Что является одной из главных потребностей в современном мире? Потребность в изучении международного языка- английского. Люди ищут наиболее лёгкие и быстрые способы изучения языка. Такие способы изучения как книги, фильмы и музыка не удобны тем, что это занимают много времени. Эта проблема сподвигла нас на создание робота, помогающего изучать английский язык.

I. Теоретическая часть 5 1. Английский язык как язык международного общения 5 2. Этапы распространения английского языка 6 3. Память. Свойства памяти 7 4. Виды и типы памяти 8 5.Типы восприятия 11 6. Варианты запоминания 13 7. Виды роботов. 14 8. Роботы для изучения английского языка 16 Выводы 17 II. Практическая часть 18 1. Разработка электрической принципиальной схемы 18 2. Проектирование печатной платы 28 Выводы 30 Заключительная часть 31

Введение

Уровень языковой подготовки в начальной школе не всегда удовлетворяет современное общество. Мы предлагаем креативный способ выхода из такого положения: изучение иностранного языка посредством создания специального робота.

Важно, чтобы каждый ребенок чувствовал себя свободно и комфортно, принимал активное участие в изучении иностранного языка. К сожалению, на уроке дети выступают в роли послушных исполнителей воли педагога: они выполняют его указания и действуют по написанному им сценарию. И создается лишь иллюзия активности каждого ученика и вряд ли это способствует его творческому развитию. Если основной формой деятельности будет игровая, то процесс обучения будет более эффективной. Уже доказано, что в игровой форме усвоение материала происходит быстрее, но мы предлагаем не просто игру, а использование робота, что еще более заинтересует детей, да и взрослых не оставит равнодушными.

Проблема: Из-за индивидуальных особенностей развития восприятия у человека, не все способы изучения и запоминания информации являются 100% эффективными.

Актуальность: Английский язык становится все более и более популярным. С каждым днем спрос на его изучение возрастает. И каждый ищет для себя самый действенный способ усвоения новой информации, который подойдет именно ему.

Цель исследования: Найти самые подходящие варианты изучения английского языка и с учетом разных типов восприятия информации и индивидуальных особенностей человеческой памяти и создать робота, который бы помогал в изучении английского языка.

Задачи исследования:

1) Изучить литературу по данной теме.

2) Изучить типы и виды человеческой памяти.

3) Изучить типы восприятия информации.

4) Найти различные методы изучения и запоминания новой информации.

5) Определить, какие методы запоминания больше подходят каждому виду памяти и типу восприятия информации.

6) Разработать новый способ запоминания информации, который поможет быстро и качественно учить английский язык.

7) Разработать схему робота

8) Изготовить и проверить робота

1) Объект исследования: Лексика английского языка

2) Объект исследования: радиотехника

1) Предмет исследования: Способы расширения словарного запаса

2) Предмет исследования: Робот для изучения английского языка

Гипотеза исследования: Для каждого человека можно подобрать определенный способ изучения английского языка с учетом индивидуальных особенностей его памяти и восприятия.

Возможность создания такого робота, который бы помогал в изучении английского языка, учитывая индивидуальные особенности памяти и восприятия человека.

Методы исследования:

1) Теоретический;

2) Анализ;

3) Синтез;

4) Сравнение;

5) Практический;

I. Теоретическая часть

1. Английский язык как язык международного общения

На сегодняшний день английский язык стал международным языком, он самый распространенный в мире. Более чем для 400 миллионов человек он является родным, для 300 миллионов он остается вторым языком, и еще 500 миллионов, в какой то мере, владеют английским.

Во многих странах английский занимает очень важное место как язык дипломатии, торговли и бизнеса. Мировые финансовые фонды и биржи работают на английском языке

Английский — самый популярный иностранный язык в школах. Самые престижные вузы мира — англоязычные. Знание английского дает возможность получить хорошее образование и построить успешную карьер. Масштабные путешествия англичан на протяжении двух веков принесли свои плоды. В XXI веке английский — язык путешествий. В какую бы страну вы не попали, на английском вас везде поймут.

Английский стал языком XXI века — века технического прогресса и информационных технологи. Сегодня все инструкции и программы для новых гаджетов пишутся на английском. Английский стал языком молодежной культуры. Американские актеры, актрисы, музыканты были и остаются кумирами не одного поколения людей[1].

В дополнение ко всему вышесказанному, английский язык красивый, мелодичный и легкий в изучении. Английский обладает одним из самых богатых словарных запасов в мире, но при этом в нем не сложная грамматика. Слова сами притягиваются друг к другу, образуя лаконичные и понятные предложения. Международный язык должен быть простым и всем понятным. Возможно, нам очень повезло, что именно такой несложный язык объединил мир.

2. Этапы распространения английского языка

Можно выделить несколько этапов распространения английского языка с 1600 года до нынешнего времени.

В период с 1350 по 1600 год, в течение 250 лет, на том варианте английского языка, который более всего соответствует настоящему, говорили только в Англии, и число говорящих не превышало семи миллионов человек.

Затем, между 1600 и 1750 годами, с установлением британских колоний, началось постепенное распространение английского языка за пределами страны. В этот промежуток времени покинувшие страну носители языка считали себя выходцами из Великобритании, живущими за рубежом. Это время условно можно обозначить как первый этап в истории глобализации английского языка[2].

