Электрические схемы для детей: обзор электронных конструкторов для развития инженерного мышления

Процедура

1. Чертежи схем : Попросите учащихся нарисовать схему, которую они уже сделали, или быстро сделать новую. Чертеж должен быть достаточно подробным, чтобы кто-то другой мог построить ту же схему, используя рисунок в качестве руководства. Посмотрите видео, показывающее типичный рисунок.

2. Прогулка по галерее : Разместите все схемы, выполненные учащимися, на стене или доске и попросите учащихся внимательно их рассмотреть. Проведите обсуждение того, что они заметили. С какими проблемами они столкнулись при их создании? Чем они отличаются друг от друга? Какие проблемы были бы у кого-то еще при их понимании?

3. Символы : Вполне вероятно, что учащиеся будут по-разному изображать одни и те же предметы на своих рисунках. Эти различия могут затруднить понимание рисунков друг друга. Представьте, что стандартные символы могут помочь нам решить эту проблему, если все согласны с тем, что они означают. Посмотрите видео с примерами стандартных символов.

4. Стандартные символы схемы : Введите стандартные символы цепи для провода, батареи, светодиода, зуммера, переключателя и двигателя (нажмите здесь для получения дополнительной информации). Раздайте рабочий лист и попросите учащихся заполнить Часть 1.

5. Проектирование с помощью принципиальных схем : Диаграммы полезны не только для понимания схем, но и для разработки новых. Нажмите здесь, чтобы увидеть примеры того, как проектировать новые схемы с помощью схем.

Рабочие листы

Принципиальные схемы.doc

Оценка

Оценка урока 3.docx

Устранение неполадок

• Принципиальная схема может помочь вам определить, что схема спроектирована неправильно.
• Принципиальная схема может помочь вам найти ошибку при подключении цепи.

Схема подключения Power Wheels (Пояснение)

При выходе из строя провода Power Wheels или при изменении скорости необходимо знать каждый провод. Схема подключения Power Wheels поможет вам понять каждый провод и его работу.

Схема подключения Power Wheels включает аккумуляторы, двигатели, переключатели, дроссельную заслонку, реле и все провода Power Wheels. Некоторые модели могут иметь контроллер/ESC/переключатель, который также включен в электрическую схему. Чтобы понять схему подключения Power Wheels, во-первых, вы должны понять последовательное и параллельное подключение.

Содержание

1

• Каждая модель Power Wheels может иметь различную электрическую схему в зависимости от частей, участвующих в схеме.
• Некоторые схемы могут включать один, а некоторые — два двигателя.
• Батареи определяют напряжение Power Wheels; подключение нескольких батарей также показано на электрической схеме. Очень важно понимать параллельную и последовательную проводку аккумуляторов.
• Некоторые модели Power Wheels могут иметь контроллер, который также должен быть показан на электрической схеме.
• При создании электрической схемы Power Wheels следует обратить внимание на совместимость напряжения двигателя и аккумулятора.

Предположим, что ваши силовые колеса имеют один аккумулятор на 12 В и два двигателя на 12 В. Теперь, чтобы запустить двигатели, вы должны подать на двигатели полную мощность 12 В. Параллельная проводка может дать полные 12 В на оба двигателя.

Параллельное подключение просто; Вы подключите положительную сторону батареи к положительным сторонам двигателей двумя разными проводами, аналогичным образом подключите отрицательную сторону батареи к отрицательным сторонам двигателей двумя проводами. Посмотрите на схему параллельного подключения.

Последовательная проводка используется для разделения напряжения аккумулятора в Power Wheels. Если у вас есть одна батарея на 12 В и два двигателя на 6 В, вы можете подключить двигатели к батареям последовательно. Напряжение аккумулятора будет разделено на 6 6 вольт.

При последовательном подключении положительный полюс аккумулятора подключается к положительному полюсу одного двигателя, а затем от этого двигателя те же провода идут к положительному полюсу второго двигателя; в этом соединении используется только один провод.

Аналогично минусовая сторона аккумулятора подключается к обоим моторам одним проводом. Взгляните на диаграмму.

Давайте посмотрим, как работает разная проводка силовых колес.

В качестве примера возьмем Power Wheels на 6 В, и те же правила будут применяться к Power Wheels на 12 В или 24 В. Базовые 6-вольтовые Power Wheels состоят из одной 6-вольтовой батареи, одного 6-вольтового двигателя, переключателя дроссельной заслонки, переключателя прямого/обратного хода, предохранителя и резистора.

В 6V Power Wheels положительный полюс аккумулятора подключается к первому контакту переключателя дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка обычно представляет собой трехконтактный переключатель, это соединение осуществляется через предохранитель , который используется для разрыва цепи, и лучше всего установить предохранитель рядом с аккумулятором; во многих батареях Power Wheels установлены выключатели.

Переключатель прямого/обратного хода представляет собой шестиконтактный переключатель. Теперь средний контакт переключателя дроссельной заслонки входит в левый средний контакт переключателя F/R.

Теперь минусовая сторона аккумулятора подключается через резистор к последнему контакту переключателя дроссельной заслонки; резистор смягчает ток, пока вы нажимаете на тормоз.

Отрицательная сторона аккумулятора подключена к правому среднему контакту переключателя F/R.

Первые два контакта переключателя F/R соединены с последними контактами; верхний правый соединяется с нижним левым, а верхний левый соединяется с нижним правым; эти петли делаются для изменения полярности.

