Проект «Сирена ФБР на урок»

Жуков Дмитрий, 9-а класс

учитель физики: Базанова Н.Г.

МБОУ СОШ № 77, г. Хабаровск

Предлагаемый проект «Сирена ФБР на урок» выполнен по предмету физика. В классе информатики в конце коридора плохо слышен школьный звонок и возникла идея использовать электронное сигнальное устройство. Сирена - (из словаря) сигнальный звуковой прибор большой силы.

Электронный набор Сирена ФБР NK155 разработан в лаборатории «МАСТЕР КИТ» (http://www.masterkit.ru/) для самостоятельной сборки.

Мощная сирена имитирует звуковые сигналы, которыми оснащены служебные автомобили ФБР, звук ее хорошо всем знаком по фильмам. Федеральное бюро расследований - американское ведомство при министерстве юстиции США, подчиняется Генеральному прокурору. Входит в состав Разведывательного сообщества США. Имеет полномочия расследовать нарушения федерального законодательства страны и обеспечивать безопасность государства, страны, нации и президента (эмблема бюро).

Звук сирены напоминает, что в классе информатики нужно соблюдать правила поведения: нельзя вытаскивать и менять клавиши на клавиатуре, трогать руками экран монитора, выдергивать провода устройств и пр.

На лабораторных работах по физике, в разделе «Электродинамика», мы использовали учебные электрические приборы: резистор, лампочка, реостат, ключ, амперметр, вольтметр. Интересно было собрать, спаять электронную схему, посмотреть, как выглядят и работают настоящие устройства.

Для начала я взял «Сирену ФБР» - готовый электронный набор для сборки на сайте «МАСТЕР КИТ».

Состав набора:

Резисторы R1 - R11 - 11 штук

Конденсаторы С1 - С6 - 6 шт.

Транзисторы VT1 - VT5 - 5 шт.

Динамик 1 шт.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение питания: 9,0…12,0 В.

Номинальное сопротивление нагрузки: 8…32 Ом.

Максимальный ток нагрузки: 1,5 А.

Краткое описание. Сирена выполнена на основе двух симметричных мультивибраторов и мощного выходного каскада. Для получения специфического звучания устройства первый мультивибратор (VT1, VT2) управляет частотой работы второго мультивибратора (VT3, VT4). Рабочая частота мультивибраторов определяется номиналами резисторов и конденсаторов (R2, R3, C1, C2 и R8, R9, C4, C5 соответственно для первого и второго мультивибраторов). Первый мультивибратор совместно с элементами R5, R6, C3 управляет скоростью и диапазоном изменения частоты второго мультивибратора. Транзистор VT5 служит усилителем мощности.

Порядок сборки:

- проверить комплектность набора согласно перечню элементов;

- установить выводы элементов на плате в соответствии с монтажной схемой (при установке электролитических конденсаторов необходимо соблюдать полярность; перегрев транзисторов во время пайки может привести к выходу их из строя);

- подключить к устройству динамик;

- подключить устройство к источнику питания 9 - 12 В, соблюдая полярность.

Готовая сирена прозвучала несколько раз, громкоговоритель TRI 50N-C расплавился и перестал работать. Стал выяснять причину.

Из курса физики 9 класса мы знаем: мощность электрического тока, которая необходима для работы какого-либо прибора, рассчитывается по формуле:

P = I x U [Вт] (мощность = сила тока х напряжение)

В рекомендациях по применению устройства указано, что для питания устройства необходим источник питания, обеспечивающий выходное напряжение 9,0 - 14,0 В и ток не менее 1,5 А. Взял для расчета U=12 В.

Р = 1,5 х 12 = 18 Вт

Сопротивление рассчитывается по формуле:

R = U / I [Ом] (сопротивление = напряжение / сила тока)

R = 12 / 1,5 = 8 Ом

Поэтому маломощный динамик 0,25 Вт (8 Ом) в комплекте устройства быстро сломался. Для длительной работы необходимо взять более мощный динамик 13,5-21 Вт (сопротивление 6-9 Ом). На сайте «ЧИП И DИП» в Интернет - магазине (http://www.chipdip.ru) выбрал необходимый динамик - 15ГДШ-3 Головка динамическая широкополосная 15 Вт / 8 Ом.

Можно оставить маломощный динамик и уменьшить напряжение источника тока. Необходимое напряжение вычислил по формуле:

U = P / I [Вт] (напряжение = мощность / сила тока)

U = 0,25 / 1,5 = 0,2 [Вт]

Динамик работает с батарейкой U=1,5 В, но громкость меньше.

Для удобства использования сирену можно поместить в корпус, дополнить выключателем.

Набор «Сирена ФБР» мне был интересен и полезен для практического усвоения электродинамики в курсе физики, знакомства с радиоэлектроникой, получения опыта сборки и настройки настоящего устройства.

На сайте «МАСТЕР КИТ» (кit на английском набор) можно познакомиться с другими конструкторами полезных в быту электронных устройств: светящиеся устройства, звуковые устройства, измерительные устройства, охранные устройства и другие. Можно участвовать в обсуждении и разработке новых идей устройств от МАСТЕР КИТ. Простор для творчества вам неограничен!

Список источников:

3. Ревич Ю.В. «Занимательная электроника». - СПб.: БХВ-Петербург, 2005.

4. Фадеева А.А. Физика. 9 класс. - М.: Просвещение, 2009.