу з блоком живлення.

• Приєднай паралельно до блока живлення Cobra SMARTsense Voltage.

• Стикуй з'єднувальні модулі так, як показано на рисунку, і закріпи лампу розжарювання в патроні.

• Тепер закріпи тримач для батарейки зі вставленим акумулятором. Стеж при цьому за правильною полярністю.

• Тепер проведи кабель від додатного боку акумулятора в Cobra SMARTsense Current.

• З'єднай кабелем Cobra SMARTsense Current із додатним гніздом (червоним) генератора.

• Від'ємне гніздо (синє) генератора з'єднай кабелем із від'ємним контактом (чорним) сонячного елемента.

• Додатний контакт (червоний) сонячного елемента з'єднай з Cobra SMARTsense Current з того самого боку, що й кабель, який веде до генератора.

• Тепер з'єднай обидва модулі з роз'ємом на додатній половині, якщо дивитися від акумулятора, з реле 2 (унизу) Cobra SMARTsense Code.

• На іншій половині з'єднай тепер кабелем безпосередньо з'єднувальні модулі між собою.

• Далі візьми кабель і з'єднай від'ємний бік акумулятора з реле 1 (угорі) Cobra SMARTsense Code.

• Насамкінець так само з'єднай від'ємний контакт (чорний) сонячного елемента з реле 1 (угорі) Cobra SMARTsense Code.

measureAPP для операційних систем Android

measureAPP для операційних систем iOS

measureAPP для планшетів / ПК з Windows 10

• Увімкни Cobra SMARTsense Voltage, Cobra SMARTsense Current і Cobra SMARTsense Code, утримуючи кнопку живлення кілька секунд, доки не засвітиться символ Bluetooth.

• Тепер відкрий measureApp і приєднай усі три пристрої: у застосунку вгорі, у розділі «Датчики», натисни на біле коло поряд із датчиком.

• Натисни у вимірювальному каналі на шестірню під Voltage , щоб відкрити налаштування, і встанови там одиницю на .

• Повтори це з вимірювальним каналом Current, щоб дістати .

• Перейди в measureAPP унизу ліворуч на «Тригер», далі на «Вибрати дію» і вибери"Code" Реле 1 Увімк.

• Натисни «Зберегти», після чого відкриється ще одне вікно.

• Встанови там як вимірювальний канал напругу , як порогове значення , а як умову спрацювання - перевищене порогове значенняі знову натисни «Зберегти».

• Потім додай тригер "Code" Реле 2 Увімк.із вимірювальним каналом струм , пороговим значенням і недосягнутим пороговим значенням.

• Далі натисни в measureAPP праворуч, де видно координатну систему, вгорі на символ 0.0. Тепер ти маєш бачити значення напруги та струму.

• Тепер увімкни лампу й повітродувку, встановивши на блоці живлення і .
• Запусти вимірювання в measureAPP, натиснувши кнопку:
  
• Зачекай 5 хвилин, а потім виведи регулятор напруги блока живлення на .
• Поспостерігай за поведінкою лампи розжарювання.

Cobra SMARTsense-Code