Левый концевой контакт переключателя F/R подключен к отрицательной стороне двигателя, а правый концевой контакт переключателя F/R подключен к положительной стороне двигателя.

С этой схемой 6V Power Wheels могут нормально работать. Это параллельная схема подключения, и вы можете следовать той же схеме для 12 В или 24 В, если ваши Power Wheels имеют одну батарею и один двигатель. Схема приведена ниже.

Теперь для двойного двигателя схема в основном похожа. Power Wheels с двумя моторами состоит из переключателя High/Low, который обычно является контроллером или ESC.

Соединения аккумулятора, дроссельной заслонки и переключателя F/R такие же, как указано выше.

Левый концевой контакт переключателя F/R подключен к отрицательной стороне левого двигателя, а правый концевой контакт подключен к отрицательной стороне правого двигателя; это петля.

Переключатель High/Low также представляет собой шестиконтактный переключатель, используемый для переключения двигателя между последовательным и параллельным режимами.

Переключатель F/R также подключен к переключателю High/Low; нижний левый и нижний правый переключателя F/R подключены к верхнему левому и верхнему правому переключателю High/Low соответственно.

Левый средний контакт подключен к положительной стороне правого двигателя, а правый средний контакт подключен к положительной стороне левого двигателя.

Верхние контакты оставлены открытыми так же, как переключатель F/R. Контакты переключателя High/Low внизу соединены друг с другом последовательно.

Как упоминалось выше, это переключает двигатель между последовательным и параллельным режимами. На приведенной ниже диаграмме показана система, показывающая, как батарея 12 В может работать с двумя двигателями 12 В.

Вы можете соединить несколько батарей параллельно, чтобы получилась одна батарея с одинаковым напряжением. Например, у вас есть один мотор на 6 В и две батареи на 6 В. Вы можете подключить батареи параллельно, тогда он будет генерировать 6 В, и вы сможете легко запустить двигатель 6 В.

Что делать, если у вас есть две батареи и два двигателя? Опять же, мы рассмотрим как параллельное, так и последовательное подключение аккумуляторов. Давайте посмотрим, как две объединенные 6-вольтовые батареи могут работать с двумя 6-вольтовыми двигателями. Для этого подключение батареи будет параллельным.

В эту систему входят две батареи 6 В, две батареи 6 В, переключатель дроссельной заслонки, переключатель F/R, резистор переключателя High/Low и предохранители. Переключатели аналогичны описанным в предыдущем.

• Прежде всего, соединение батареи будет параллельным, соединяя два разных провода с положительными сторонами батареи.
• Положительная сторона левой батареи подключается к левому нижнему контакту переключателя High/Low, а положительная сторона правой батареи подключается к левому среднему контакту переключателя High/Low.
• Отрицательные стороны подключены зеркально, левая отрицательная сторона батареи — к правому среднему контакту переключателя High/Low, а правая батарея — к правому нижнему контакту того же переключателя.
• Теперь переключатель High/Low и переключатель F/R соединены положительным и отрицательным проводами.
• При положительном соединении левый нижний контакт переключателя High/Low соединяется с левым верхним контактом переключателя F/R, а средний левый контакт переключателя High/Low соединяется с правым нижним контактом переключателя F/R. переключатель ФР.
• При отрицательном соединении нижний левый контакт переключателя F/R соединяется с нижним правым контактом переключателя High/Low. Кроме того, тот же нижний левый контакт переключателя F/R соединен с его верхним контактом. Это делается для создания петли для изменения полярности в двигателе.
• Переключатель дроссельной заслонки подключен к переключателю F/R и обоим двигателям. Верхний контакт на переключателе дроссельной заслонки соединен со средним левым контактом переключателя F/R.
• Средний контакт переключателя дроссельной заслонки соединен с отрицательным выводом левого двигателя и положительным выводом правого двигателя; средний контакт подключен к обоим двигателям.
• Нижний контакт дроссельной заслонки сначала подключается через резистор к среднему контакту переключателя F/R, затем он подключается к обоим двигателям, к положительной стороне левого двигателя и отрицательной стороне правого двигателя. . Взгляните на диаграмму, чтобы понять весь этот сценарий.

Эта схема работает как в параллельном, так и в последовательном соединении, и вы можете использовать два двигателя 6 В или 12 В от двух аккумуляторов 6 В. Другой способ сделать это — установить реле.

Теперь вы понимаете соединения и то, как они выполняются. Теперь давайте посмотрим, как несколько батарей установлены последовательно с реле и двумя двигателями. Реле используются для переключения конфигураций двигателя между последовательным и параллельным; реле считаются более безопасными, чем сложные проводные соединения.

Давайте рассмотрим тот же сценарий, что и в предыдущей схеме подключения Power Wheels с несколькими батареями, и добавим два реле. Мне не нужно сейчас описывать соединения; Вы можете выполнить соединения, как показано на схеме.

На этой схеме показаны два типа плюсовых проводов. Один на 6В, другой на 12В. все эти схемы двойных батарей основаны на двух батареях одинакового напряжения. Что делать, если два напряжения батареи различны.

Батареи могут иметь разное напряжение; например, вы используете одну батарею 12 В и одну батарею 6 В. Вы можете соединить их последовательно с помощью реле, установленного между выключателем питания и батареей 6В.