ОК Заняття №__ в гуртку

«Радіоелектронне конструювання».

«___» ___ 202__ р.

 

Тема: Джерела світла. Елементи індикації й сигналізації.

ПР. Використання комп’ютерної програми “Sprint Layout 6” для креслень друкованих плат пристроїв проекту.

 

ОСВІТНЬО - ВИХОВНІ ЗАВДАННЯ:

 

Навчальна мета. Продовжити вивчення електро та радіокомпонентів: джерела світла, елементи індикації й сигналізації.

Розвиваюча мета. Удосконалювати інтелектуальні здібності і розумову діяльність учнів, комунікативні властивості мови.

Виховна мета. Формувати матеріалістичний світогляд, моральні якості особистості, працьовитості, ініціативності, діловитості, майстерності.

Формування навичок та умінь: запровадження використання світлодіодів в якості елементів індикації і сигналізації при створенні електронних пристроїв за власними проектами.. 

 

Тип заняття: засвоєння нових знань, удосконалення набутих умінь та практичних навичок, формування нових умінь та навичок у використанні радіоелектронних компонентів..

 

Методи та прийоми.

Інформативно - рецептивний та навчально-дослідницький.

 

Методично-дидактичне обладнання та забезпечення:

1. Джерела світла: лампи накалювання, світлодіоди, неонові лампи.
2. Елементи сигналізації та індикації.
3. Довідникова література.
4. Навчальні матеріали для виконання практичних робіт.
5. Демонстрації: робота різних джерел світлі, індикації і сигналізації.

 

Структура заняття:

1. Організаційний момент.

2. Повідомлення теми та поставленої мети заняття.

3. Актуалізація опорних знань учнів.

 

4. Викладення нового матеріалу за планом:

1.   Джерела світла.

•   Штучні джерела світла.
•   Поява електричних джерел світла.
•   Історія створення лампочки.
•   Сучасні лампи розжарення.
•   Деякі фізичні особливості ламп розжарення

2.   Елементи індикації й сигналізації.

 

5. Узагальнення і закріплення теми, яка вивчається.

 

6. Підведення підсумків заняття.

 

ОСНОВНА ЧАСТИНА

3. Актуалізація опорних знань.

• Яке умовне графічне позначення резисторів на схемах?
• Яке умовне графічне позначення конденсаторів, на схемах?
• Назвіть основні параметри резисторів? Конденсаторів?
• Як зміниться опір ділянки кола при послідовному з’єднанні резисторів? Конденсаторів?
• Як зміниться опір ділянки кола при паралельному з’єднанні резисторів? Конденсаторів?
• Що таке потужність резистора? Як вона позначається на схемах?
• Як виконується  кольорове маркування резисторів?,
• Що означають кольорові полоси на резисторі?

 

4. Викладення нового матеріалу

 

1.  Джерела Світла.

 

Джере́ла сві́тла — природні тіла, або штучні пристрої різної конструкції і різними способами перетворення енергії, основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання з різною довжиною хвилі, — як видимої частини спектру, так і невидимі для людського ока промені (наприклад, інфрачервоні).

 

Класифікація джерел світла за походженням.

 

• Природні: 

Сонце, зорі, блискавка, полярне сяйво, розпечена лава, біолюмінесцентні організми (світлячки, медузи). 

• Штучні: 

Лампи (розжарювання, люмінесцентні, світлодіодні), свічки, вогнище, екран телевізора. 

 

Класифікація джерел світла за типом випромінювання.

 

• Теплові: 

Випромінюють світло через нагрівання (Сонце, лампи розжарювання, вогонь).

• Люмінесцентні: 

Світло виникає внаслідок світіння люмінофору під дією УФ-випромінювання (люмінесцентні лампи).

• Електролюмінесцентні: 

Пряме перетворення електричної енергії на світло в напівпровідниках (світлодіоди).

• Біолюмінесцентні: 

Випромінюють світло завдяки хімічним реакціям у живих організмах (світлячки).

• Хемілюмінесцентні: 

Світло від хімічної реакції (наприклад, "сяючі палички"). 

 

Приклади джерел світла

• Природні: Сонце, зорі, блискавка, світло бактерій.
• Штучні: Лампочки, ліхтарі, лазери, екрани моніторів, свічки

 

Розглянемо більш детально один вид з класу штучних електричних джерел.

