Microgrid «Костромская каланча»
|
Даты проведения с 2019-02-07 по 2019-09-01 |
Зубков Никита, Ягодкин Евгений Класс: 9
Научный руководитель: Шестаков Александр Александрович, Заслуженный рационализатор Костромской области, педагог дополнительного образования
Microgrid «Костромская каланча» - действующий учебный макет программно-управляемой локализованной группы источников и потребителей электроэнергии.
На уроках физики в школе проходиться раздел «Электричество». При изучении этого раздела используются учебно-наглядные пособия и лабораторные работы, рассказывающие о выработке и потреблении электроэнергии. Эти пособия дают только общее представление о предмете, но не показывают частности, актуальные в современных условиях. Сейчас актуален вопрос об использовании альтернативных источников и программном управлении потоками электроэнергии между производителями и потребителями. При обучении в IT-квантуме детского технопарка «Кванториум» у нас имеется возможность на практике спроектировать и собрать макет, наглядно демонстрирующий возможности современной энергетики для дальнейшего использования этого макета в качестве учебного пособия
Решение инженерно-практической задачи можно разделить на несколько частей, в которых применялись различные методы работы: 1. Постановка цели проекта по рационализации и информатизации учебного процесса. 2. Теоретическое исследование: -выявление основных типов учебно-практических задач по электричеству: источники, цепи, напряжение, электрический ток, мощность и т.д. -анализ хода поиска учащимися решений учебно-практических задач.
Рассмотрение этапа экспериментальной работы учащихся в ходе процесса поиска решений. 3. Проектное решение - Microgrid «Костромская каланча» - действующий учебный макет программно- управляемой локализованной группы источников и потребителей электроэнергии.
Для выработки электроэнергии мы решили использовать солнечные батареи и генераторы. Генераторы мы решили применить механические, но с возможностью их функционирования от ветра. Суммарно оба источника электроэнергии могут производить до 29 Вт электроэнергии.
Далее, полученная электроэнергия должна распределяться по 5-типотребителям.
Первый потребитель – это система управления Microgrid. Она одновременно является первым по приоритету потребителем, но в то же время и «мозгом» всего макета. Эта система сделана на базе микроконтроллерной платформы: Arduino NANO, потребляемая мощность 0, 17. Управляется система прошивкой, написаной в середе Arduino IDE [1]. Прошивка отвечает за снятие параметров и включение/отключение потребителей без участия человека-оператора.
Следующие 4 потребителя подключаются к источникам по уровню приоритета представленному в таблице, как и их мощность потребления. Мощность, вырабатываемая источниками, рассчитывается путем измерения 2х параметров: напряжения и тока, и в зависимости от величины этой мощности подключаются потребители [2]. Одним из потребителей, а именно 4-ым, является аккумулятор, который в свою очередь может выполнять роль резервного источника электроэнергии, то есть быть системой «облачного» хранения электроэнергии. Полностью принцип действия нашей системы можно узнать из спроектированной в EasyEDA принципиальной схемы, где отображены и источники электроэнергии, и потребители, в том числе система управления [3].
Для большей наглядности всю разработанную нами систему мы решили встроить в макет[3], который представляет собой спроектированную в программе Autodesk Fusion 360уменьшенную модель нашего города – города Костромы с несколькими зданиями, в которые логично встроены наши потребители.
Первый потребитель – система управления встроена в макет здания «КостромаЭНЕРГО». В здание единого рассчетно-кассового центра мы встроили второго потребителя – систему отображения информации о выработке и потреблении электроэнергии. На этом этапе реализована технология Blockchain, то есть сбор данных о выработанной и потреблённой электроэнергии. Информация отправляется на CD карточку и WiFi в виде текстового файла, который может быть в дальнейшем просмотрен. Следующим потребителем является здание «Ростелеком», четвёртым потребителем является аккумулятор, который мы встроили в макет проходной воинской части, так как именно у военных, как правило, есть собственный источник электроэнергии. Последним по приоритету является памятник архитектуры «Костромская каланча», которая имеет декоративную подсветку
Использованные источники информации:
1.Соммер Улли. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino. -
Спб.: БХВ, 2012 – 256 c. 2.Никитин В.А. Книга начинающего любителя.-М.: NT Press, 2005 – 384 с. 3.Программа моделирования радиотехнических схем EasyEDA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://easyeda.com/ru/ 4. Уроки моделирования во Fusion 360 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.instructables.com/class/3D-Design-Clas...
Проект опубликовал
