TACHOMETER PANEL SURYA: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Dalam INSTRUCTABLE "Solar Panel as a Shadow Tracker", disajikan metode eksperimental untuk menentukan kecepatan suatu objek dari proyeksi bayangannya pada panel surya. Apakah mungkin untuk menerapkan beberapa varian dari metode ini untuk mempelajari objek yang berputar? Ya, itu mungkin. Selanjutnya, akan disajikan peralatan eksperimental sederhana yang memungkinkan untuk mengukur periode dan frekuensi rotasi suatu benda. Peralatan eksperimental ini dapat digunakan selama mempelajari subjek " Fisika: Mekanika Klasik ", khususnya selama mempelajari topik "Rotasi benda tegar". Hal ini berpotensi berguna dengan mahasiswa sarjana dan pascasarjana, selama demonstrasi eksperimental atau kelas laboratorium.

Langkah 1: Beberapa Catatan Teoritis

Ketika sebuah benda padat berputar pada suatu sumbu, bagian-bagiannya menggambarkan keliling yang konsentris terhadap sumbu tersebut. Waktu yang diperlukan salah satu pihak untuk menyelesaikan keliling disebut periode rotasi. Periode dan frekuensi adalah besaran timbal balik. Dalam Sistem Satuan Internasional periode diberikan dalam detik (s) dan frekuensi dalam Hertz (Hz). Beberapa instrumen untuk mengukur frekuensi rotasi memberikan nilai dalam Revolusi per Menit (rpm). Untuk mengonversi dari Hz ke rpm, cukup kalikan nilainya dengan 60 dan Anda akan mendapatkan rpm.

Langkah 2: Bahan dan Instrumen

• Panel surya kecil (100mm * 28mm)

• Senter LED

• Pita perekat reflektif

• Pita listrik hitam

• Kabel listrik

• Pengikat kabel

• Pistol silikon panas

• Besi solder dan timah

• Tiga potong kayu (45mm * 20mm * 10mm)

• Osiloskop digital dengan probenya

• Memutar objek yang ingin Anda ukur frekuensi rotasinya

Langkah 3: Prinsip Operasi

Ketika cahaya mengenai suatu benda, satu bagian diserap dan bagian lainnya dipantulkan. Tergantung pada karakteristik permukaan dan warna objek, cahaya yang dipantulkan bisa lebih atau kurang intens. Jika sifat-sifat suatu bagian permukaan diubah secara sewenang-wenang, katakanlah dengan mengecatnya atau dengan menempelkannya pada pita perekat berwarna perak atau hitam, kita dapat dengan sengaja menyebabkan perubahan intensitas cahaya yang dipantulkan di daerah tersebut. Di sini kita tidak akan melakukan "PELACAKAN BAYANGAN" tetapi kita akan menyebabkan perubahan karakteristik pencahayaan yang dipantulkan. Jika suatu benda ketika berputar disinari oleh sumber cahaya dan panel surya ditempatkan dengan benar, sehingga sebagian dari cahaya yang dipantulkan jatuh padanya, tegangan harus muncul di terminalnya. Tegangan ini memiliki hubungan langsung dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Jika kita mengubah permukaan, intensitas cahaya yang dipantulkan berubah dan dengan itu tegangan panel. Panel ini dapat dihubungkan ke osiloskop dan mengidentifikasi variasi tegangan terhadap waktu. Jika kita dapat mengidentifikasi perubahan yang koheren dan berulang pada kurva, mengukur waktu yang diperlukan untuk mengulangi dirinya sendiri, kita akan menentukan periode rotasi dan dengannya, frekuensi rotasi secara tidak langsung jika kita menghitungnya. Beberapa osiloskop mampu secara otomatis menghitung nilai-nilai ini, tetapi dari sudut pandang pengajaran, produktif bagi siswa untuk menghitungnya. Untuk menyederhanakan aktivitas eksperimental ini, kita awalnya dapat menggunakan objek yang berputar pada rpm konstan dan lebih disukai simetris sehubungan dengan sumbu rotasinya.

Meringkas:

1. Benda yang berputar terus menerus memantulkan cahaya yang jatuh padanya.

2. Intensitas cahaya yang dipantulkan oleh benda yang berputar bergantung pada warna dan karakteristik permukaannya.

3. Tegangan yang muncul pada panel surya tergantung pada intensitas cahaya yang dipantulkan.

4. Jika karakteristik suatu bagian permukaan sengaja diubah, maka intensitas cahaya dari cahaya yang dipantulkan di bagian itu juga akan berubah dan dengan itu tegangan pada panel surya.