В течение следующего периода, длившегося до начала XX века, на распространение английского языка повлияли три основных фактора. Во-первых, увеличение числа жителей в англо-говорящих поселениях привело к образованию государств, с собственными правительствами, ставших независимыми, что вскоре начало отражаться на английском языке, используемом в этих странах. Во-вторых, получение независимости американской и австралийской колониями в значительной степени обусловило образование вариантов английского языка. В-третьих, в силу стабильности и процветания новых поселений, колоний, государств возникла необходимость в изучении английского языка не англо-говорящими жителями: местными иммигрантами (индусами и мусульманами в Индии, голландцами, испанцами и французами, прибывшими из Европы в Америку). С 1900 года начался третий этап в распространении английского языка. С этого времени в колониях местные жители могли получать образование на английском языке, а в США, Канаде, Австралии иммигрантам была предоставлена возможность изучать английский язык на специальных курсах.

Сегодняшний этап распространения английского языка характеризуется тем, что английский язык уже прочно укоренился и в странах, которые не имели никаких связей с Британской империей. Он изучается в качестве иностранного языка в странах Европы, начиная со школы.

3. Память. Свойства памяти Память[4] - это интегрированное психическое отражение прошлого взаимодействия человека с действительностью, информационный фонд его жизнедеятельности. Память лежит в основе способностей человека, является условием научного приобретения знаний, формирования умений и навыков.

Основные свойства памяти:

1) Ёмкость (объем) - пространственная характеристика памяти, определяемая предельно возможным количеством информации, сохраняемая памятью;

2) Скорость запоминания - это временная характеристика памяти, заключающаяся в быстроте усвоения и закрепления в памяти поступающей информации;

3) Длительность хранения - это временная характеристика памяти, определяемая периодом от поступления информации в память до её исчезновения или значительного искажения, изменяющего суть соответствующих сведений;

4) Точность воспроизведения - это информационная характеристика памяти, отражающая степень безошибочности воспроизведения информации и характеризуемая степенью различия между исходно поступившей в память информацией и её аналогом при воспроизведении;

5) Скорость воспроизведения - это временная характеристика памяти, обусловленная быстротой извлечения нужной информации из памяти;

6) Помехоустойчивость - это энергетическая характеристика памяти, заключающаяся в способности памяти противостоять воздействиям, побочным по отношению к её работе с актуально значимым мнемическим материалом и препятствующим его полноценному запоминанию, хранению или воспроизведению.

4. Виды и типы памяти

Человеческая память может быть классифицирована по нескольким основаниям.

1. Время хранения материала:

1) мгновенная (иконическая) – благодаря этой памяти в течение 0,1–0,5 с удерживается полная и точная картина того, что только восприняли органы чувств, при этом не производится никакой обработки полученной информации;

2) кратковременная (КП) – способна сохранять информацию короткий промежуток времени и в ограниченном объеме. Как правило, у большинства людей объем КП равен 7 ± 2 единицам. В КП фиксируется лишь наиболее значимая информация, обобщенный образ.

3) оперативная (ОП) – функционирует в течение заранее определенного времени (от нескольких секунд до нескольких дней) в зависимости от той задачи, которую необходимо решить, после чего информация может быть стерта;

4) долговременная (ДП) – информация сохраняется на неопределенно долгий срок. В ДП содержится тот материал, который практически здоровый человек должен вспомнить в любой момент времени: свое имя, отчество, фамилию, место рождения, столицу Родины и т. п.

У человека ДП и КП неразрывно связаны. Прежде чем материал поступает на хранение в ДП, он должен быть обработан в КП, что позволяет защитить мозг от перегрузки и длительно сохранять именно жизненно важную информацию.

5) генетическая память стала выделяться исследователями сравнительно недавно. Это информация, сохраняющаяся в генотипе и передающаяся по наследству, не поддающаяся влиянию обучения и воспитания.

2. Ведущая роль того или иного анализатора:

1) двигательная – запоминаются и воспроизводятся двигательные реакции, поэтому на ее основе формируются основные двигательные навыки (ходьба, письмо, спорт, танцы, труд). Это один из самых онтогенетически ранних видов памяти;

2) эмоциональная – запоминание определенного эмоционального состояния и его воспроизведение при повторении ситуации, когда оно возникло в первый раз. Этот вид памяти также возникает у ребенка очень рано, согласно современным исследованиям уже на первом году жизни, хорошо развит у детей дошкольного возраста.

Характеризуется следующими особенностями:

а) особая прочность;

б) быстрое формирование;

в) непроизвольность воспроизведения;

3) зрительная – преобладает сохранение и воспроизведение зрительных образов. У многих людей именно этот вид памяти является ведущим. Иногда зрительные образы воспроизводятся настолько точно, что напоминают фотографический снимок. О таких людях говорят, что у них эйдетическая память (эйдос – образ), т. е. память, обладающая фотографической точностью[7].

