Описание проекта 

Инженерный проект: 

 «SMART ENERGY SCHOOL»

Название команды: «Эрудиты»

Авторы проекта: Чеботарев Андрей Васильевич

                              Сафин Эдуард Жаудатович

Описание проекта

1. Идея и общее описание проекта

Над проектом наша команда работала 3 месяца. В течение всей работы наш макет усовершенствовался и преображался. И до сих пор возникают новые наработки.

План график

Задача Дата начала Дата окончания

1. Обсуждение идей по реализации проекта. 11.01.2021 20.01.2021

1. Придумывали и изображали макеты будущего проекта (Приложение 3) 21.01.2019 30.01.2021

2. Начертили схемы работы эскалатора, тренажеров и пьезоэлектрических генераторов.Спаяли схему позволяющую собирать и аккумулировать электрическую энергию и начали воплощать проект, используя конструкторы «LegoMindstormsEV3», дополнительные материалы. 31.01.2021 20.02.2021

3. Написали программу позволяющую использовать эту энергию в полезных целях. 21.02.2021 25.02.2021

4. Сборка и установка проекта 26.02.2021 15.03.2021

5. Вели дневник, готовили и создавали материалы для Инженерной книги. 11.01.2021 15.03.2021

6. Усовершенствование проекта. 16.03.2021 25.03.2021

2.Технические характеристики проекта

Для создания макета гимназии №16 и спортивной площадки были использованы:

• Микрокомпьютеры EV3;

• Моторы;

• Датчик света;

• Ультразвуковой датчик;

• Детали конструктора LEGO MINDSTORMS EV3 (Приложение 4);

• Дополнительные материалы;

• Программы созданы в среде программирования LEGO MINDSTORMS EV3 (Приложение 1);

• Оптореле 50 V;

• Светодиоды LED 5 mm;

• Ионистры3 шт. –по 1 F;

• Регуляторы тока и драйвера светодиодов 20 mА.

Характеристика большого мотора EV3 (Приложение 2):

• Вес – 82 г;

• Сила тока без нагрузки - 120 mA;

• Скорость вращения – 175 (оборотов в минуту);

• Вращающий момент (с грузом) - 43 N.cm;

• Сила тока (с грузом) - 1.8 A;

• Напряжение – 5 V;

• Сопротивление – 2 Оm.

3. Принцип действия

В качестве устройств по преобразованию энергии нами были выбраны: 

• тренажеры: беговая дорожка, велотренажер, маятник (Приложение 3);

• установленные в площадку, тротуары и дорожное полотно - пьезоэлектрические генераторы (Приложение 4);

• эскалатор, доставляющий людей вниз (преобразующий энергию движущегося под силой тяжести тела вниз в электрическую энергию).

Для функционирования работы всего проекта мы разработали электронную схему. Схема состоит из следующих элементов: ионисторы, оптореле, диоды. Все эти элементы мы спаяли на макетной плате. Размеры платы 7 см. на 9 см (Приложение 5).

Ионисторы мы использовали для накопления электроэнергии. Каждый тренажер через диод мы подключили к трем последовательно соединенным ионисторам. Диоды нужны, чтобы накопленная энергия не вернулась обратно к тренажерам, так как диоды пропускают ток только в одном направлении. Оптореле выполняет роль выключателя (Приложение 6).

В тренажерах и эскалаторе в качестве источника энергии выступает обычный генератор, который преобразует вращательную энергию в электроэнергию.

В площадке, тротуарах и дорожном полотне использовали пьезоэлектрические генераторы, которые преобразуют деформацию пьезокристаллической пленки в электроэнергию (т.е. с каждым шагом пешехода по такому тротуару вырабатывается энергия, а у нас учатся 2610 учеников плюс учителя).

Электроэнергию мы планируем использовать для нужд гимназии и освещения. 

Включаться освещение будет с помощью блокаEV3 датчика света и программы. Программа контролирует состояние датчика света. Как только освещения становится мало, программа активирует EV3 и та подает ток на оптореле. Оптореле срабатывает и замыкает цепь освещения (Приложение 7).

Таким образом, все посетители гимназии неосознанно участвуют в накоплении энергии, когда передвигаются по тротуарам и по дорожному полотну(по пьезоэлектрическим генераторам). И осознанно, когда любой желающий приходит на спортплощадку, может выбрать для занятий спортом велотренажёр, беговую дорожку или маятник. Чтобы начать тренировку, достаточно запустить работу тренажёра. Энергия накапливается и расходуется на нужды гимназии.