5. Periode objek selama rotasi dapat ditentukan dengan mengukur waktu yang berlalu antara dua titik dengan nilai tegangan dan perilaku yang identik dengan bantuan osiloskop.

Langkah 4: Desain, Konstruksi, dan Eksekusi Eksperimen

1. Solder dua konduktor listrik ke panel surya. 2. Tutup kontak listrik pada panel dengan silikon panas untuk menghindari korsleting.

3. Buat penyangga kayu dengan menyambungkan dengan silikon panas atau lem lain ketiga potongan kayu seperti yang terlihat pada gambar.

4. Tempelkan panel surya ke penyangga kayu dengan silikon panas seperti yang ditunjukkan pada gambar.

5. Tempelkan lentera ke penyangga kayu seperti yang ditunjukkan pada gambar dan kencangkan dengan ikatan plastik.

6. Amankan konduktor listrik panel dengan flensa lain ke penyangga kayu.

7. Tempelkan pada objek yang ingin Anda pelajari pita pita hitam dan kemudian pita perak seperti yang terlihat pada gambar.

8. Mulai rotasi objek yang ingin Anda pelajari.

9. Hubungkan probe osiloskop dengan benar ke konduktor panel surya.

10. Atur osiloskop Anda dengan benar. Dalam kasus saya, pembagian tegangan adalah 500mv dan pembagian waktu 25ms (itu akan tergantung pada kecepatan rotasi objek).

11. Tempatkan peralatan percobaan yang baru saja Anda rakit pada posisi di mana sinar cahaya dipantulkan pada permukaan yang berputar dan mengenai panel surya (bantu diri Anda sendiri dari apa yang Anda lihat di osiloskop untuk mendapatkan kurva dengan perubahan yang lebih nyata).

12. Jaga agar peralatan percobaan tetap pada posisi yang tepat selama beberapa detik untuk melihat apakah hasil kurva tetap konstan.

13. Hentikan osiloskop dan analisis kurva untuk menentukan posisi mana yang sesuai dengan pita hitam dan mana yang sesuai dengan pita perak. Dalam kasus saya, karena motor listrik yang saya pelajari berwarna emas, perubahan yang disebabkan oleh pita menjadi lebih terlihat.

14. Dengan menggunakan kursor osiloskop, ukur waktu yang telah berlalu antara titik-titik dengan persamaan fase, pertama untuk pita dan kemudian untuk pita perak dan bandingkan (harus sama).

15. Jika osiloskop Anda tidak secara otomatis menghitung kebalikan dari periode (frekuensi), lakukanlah. Anda dapat mengalikan nilai sebelumnya dengan 60 dan dengan demikian mendapatkan rpm.

16. Jika Anda memiliki nilai kv atau putaran per volt (dalam hal ini adalah motor yang menawarkan karakteristik ini) kalikan nilai kv dengan tegangan input, bandingkan hasilnya dengan yang Anda peroleh selama percobaan dan dapatkan kesimpulan.

Langkah 5: Beberapa Catatan Akhir dan Rekomendasi

• Lebih mudah untuk awalnya memeriksa status kalibrasi osiloskop Anda untuk mendapatkan hasil yang dapat diandalkan (gunakan sinyal kalibrasi yang ditawarkan oleh osiloskop, yang umumnya 1khz).
• Sesuaikan probe osiloskop Anda dengan benar. Anda akan melihat pulsa persegi panjang tidak berubah bentuk jika Anda menggunakan sinyal yang dihasilkan oleh osiloskop itu sendiri (lihat gambar).
• Selidiki waktu respons listrik dengan produsen panel surya Anda (lembar data). Dalam kasus saya itu jauh lebih rendah daripada periode putaran motor listrik yang saya pelajari, jadi saya tidak mempertimbangkan pengaruhnya terhadap pengukuran yang saya lakukan.
• Bandingkan hasil yang diperoleh dengan metode ini dengan yang diperoleh dengan instrumen komersial dan pertimbangkan keuntungan dan kerugian dari keduanya.

Seperti biasa saya akan memperhatikan saran, komentar, dan pertanyaan Anda. Semoga sukses dan ikuti terus proyek-proyek saya yang akan datang!

Juara 2 dalam Lomba Sains Kelas