Эйдетическая память у многих людей хорошо развита в дошкольном возрасте, но у отдельных лиц (чаще это люди искусства) она сохраняется на протяжении всей жизни. Например, В. А. Моцарт, С. В. Рахманинов, М. А. Балакирев могли запомнить и воспроизвести на инструменте сложное музыкальное произведение после всего лишь одного восприятия;

4) слуховая – способствует хорошему запоминанию и воспроизведению самых разнообразных звуков. Особенно хорошо развита у музыкантов, акустиков и т. п. Как особую разновидность этого вида выделяют словесно-логическую память – это чисто человеческий вид памяти, благодаря которой мы можем быстро и точно запоминать логику рассуждений, последовательность событий и т. п.;

5) обонятельная – хорошо запоминаются и воспроизводятся запахи;

6) вкусовая – преобладание в процессах памяти вкусового анализатора;

7) осязательная – хорошо запоминается и воспроизводится то, что человек смог ощупать, к чему прикоснулся руками и т. п.

Последние три вида памяти не являются для человека столь значимыми, как ранее перечисленные, однако их важность резко возрастает, если функционирование какого-либо из основных анализаторов нарушается, например, когда человек теряет зрение или слух (известно много случаев, когда слепые люди становились отличными музыкантами).

Существует целый ряд профессий, где именно эти виды памяти являются востребованными. Например, дегустаторы должны обладать хорошей вкусовой памятью, парфюмеры – обонятельной. Очень редко бывает, когда у человека преобладает какой-либо один вид памяти. Гораздо чаще в качестве ведущей выступает зрительно-слуховая память, зрительно-двигательная, двигательно-слуховая. Помимо приведенных классификаций память может различаться по таким параметрам, как скорость, длительность, прочность, точность и объем запоминания. Многообразие видов памяти позволяет достигать успеха в различных видах деятельности

Типы памяти:

1) Наглядно-образная. Благодаря наглядно-образной памяти мы хорошо запоминаем лица, звуки, предметы, их цвет, т.е всё что мы видим.

2) Словесно-логическая. Словесно-логическая память помогает нам запоминать такие абстрактные понятия, как формулы, схем, термины и т.п

3) Эмоциональная. Эмоциональная память лучше всего сохраняет пережитые чувства.

5.Типы восприятия

Одна и та же информация, полученная каким-либо определенным способом, воспринимается каждым человеком по-разному. Кто-то после минутного прочтения одной из страниц книги может без труда пересказать ее содержание, другой же не запомнит практически ничего. А вот если такому человеку прочитать тот же текст вслух, он с легкостью воспроизведет в памяти услышанное. Такие различия определяют особенности восприятия информации людьми, каждые из которых присущи определенному типу. Всего их четыре:

Визуалы

Аудиалы

Кинестетики

Дискреты

Зачастую очень важно знать, какой тип восприятия информации является для человека доминирующим и чем он характеризуется. Это значительно улучшает взаимопонимание между людьми, дает возможность максимально быстро и полно донести нужные сведения до своего собеседника.

1) Визуалы

Это люди, для которых главным органом чувств в процессе познания окружающего мира и восприятия информации является зрение. Они прекрасно запоминают новый материал, если видят его в виде текста, картинок, схем и графиков. В речи визуалов часто встречаются слова, так или иначе связанные с характеристикой объектов по их внешним признакам, самой функцией зрения («посмотрим», «светло», «яркий», «будет видно», «мне кажется»). Такие люди говорят обычно громко, быстро, активно

жестикулируют при этом. Визуалы большое внимание уделяют своей внешности, окружающей обстановке

2) Аудиалы

Для аудиалов гораздо проще усвоить то, что они один раз услышали, а не сто раз увидели. Особенности восприятия информации такими людьми заключаются в их умении слушать и хорошо запоминать сказанное как в разговоре с коллегами или родственниками, так и на лекции в институте или на рабочем семинаре. Аудиалы имеют большой словарный запас, с ними приятно общаться. Такие люди умеют прекрасно убеждать собеседника в разговоре с ним. Активному времяпровождению предпочитают спокойные занятия, любят слушать музыку.

3) Кинестетки.

Осязание, обоняние и вкус играют важную роль в процессе восприятия информации кинестетиками. Они стремятся потрогать, ощупать, попробовать предмет на вкус. Значима для кинестетиков и двигательная активность. В речи таких людей часто встречаются слова, описывающие ощущения («мягкий», «по моим ощущениям», «хватать»). Для ребенка-кинестетика необходим телесный контакт с близкими людьми. Для него важны объятия и поцелуи, удобная одежда, мягкая и чистая постель.

4) Дескреты.

Способы восприятия информации напрямую связаны с органами чувств человека. Основная масса людей получает знания при помощи зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса. Однако типы восприятия информации включают в себя и тот, который связан в первую очередь с мышлением. Людей, воспринимающих окружающий мир подобным образом, называют дискретами. Их довольно мало, причем встречаются они только среди взрослых, так как у детей логика развита недостаточно. В молодом возрасте основные способы восприятия информации дискретами – визуальный и аудиальный. И лишь с возрастом они начинают активно размышлять об увиденном и услышанном, открывая при этом для себя новые знания.

6. Варианты запоминания Мозг человека[6] — уникальный механизм, в котором хранится огромное количество загадок и тайн. Одной из главных функций мозга является способность запоминать вещи, события, образы.

Ученые выделяют три способа запоминания: механический, логический и мнемонический. Разберем подробно каждый из них.