 

І так, штучні джерела світла — технічні пристрої різної конструкції і з різними способами перетворення енергії, основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання (як видимого, так і з різною довжиною хвилі, наприклад, інфрачервоного). У джерелах світла використовується в основному електроенергія, але також іноді застосовується хімічна енергія та інші способи вироблення світла (наприклад, триболюмінесценції (свічення, що виникає при механічному руйнуванні або деформації кристалів), радіолюмінесценції, біолюмінесценція та інше). На відміну від штучних джерел світла, природні джерела світла являють собою природні матеріальні об'єкти: Сонце, Місяць, Полярні сяйва, світляки, блискавки та інше.

 

Поява електричних джерел світла

Конструювання джерел світла, значною мірою, був пов'язаний з відкриттям електрики і винаходом джерел струму. До винаходу електричного джерела світла люди висвітлювали приміщення восковими свічками, олійними лампами, гасовими світильниками.

Історія створення лампочки

Створенням лампочок займалися окремо два винахідника - Олександр Лодигін, уродженець Росії, і Томас Едісон з США. Обидва вчених зробили великий прорив і внесок в електротехніці.

У 1872 році Лодигін помістив вугільний стрижень в скляну посудину з якого попередньо відкачав повітря. У 1874 винахідник отримав патент на свою вугільну лампу. Пізніше Лодигін запропонував провести заміну вугільного стрижня на вольфрамовий. Нитка з цього матеріалу до сих пір використовується в сучасних лампах.

Томас Едісон дуже довго працював над тим, щоб створити лампу, яку можна буде використовувати довго, і в 1878 році у нього це вийшло. У першій його лампочці була використана обвуглена стружка, отримана з японського бамбука. Також винахідник створив цоколь і патрон, використані в лампочці.

У виробництві вольфрамову нитку в лампочках почали повсюдно використовувати на початку 20 століття - в 1909 році. І вже через кілька років лампочки почали заповнювати газами - азотом, криптоном або аргоном, а нитка набула сучасного вигляду - спіральний.

 

В сучасних лампочках в основному використовують вольфрамову нитку в якості тіла напруження. Електричний струм проходить через нитку, вона нагрівається до 2500 ° С і випромінює світло, дуже близький до денного.

Захист від впливу атмосферного повітря здійснює скляна колба. Підстава виготовляється з свинцевого скла, а колба - з вапняного. на наразі велика частина ламп заповнюється інертними газами, виняток - малопотужні лампочки (25 Ват), з яких викачують повітря (вакуумні).

Одна з частин лампи - цоколь - є певним провідником між мережею і лампочкою. Завдяки йому лампа кріпиться в патроні. зовнішні елементи патрона - це контакти, а внутрішні - електроди (струмові вводи).

Колба різних ламп має різну форму: грушоподібну, овоїдну (яйцеподібну), рефлекторну, в формі свічки. Також лампи розжарювання розрізняються по потужності і по застосуванню.

 

Сама ж лампа розжарювання більше є не джерелом світла, а джерелом тепла. Коефіцієнт корисної дії лампи складає всього 5 відсотків, решта 95 йдуть на парниковий ефект. Життя лампи при цьому близько тисячі годин.

 

4.2. Елементи індикації й сигналізації.

 

При обслуговуванні та експлуатації виробничих машин і механізмів виникає логічна необхідність візуальної інформації про стан робочих та аварійних режимів технологічного процесу, необхідність діагностування електрообладнання Ці завдання вирішують сигналізація і індикація, а реалізують пристрої відображення на основі світлодіодів

Елементи індикації та сигналізації призначені для надання візуальної або звукової інформації про стан обладнання чи перебіг технологічного процесу.

 

Елементи сигналізації.

Сигналізація – це повідомлення про факт переходу контрольованої величини з області значень в іншу. При візуальної сигналізації основним технічним засобом є світло випромінюючий або світло відбиваючий елемент.

