O příspěvku
PDF ke staženíPár zajímavých nápadů III Generátor funkcí jako zdroj k blikání LEDek
Abstrakt
Příspěvek je věnován jednomu využití Generátoru funkcí k blikání LEDek.
LabQuest jako generátor funkcí
Jako generátor funkcí s výhodou používám LabQuest 2 u kterého je možné přesné nastavení frekvence střídavého signálu.
Obr. 1. LabQuest 2 zapnutý jako generátor funkcí.
Podrobnější informace viz [1]. K LabQuestu 2 je potřeba připojit zesilovač [2], který umožňuje připojit spotřebiče s větším příkonem (napětím). Např. LEDky, žárovku, reproduktor atd.
Obr. 2. Zesilovač (viz můj příspěvek na Veletrhu nápadů učitelů fyziky 16).
Parametry generátoru funkcí
Kmitočtový rozsah 0,25 Hz až 10000 Hz.
Výstupní napětí 0 až ±10 V
Druh výstupního signálu: Sinus, obdélník, trojúhelník, pila.
Výstupní proud 0 až 1 A.
Využití LabQuestu 2 jako generátoru funkcí k blikání LEDek
K LabQuestu 2 připojíme zesilovač a dvě LEDky antiparalelně zapojené.
Obr. 3. Antiparalelně zapojené LED-ky.
Postupně zvyšujeme frekvenci od 1 Hz a pozorujeme blikání LEDek. Přibližně při kmitočtu 33 Hz přestáváme pozorovat blikání (nedokonalost zrakového vjemu). Pokud chceme pozorovat blikání LEDek i při vyšších frekvencích můžeme s LEDkami pohybovat.
Pohyb blikajících LEDek po kružnici
Při pohybu LEDek potřebujeme přenášet střídavý signál z generátoru a zesilovače na pohybující se LEDky (červená, zelená) a nelze k tomu použít vodiče (ty by se zamotaly). K přenosu střídavého signálu tvaru obdélníku použijeme IR signál (viz obr. 6.). K pohybu LEDek můžeme použít elektromotor, na který upevníme přijímač IR signálu s blikajícími LEDkami (viz obr. 6). Zapojení IR vysílače je na obr. 4. Vysílací IR LEDka je upevněná na stojánku. Zapojení IR přijímače je na obr. 5. a celkové uspořádání vysílače a přijímače je na obr. 6.
Obr. 4. Vysílač IR signálu tvaru obdélníku.
Obr. 5. Přijímač IR signálu s blikajícími LEDkami (upevněný na elektromotoru).
Obr. 6. Celkové uspořádání vysílače, přijímače a elektromotoru.
Pokusy s blikajícími LEDkami, které se pohybují po kružnici
Nyní zapneme elektromotor, který roztočí LEDky upevněné na koncích otáčejících se ramen. Na generátoru (LabQuest 2) budeme postupně nastavovat frekvenci od 1 Hz. Při určité frekvenci se pohyb blikajících LEDek „zastaví“. Tato počáteční frekvence odpovídá frekvenci otáčení elektromotoru. Nyní se můžeme bavit o rovnoměrném pohybu po kružnici a probírat pojmy: poloměr kružnice, dráha, úhlová dráha, úhlová rychlost, obvodová rychlost, frekvence, perioda a trajektorie.
V dalším kroku můžeme buď plynule zvyšovat frekvenci blikání LEDek nebo skokem: „×2“ (viz obr. 1. tlačítko „×2“). Vždy při dvojnásobně vyšší frekvenci můžeme pozorovat zastavení „kruhových oblouků“ a zvýšení jejich počtu na dvojnásobek.
V dalším kroku můžeme použít regulátor otáček elektromotoru a předvádět, jak se mění vznikající světelné obrazce se změnou počtu otáček.
V dalším kroku můžeme jako vysílač použít jiný zdroj IR signálu – např. dálkový ovladač. Tím se krásně zviditelní struktura vysílaného signálu. Můžeme zkoumat, zda je signál stejný při stisknutí různých tlačítek.
Závěr
Pokusy s pohybujícími se LEDkami, které blikají, ukazují také na vlastnosti těchto moderních světelných zdrojů, které tak lze studentům názorně předvést.
Literatura
[2] http://www.vernier.cz/produkty/podrobne-informace/kod/PAMP