Итак, вот три способа запоминания:

1) Механический

Начнем с механического. Итак, механический способ запоминания — это заучивание наизусть. Выучив что-то, некоторые люди запоминают надолго, а некоторые нет. Механизм работы понятен и много раз испытан. Он вызывает тягостное состояние и неприязнь к предмету, который надо запомнить.

2) Логический

Логический метод встречается очень часто. Он основан на том, что запоминая нужный материал, мы ищем в нем связи с теми знаниями, которые мы уже имеем в запасе. Этот метод зависит от того, насколько хорошо ты понимаешь запоминаемый материал. Он подразделяет несколько способов запоминания:

смысловые опорные пункты — полезен при обработке большого количества материала. В тексте выделяются главные мысли, и уже, отталкиваясь от них, мы можем воспроизводить в памяти нужные детали.

отсечение главного — мы выделяем не главные, а второстепенные пункты, а, обдумывая их, мы можем прийти к главной мысли нужной нам темы.

мнемонический.

Самым интересным способом запоминания является мнемонический. При запоминании мы переводим информацию в образы, которые гораздо легче запомнить. Например, после разговора с человеком через некоторое

время вы сможете вспомнить, как он выглядел, во что был одет, какая была погода, время дня и т.д.

7. Виды роботов.

В настоящее время существуют несколько видов роботов:

1. промышленные

2. строительные

3. сельскохозяйственные

4. транспортные

5. бытовые

6. боевые

7. охранные

8. исследовательские

Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (например, сварка, штамповка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой либо продукции. Применяются практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, приборостроение, нефтехимическая, металлургическая, атомная, автомобильная, авиационная и др.).

Строительные роботы позволяют аналогичным образом автоматизировать огромное количество различных операций, выполняемых в процессе ремонта помещений или строительства новых объектов. Учитывая мировые объемы строительства и неуклонный рост населения планеты, роботизация строительства сейчас весьма актуальна.

Сельскохозяйственные роботы предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве. В настоящее время ведется интенсивная разработка таких роботов, и даже есть примеры их использования, например, в Японии[8].

Транспортные роботы используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления

различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д.

Бытовые роботы применяется в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести коммуникативных роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные робоигрушки, предназначенные для развлечений и образовательных в области робототехники целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих выполнять более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.

Боевые (военные) роботы призваны вывести вооруженные конфликты на качественно иной уровень и предназначены для минимизации непосредственного участия человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях. Разновидностей боевых роботов столько же, сколько и боевых задач для войсковых подразделений: беспилотные с дистанционным управлением самолеты (вертолеты) — разведчики, подводные аппараты и надводные корабли, роботы-минеры, роботы-саперы, роботы-патрульные, роботы для переноски военной амуниции. В силу сложности поставленных перед ними задач современные боевые роботы управляются оператором, но ведутся разработки полностью автономных боевых роботов с искусственным интеллектом, способным принимать решать, однако что не может не вызывать, многочисленные споры сторонников и противников данных машин на правовом поле в части определения ответственности за действия боевых роботов и их последствия.

Перед охранными роботами ставятся задачи по защите вверенных территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы

выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам. В последнее время появляется тенденция к оснащению робо-охранников нелетальными видами оружия.

Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность и другие труднодоступные для человека области.

8. Роботы для изучения английского языка

Изучение английского языка в современном мире не останавливается на книгах, фильмах и музыке. В наше время появляются много различных роботов, которые помогают в изучении. Можно выделить два вида таких роботов: роботы, похожие на человека и приложения "Чат-боты", которые устанавливаются на смартфоны, планшеты и компьютеры, где человек изучает язык с помощью беседы с ботом.

Выводы

В ходе изучения материалов по данной теме мы познакомились с различными видами памяти и возможностями запоминания информации, в том числе возможными методами изучения английского языка. Также рассмотрели виды роботов и их роль и пользу в жизни человека.

На основании проведенного анализа полученной информации, мы решили попробовать создать своего робота для изучения английского языка.

II. Практическая часть

Требуется разработать устройство, автоматически озвучивающее определенный набор англоязычных фраз в определенном порядке. При этом, оно должно заинтересовать обучающихся ребят необычным оформлением и методом подачи материала, передвигаясь с одной точки на другую. Исходя из поставленной задачи, необходимо разработать электрическую принципиальную схему устройства, печатную плату и корпус. Главным элементом является микроконтроллер ATmega8A и специализировання микросхема звукозаписи ISD4001.

Разработка устройства велась с учётом следующих требований:

1. простота схемы (минимальное количество компонентов);

2. функциональность;

3. низкие требования к источнику питания;

4. долговечность;

5. быстродействие;

6. низкое энергопотребление.

1. Разработка электрической принципиальной схемы

Принципиальная электрическая схема отражает взаимные связи между отдельными электрическими элементами и средствами автоматизации с учетом принципа действия и последовательности работы отдельных ее элементов.

Номенклатура выпускаемых в настоящее время МК исчисляется тысячами типов изделий различных фирм. И каждый тип контроллера содержит определенный набор периферии и функций, которые можно использовать в проекте[9].

При выборе типа МК учитываются следующие основные характеристики:

1. разрядность;

2. быстродействие;

3. набор команд и способов адресации;

4. требования к источнику питания и потребляемая мощность в различных режимах;

5. объем ПЗУ программ и ОЗУ данных;

6. наличие и возможности периферийных устройств, включая средства поддержки работы в реальном времени (таймеры, процессоры событий и т.п.).

