28.09.2015
Автор: Квартин Михаил Александрович, педагог дополнительного образования ГБОУ ДОД ДДЮТ Выборгского района Санкт-Петербурга Санкт-Петербург, 2015 г.
Введение
Все занятия в объединении построены примерно по одной схеме:
На занятиях в практической части рассматривается: элементная база электронных устройств и их отладка, идет обучение работе на компьютере и получение информации в Интернете, изучаются программы для программирования роботов.
Занятие №1
Тема: «Электромагнитные явления»
Цель – ознакомить с электромагнитными явлениями.
Задачи: развить эрудицию и осведомленность об электромагнитных явлениях.
Ожидаемый результат: знания о пользе и опасности электричества.
Оборудование: документ-камера, связанная с видеопроектором, тестер, медная и железная иголки, двоичные часы.
Ход занятия
Знакомство с электромагнитными свойствами материи.
Притягивание мелких легких предметов к намагниченной расческе. Почему и как происходит беспроводное воздействие одних предметов на другие.
Демонстрация аккумуляторных свойств органических веществ. Опыты с яблоком (лимоном, картофелем….), которые демонстрируют наличие напряжения между воткнутыми во фрукт медной и железной иголкой.
На занятии используется документ-камера, связанная с видеопроектором. Изображение проектируется на большой экран, чтобы мелкие детали опыта были видны всем ребятам. С помощью тестера через документ-камеру показывается наличие напряжения в органических веществах. С ребятами обсуждается вопрос, почему напряжения различны при замене материалов втыкаемых во фрукты. Почему лимон дает одно напряжение, а, например, картофель другое. Идет рассказ как опытыЛуиджи Гальвани и Алессандро Вольта положили начало электрической эре человечества. Когда в середине 19 века английский парламент задал вопрос Майклу Фарадею, в чем смысл его вращающейся рамки между полюсами магнита, ученый, пожав плечами, ответил, что он и сам пока не знает, но уверен, что в 20 веке правительство за счет его изобретений будет снимать огромные налоги.
Особое внимание уделяется двоичной системе исчисления предложенной немецким математиком Готфридом Лейбницем, положившем начало развития информационных технологий. Каким бы громоздким, ненадежным было оборудование, если бы применялась, к примеру, десятичная система исчисления. Неудобная для человека двоичная система (из-за многоразрядности) с лихвой компенсируется в технике, за счет огромной скорости обработки информации иогромного количества элементов памяти.
Для демонстрации вышеизложенногопоказываются двоичные часы без дешифратора. Оказывается ребята хорошо определяют время и в двоичной системе.
Контрольные вопросы:
1. Какие системы исчисления применяется в информатике?
2. Какая связь между напряжением и током?
Занятие №2
Тема: «Механическая передача»
Цель - объяснить понятие редуктора.
Задачи: собрать несколько простейших редукторов и протестировать их.
Ожидаемый результат: показать наилучшее время при работе волчка запущенного редуктором.
Оборудование: конструктор лего NXT или EV3.
Ход занятия
На занятии ребята знакомятся с видами передаточных отношений. Тема взята из книги Филиппова С.А. «Робототехника для детей и родителей» -СПб, «Наука» 2013 стр. 29-37.
Важнейшей частью почти каждого робота является механическая передача. В разных конструкторах предлагается несколько ее видов: зубчатая, ременная, цепная и др. Передача бывает необходима, для того чтобы передать крутящий момент с вала двигателя на колеса или другие движущиеся части робота. Довольно часто требуется передать вращение на некоторое расстояние или, например, на 180 или 90 градусов.
При всякой передаче существенную роль играет особая величина – передаточное отношение (а также передаточное число), которое надо научиться рассчитывать. Для этого необходимо знать число зубчиков на шестеренках при зубчатой или цепной передаче и диаметр шкивов при ременной передаче.
На крупных шестеренках число зубцов указано: например, «Z40» на самой большой. На мелких шестеренках нетрудно сосчитать их самостоятельно.
Теперь посмотрим, что происходит при зубчатой передаче. Во-первых, направление вращения ведомой оси противоположно направлению ведущей. Во вторых, можно заметить, что разница в размере шестеренок влияет на угловую скорость вращения ведомой оси. Каким образом? Ведущая меньше ведомой- скорость уменьшается. Ведущая больше ведомой – скорость увеличивается.
Рис. 1. Снимок из книги Филиппова С.А.
« Робототехника для детей и родителей» стр. 34-35
После знакомства с теорией, мы переходим к изготовлению волчка и редуктора к нему. С рис. 1 мы повторяем сборку одного из редукторов, последовательно надевая шестеренки нужного размера на оси. Ребятам предлагается сделать различные варианты своего редуктора, попробовав различные сочетания шестеренок.
В конце занятия соревнования – чей волчок прокрутится дольше.
Контрольный вопрос: как соотношение установленных шестеренок влияет на скорость и мощность передвижения робота?
Здесь мы представили только маленькую часть вопросов рассматриваемых на занятиях в объединении. В дальнейшем, в течении учебного года, мы развиваем приобретенные навыки на более сложных задачах, расширяем круг эти задач. Уделяем значительное внимание проблемам радиоэлектроники. Множество тем просматриваем на сайтах интернета. Следуем принципу: «Кто владеет информацией – тот владеет миром». Чего и Вам желаем.
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