За типом сприйняття елементи сигналізації поділяються на:

• Візуальні (світлові): Сигнальні лампи, світлодіоди (LED), світлосигнальні колони (маячки), цифрові та графічні дисплеї.
• Звукові: Сирени, дзвінки, зумери (п'єзовипромінювачі), мовні інформатори.
• Комбіновані: Пристрої, що поєднують світловий сигнал зі звуковим (наприклад, світлозвукові маячки).

Елементи індикації.

. Індикація – це подання результатів контролю або вимірювання Пристрої індикації дають можливість візуально визначити стан об’єктів, схем логічного управління цими об’єктами, трактів проходження сигналів, стану напівпровідникових елементів, зняття цифрової інформації з лічильників, запам’ятовуючих та інших пристроїв Зазначений контроль здійснюється за принципом: «більше – менше», «так – ні», «включено – відключено»

Колірна індикація (згідно зі стандартом ДСТУ/EN 60073):

• Червоний: Небезпека, аварійний стан, негайна дія (зупинка).
• Жовтий (оранжевий): Попередження, наближення до критичних параметрів.
• Зелений: Нормальний робочий стан, безпека.
• Синій: Обов'язкова дія (наприклад, підтвердження оператором).
• Білий: Загальна інформація (наявність напруги, напрямок руху).

 

Основні компоненти сигналізації й індикації:

• Арматура сигнальна: Корпуси з лінзами для встановлення ламп на панель керування.
• Світлодіодні матриці та індикатори: Використовуються для відображення числових значень (температура, тиск, напруга).
• Аналогові прилади: Стрілочні вольтметри, амперметри тощо.
• Текстові та графічні панелі (HMI): Екрани, що відображають детальні дані про систему.

 

Призначення  індикації й сигналізації:

• Оперативна індикація: Відображення поточного режиму роботи («Увімкнено», «Очікування»).
• Аварійна сигналізація: Сповіщення про несправності, перевантаження або пожежу.
• Попереджувальна сигналізація: Інформування про автоматичний пуск механізмів або завершення циклу.

Індикаторні прилади. Класифікація

Електровакуумні та газорозрядні прилади відображення інформації класифікують за фізикою процесів, що мають місце в них при їх роботі на: вакуумні -- вакуумні електронно-променеві та польові люмінесцентні індикатори (кінескопи та FED - панелі); -- вакуумні квантоскопи ; -- вакуумні люмінесцентні індикатори (сегментні та точкові); -- вакуумні індикатори розжарювання; газорозрядні -- газорозрядні сигнальні індикатори; -- газорозрядні знакові індикатори; -- газорозрядні аналогові та дискретні лінійні індикатори; -- газорозрядні сегментні індикатори; -- газорозрядні індикаторні тиратрони; -- газорозрядні індикаторні панелі.

Всі індикатори об’єднані у дві групи: активні і пасивні індикатори

 

В активних індикаторах електрична енергія перетворюється в світлову У пасивних індикаторах здійснюється модуляція зовнішнього світлового потоку (сонячне світло, світло ламп) під дією електричного поля або струму

В активних індикаторах використовуються наступні фізичні ефекти:

– світіння розжарених тіл у вакуумі (вакуумні індикатори)

– низьковольтна люмінесценція катодів – це вакуумні люмінесцентні індикатори

– випромінювання тліючого газового розряду – це газорозрядні індикатори

– інжекторна електролюмінесценція – це напівпровідникові індикатори (ППІ)

 

У пасивних індикаторах під дією електронного інформаційного сигналу змінюються оптичні властивості матеріалу індикатора, в результаті цього здійснюється модуляція світла, що пройшло через індикатор або відбитого від нього. Прикладом можуть служити рідкокристалічні індикатори

 

У пристроях візуальної інформації широко використовуються напівпровідникові семисегментні ЗСІ Вони органічно вписуються в пристрої цифрової автоматиці, де інформація представляється двійковим або двійково десятковим кодом

 

5. Узагальнення і закріплення теми, яка вивчається.

 

Запитання  та завдання для перевірки знань, умінь і навичок учнів.

1. Що таке світло?
2. Яку роль відіграє світло в житті людини?
3. Що називають джерелами світла? Наведіть приклади.
4. Чи Місяць джерелом світла?
5. Наведіть приклади природних джерел світла
6. Наведіть приклади штучних джерел світла.
7. Яка швидкість світла?

 

 

 

Керівник гуртка    Б. Смичок