Данным требованиям удовлетворяет, выбранный нами, микроконтроллер ATmega8.

Теперь необходимо выбрать устройство – микросхему звукозаписи.

Это электронное устройство для записи и воспроизведения краткого голосового сообщения предназначено для установки в различные системы. Например, в автомобилях и холодильниках при совмещении с таймером становится возможным достаточно просто реализовать функцию речевого сигнала «Дверь не закрыта!»

По технологии, запатентованной компанией Information Storage Devices (ISD), аналоговый сигнал, поступающий на соответствующий вход микросхемы ChipCorder, может быть сохранен в его естественной форме непосредственно в стандартном энергонезависимом СППЗУ (EEPROM) и ячейках Flash-памяти. Технология так называемого "ложного дифференцирования" заключается в том, что вместо хранения в ячейке одного из двух значений - 0 или 1 - сохраняется один из 256 уровней напряжения. Это дает существенное преимущество в емкости по сравнению с обычным способом хранения оцифрованного сигнала. К тому же такая технология записи и хранения речи не требует аналого-цифрового преобразования, что существенно упрощает схему законченного устройства на основе микросхемы.

Микросхемы ChipCorder для записи/воспроизведения речи могут работать от источников питания малой мощности. Это делает их идеально

пригодными для создания легких портативных изделий, в том числе и с батарейным питанием[10].

Дополнительно, в качестве общих черт семейства, можно назвать режим AutoMute, обеспечивающий ослабление шума во время пауз, режим автоматического перехода в состояние ожидания по завершении цикла записи/воспроизведения (потребляемый ток в ждущем режиме 0,5 мА), использование энергонезависимой памяти, регулируемую продолжительность записи, возможность полной адресации через SPI или Microwire интерфейс.

Микросхема ISD4004-16MS– функционально завершенное устройство для записи/воспроизведения звука (речи, музыки и т.д.). Микросхема производит выборку с частотой дискретизации 4 кГц. Речевые выборки сохраняются непосредственно в энергонезависимой Flash-памяти на чипе без преобразования в цифровую форму и сжатия, характерных для других видов записи речи.

Структурная схема ISD4004-16M. В состав микросхемы входят генератор тактовых импульсов, микрофонный усилитель, фильтр защиты от наложения спектров, многоуровневый массив памяти, сглаживающий фильтр, устройство ослабления шумов в паузе и выходной усилитель 3Ч.

Сообщение может храниться до 100 лет (типовое значение; испытания проводились по ускоренной методике расчетного эквивалента) без подачи электропитания. Кроме того, устройство может быть перезаписано свыше 100 000 раз. Прямая аналоговая память обеспечивает естественное звучание воспроизводимого голоса, музыки и звуковых эффектов. Максимальная длительность записи - 16 мин.

Частотные характеристики модуля ориентированы на запись и воспроизведение речи.

Характеристики выбранной микросхемы ISD4004-16MS:

1. Устройство с минимальным числом навесных компонентов.

2. Возможность цифрового (интерфейс - параллельный, SPI, Microware, I2C) или кнопочного (кроме микросхем с последовательными интерфейсами) управления режимами работы.

3. Режим низкого потребления (Iпотр. = 0,5 мкА).

4. Возможность адресной обработки множества записанных сообщений.

5. Встроенный тактовый генератор.

6. Сообщения хранятся в энергонезависимой памяти - отпадает необходимость в источнике резервного электропитания, время хранения сообщения - 100 лет, число циклов перезаписи - 100 000.

7. Диапазон температур: -40…+85 °С.

8. Питание от однополярного источника +3 В.

Четырехпроводный (SCLK, MOSI, MISO, SS) последовательный периферийный интерфейс (Serial Peripheral Interface - SPI) обеспечивает управление и адресацию. В системе с микроконтроллером микросхема работает как периферийное подчиненное устройство. Доступ для записи/чтения ко всем внутренним регистрам осуществляется через интерфейс SPI. Сигнал прерывания (INT) и внутренний регистр состояния используются только для чтения и установления связи.

Для минимизации шумов аналоговые и цифровые цепи в устройстве подключены к разделенным шинам питания, соответственно Ucca и Uccd- Номинальное напряжение питания - 2,85...3,15 В. Выводы общих проводов ("земель") аналоговой (Ussa) и цифровой (Ussd) частей в ISD4004-16M также выполнены раздельно. Нижняя часть кристалла подключена к Uss через сопротивление подложки. В миниатюрных модификациях (бескорпусных) кристалл присоединяется к области, связанной с Uss. или может оставаться "плавающим".

Аналоговый входной сигнал можно подавать в устройство либо в асимметричном режиме, либо дифференциально. В первом случае сигнал подводят к аналоговому входу+ (ANA IN+), а вход- (ANA IN-) через разделительный конденсатор соединяют с шиной общего провода.

С вывода SP1, SP2 (рис. 1) снимают звуковой сигнал, записанный в память. С нагрузкой этот вывод рекомендуется соединять через развязывающий конденсатор. Полное сопротивление нагрузки должно быть не менее 5 кОм. В рабочем режиме (при включенном питании) постоянное напряжение на выводе AUD OUT равно 1,2 В. При записи выход AUD OUT

через резистор сопротивлением приблизительно 850 кОм соединяется с внутренним источником 1,2 В относительно аналоговой "земли". Нагрузка в этом режиме может быть подключена, но при этом не должно снижаться постоянное напряжение на выходе устройства.

Вывод SS (Slave Select) служит для выбора ведомого устройства. При подаче на этот вывод сигнала с низким уровнем ISD4004-16M выбирается ведущим для совместной работы с микроконтроллером.

MOSI - последовательный вход, по которому осуществляется передача данных из микроконтроллера. Данные в MOSI-строке устанавливаются за полпериода до прихода фронта синхроимпульса, также поступающего BISD4004-16M.

Вывод MISO – последовательный выход из устройства. Если устройство не выбрано (SS = 1), выход находится в высокоимпедансном состоянии.

Для приема синхроимпульсов от микроконтроллера, необходимых для синхронизации передачи данных в устройство (и из него) через шины MOSI и MISO, служит вывод SCLK. Данные записываются в ISD4004-16M во время действия фронта синхроимпульса, а при его спаде происходит сдвиг информации к следующему биту.

Для нормальной работы системы шумопонижения вывод AM САР соединяют с общим проводом через конденсатор емкостью 1 мкФ. Этот конденсатор становится элементом внутреннего пикового датчика, который реагирует на амплитуду (пиковое значение) сигнала. Пиковый уровень сравнивается с установленным порогом, чтобы определить начало включения шумопонижения. Конденсатор также влияет на скорость, с которой шумопонижение изменяется по времени атаки в зависимости от амплитуды сигнала. При соединении вывода AM САР с шиной Ucca шумопонижение выключается.

Процедура правильного вызова сообщения заключается в следующем. Перед выполнением или установкой команды "Вызов сообщения"

(соответственно МС или SETMC) в устройство должна быть послана одна "холостая" (фиктивная) команда Stop. Иными словами, шестнадцатиричное число 30 используется в устройстве как команда. После ввода команды "фиктивный" Stop могут выполняться одна или более команд МС или команда SETMC. Необходимости повторения команды "холостой" Stop до окончания следующей операции воспроизведения нет.

Регистр управления SPI обеспечивает управление такими функциями устройства, как воспроизведение, запись, вызов сообщения, включение и выключение питания, начало и остановка операций, пропуск адреса

Поскольку выход микросхемы не может быть сильно нагружен, к примеру, динамиком, было решено ввести усилитель низкой частоты, рассчитанной на нагрузку 4 Ом и мощностью не менее 2 Вт.

Данным требованиям удовлетворяет микросхема усилителя низкой частоты TDA7267.

Микросхема имеет тепловую защиту, защиту от короткого замыкания выхода по переменному току. При установке микросхемы на печатную плату необходимо небольшую часть площади печатной платы отдать под теплоотвод микросхемы, тепло из микросхемы выводится через контакты GND.

Усилитель на базе TDA7267 имеет следующие технические характеристики:

1. Номинальное напряжение питания 12В

2. Номинальное сопротивление нагрузки 8 Ом

3. Напряжение питания от 4,5 до 18В

4. Выходное напряжение покоя 6В

5. Ток покоя 20мА

6. Выходная мощность 2Вт

7. Входное сопротивление 100кОм

8. Коэффициент усиления 32дБ

9. Ток покоя в режиме STAND-BY не более 300мкА

Для привода в действие всего обучающего устройство применим обычные редукторные моторы, которые будут подключены к управляющему микроконтроллеру через специализированный драйвер двигателей L293D/

Несомненным плюсом данной микросхемы является раздельное питание логической части микросхемы, напряжение питания которой лежит в приделах 4.5-5 вольт (VSS), и силовой части питания двигателей (VS).

Используя данную микросхему мы можем управлять двигателями с довольно широким диапазоном питающего напряжения от 4.5 до 36 вольт, но при этом, L293D может выдать всего лишь 600mА продолжительного тока нагрузки на каждый канал. Пиковый (максимальный) ток может кратковременно подскочить до 1.2A.

Так же из положительных сторон данной микросхемы следует отметить её непривередливость к напряжению входных сигналов подаваемых на выводы INPUT.

Выводы

В ходе представленной работы проведены исследования памяти человека, выбран наиболее эффективный способ изучения, изготовлена схема робота.

В результате у нас получился робот, который помогает изучать английский язык с раннего возраста. Родителям будет достаточно купить наше изобретение и ребенок, играя с ним, будет развивать память и словарный запас, что очень важно при изучении иностранных языков.

Наш робот очень дружелюбный, при начале работы с ним мы можем услышать приветственное слово, при завершении работы робот прощается. Так же при помощи кнопок мы можем выбрать режимы работы с роботом. Есть режим игры и обучения. В зависимости от выбора команды робот будет делать то или иное действие.

Исходя из выше изложенного, мы можем сказать, что цели, поставленные нами, были достигнуты, а задачи решены. Гипотеза, для каждого человека можно подобрать определенный способ изучения английского языка с учетом индивидуальных особенностей его памяти и восприятия.

Мы хотим продолжить работу в этой области и модифицировать нашего робота

Многие авиамоделисты сталкиваются с неким неудобством при выпуске шасси. Производятся лишние действия, ради нажатия кнопки. Иногда даже пилотам самолета приходится отвлекаться на данное действие. Поэтому, мы решили упростить этот момент, создав “шасси на автоматизированном управлении”. Это тема актуальна ,так как с каждым годом все большее количество детей записываются на различного рода авиамодельные кружки и технологии также не должны стоять на месте. Не опытный человек может не разобраться в открытии шасси и разбить летательный аппарат - это еще одна причина создания нашего проекта. Благодаря акселерометру с гироскопом и барометром наше устройство определяет свое положение во всех 3 осях. А сам принцип действует так, что при определенной высоте срабатывает барометр, который в свою очередь передаёт действие акселерометру, который по оси Y начинает выпуск шасси в течении 5 секунд .

При создании нашего проекта, под названием “Создание шасси на автоматизированном управлении”, мы использовали такие программы как : ArduinoIDE,Kompas 3D, Sprint-Layout,Coreldraw, Repetier-Host.

Что же такое Arduino? Это небольшая плата с собственным процессором и памятью. На плате также есть пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты: лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что работает от электричества. А вот ArduinoIDE позволяет программировать нужные нам платы. Данная программа сильно помогла нам освоиться в программировании и дальнейшие проекты на Arduino не будут так сложны для нас.

Kompas 3D - была одной из самых полезных для нас программ. Она позволяет создавать 3D модели нужных объектов , делать их в нужном масштабе. На этой программе были начерчены все составляющие нашего проекта. Так же, благодаря ей, мы научились лучше проектировать модели ,и что не менее важно, делать все в нужном нам размере.

Подготовить рисунок печатной платы- поможет бесплатная программа Sprint Layout. Программа проста в использовании, полностью переведена на русский язык, включая файл справки и пригодится при изготовлении двухсторонних и многослойных печатных плат. Sprint Layoutбогата своими возможностями, можно наносить на плату контакты, проводники, фигуры и текст.

На сегодняшний день CorelDRAW является полноценным многофункциональным редактором векторной и растровой графики
(Растровое изображение, как мозаика, складывается из множества маленьких ячеек - пикселей, где каждый пиксель содержит информацию о цвете). В отличие от растровых, изображения изображения состоят уже не из пикселей, а из множества опорных точек и соединяющих их кривых.

Она отлично подходит для создания чертежей и работы с ними. Буквально все, что входит в понятие векторная графика, под силу программе CorelDRAW. Мы же, в свою очередь, использовали ее для лазерного станка.

А программа Repetier-Host помогла нам напечатать нужные компоненты на 3D принтере.

В ходе работы мы разработали и создали плату для выдвижные шасси на основе микроконтроллера Arduino Nano . Разработали собственный дизайн стойки шасси, создали 3D модель нашего устройства. Напечатали все детали на 3D принтере и собрали все комплектующие вместе, для всего этого потребо-валось огромное количество знаний, которые мы получили в ходе создания данного проекта.

В итоге у нас получился рабочий прототип выдвижных автономных шасси, который в дальнейшем мы установим на модель самолета.

Изучение древних систем счисления и решение задачи с их применением.

Исследовательская работа:

«Системы счисления древнего мира»

«Математика – царица наук» - гласит известная поговорка. Главной её частью естественно являются цифры. Сейчас в мире используется более или менее общая, хорошо сформированная система. Но что было 3, 4, 5 тыс. лет назад?

И поэтому нашей главной целью является дать ответы на следующие вопросы:

  • Какие государства имели более развитые системы счисления?
  • Какие системы они использовали?
  • Как развивались системы счисления?

Задачи: изучение материалов про системы счисления древности, решение современной задачи с использованием всех исследуемых систем.

Предмет исследования системы счисления древности.

Перед началом поиска информации мы определили следующие государства для изучения:

ØДревний Египет

ØВавилон

ØДревняя Греция

ØРим

ØКитай

ØИндия

1.Древний Египет

Расшифровка системы счисления, созданной в Египте во времена первой династии (ок. 2850 до н.э.), была существенно облегчена тем, что иероглифические надписи древних египтян были аккуратно вырезаны на каменных монументах. Из этих надписей нам известно, что древние египтяне использовали только десятичную систему счисления. Единицу обозначали одной вертикальной чертой, а для обозначения чисел, меньших 10, нужно было поставить соответствующее число вертикальных штрихов. Для обозначения числа 10, основания системы, египтяне вместо десяти вертикальных черт ввели новый коллективный символ, напоминающий по своим очертаниям подкову или крокетную дужку. Множество из десяти подковообразных символов, т.е. Число 100, они заменили другим новым символом, напоминающим силки; десять силков, т.е. Число 1000, египтяне обозначили стилизованным изображением лотоса. Продолжая в том же духе, египтяне обозначили десять лотосов согнутым пальцем, десять согнутых пальцев – волнистой линией и десять волнистых линий – фигуркой удивленного человека. В итоге древние египтяне могли представлять числа до миллиона. Самые древние из дошедших до нас математических записей высечены на камне, но наиболее важные свидетельства древнеегипетской математической деятельности запечатлены на гораздо более хрупком и недолговечном материале – папирусе. Два таких документа – папирус Ринда, или египетского писца Ахмеса (ок. 1650 до н.э.) И московский папирус, или папирус Голенищева (ок. 1850 до н.э.) – служат для нас основными источниками сведений о древнеегипетских арифметике и геометрии. В этих папирусах более древнее иероглифическое письмо уступило место скорописному иератическому письму, и это изменение сопровождалось использованием нового принципа обозначения чисел. Иероглифическая запись чисел использовалась преимущественно в официальных документах и текстах. Еще позднее иератическая система обозначения чисел уступила место демотическим системам записи. Введение египтянами цифровых обозначений ознаменовало один из важных этапов в развитии систем счисления, так как дало возможность существенно сократить записи. Однако их операции с дробями продолжали оставаться на примитивном уровне, так как они знали лишь аликвотные дроби (т.е. Дроби с числителем 1) и каждую дробь записывали в виде суммы аликвотных дробей, например, дробь 2/43 они записали бы так: 1/42 + 1/86 + 1/129 + 1/301. В этих системах счисления над символом, обозначающим знаменатель, ставился специальный знак. В искусстве оперирования дробями египтяне значительно уступали жителям Месопотамии

2.Вавилон

Письменность шумеров является, по-видимому, столь же древней, как и письменность египтян. Развитие способов представления чисел в Месопотамской долине вначале шло так же, как и в долине Нила, но затем жители Междуречья ввели совершенно новый принцип. Вавилоняне делали записи острой палочкой на мягких глиняных табличках, которые затем обжигались на солнце или в печи. Эти записи оказались исключительно долговечными, а потому, в отличие от египетских папирусов, дошедших до нас в весьма малом числе экземпляров, в музеях мира хранятся десятки тысяч клинописных табличек. Однако жесткость материала, на котором жители Месопотамии делали записи, оказала глубокое влияние на развитие числовых обозначений. Через некоторое время после того, как Аккад завоевал шумеров, система счисления в Месопотамии стала шестидесятеричной, хотя сохранилось также и основание 10. Казавшееся правдоподобным предположение относительно того, почему выбор пал на число 60 как на основу вавилонской системы счисления, и утверждавшие, будто это связано с тем, что продолжительность земного года считалась равной 360 дням, не получило подтверждения. Ныне принято считать, что шестидесятеричная система была выбрана из метрологических соображений: число 60 имеет много делителей.

3.Древняя Греция

В Древней Греции имели хождение две основных системы счисления – аттическая (или геродианова) и ионическая (она же александрийская или алфавитная). Аттическая система счисления использовалась греками, по-видимому, уже к 5 в. до н.э. По существу это была десятичная система (хотя в ней также было выделено и число пять), а аттические обозначения чисел использовали повторы коллективных символов. Черта, обозначавшая единицу, повторенная нужное число раз, означала числа до четырех. После четырех черт греки вместо пяти черт ввели новый символГ, первую букву слова «пента» (пять) (буква Г употреблялась для обозначения звука «п», а не «г»). Дойдя до десяти, они ввели еще один новый символD, первую букву слова «дека» (десять). Так как система была десятичной, грекам потребовались новые символы для каждой новой степени числа 10: символHозначал 100 (гекатон),X– 1000 (хилиои), символM– 10000 (мириои или мириада).

Ионическая система первоначально не сильно потеснила уже установившуюся аттическую или акрофоническую (по начальным буквам слов, означавших числительные) системы исчисления. По-видимому, официально она была принята в Александрии во времена правления Птолемея Филадельфийского и в последующие годы распространилась оттуда по всему греческому миру, включая Аттику. Переход к ионической системе счисления произошел в золотой век древнегреческой математики и, в частности, при жизни двух величайших математиков античности. Есть нечто большее, чем просто совпадение, в том, что именно тогда Архимед и Аполлоний работали над усовершенствованием системы обозначения больших чисел. Архимед, придумавший схему октад (эквивалентную современному использованию показателей степени числа 10) гордо заявлял в своем сочинении «Псаммит» («Исчисление песчинок»), что может численно выразить количество песчинок, необходимых для того, чтобы заполнить всю известную тогда Вселенную. Изобретенная им система обозначения чисел включала число, которое ныне можно было бы записать в виде единицы, за которой следовало бы восемьдесят тысяч миллионов цифр.

4.Рим

Римские обозначения чисел известны ныне лучше, чем любая другая древняя система счисления. Объясняется это не столько какими-то особыми достоинствами римской системы, сколько тем огромным влиянием, которым пользовалась римская империя в сравнительно недавнем прошлом. Этруски, завоевавшие Римскую империю в 7 в. до н.э., испытали на себе влияние восточно-средиземноморских культур. Этим отчасти объясняется сходство основных принципов Римской и аттической систем счисления. Обе системы были десятичными, хотя в обеих системах счисления особую роль играло число пять. Обе системы использовали при записи чисел повторяющиеся символы. Старыми римскими символами для обозначения чисел 1, 5, 10, 100 и 1000 были, соответственно, символыI,V,X,Q(илиЕ, илиД) иf. Хотя о первоначальном значении этих символов было написано много, их удовлетворительного объяснения у нас нет до сих пор. Дробей римляне избегали так же упорно, как и больших чисел.

5.Китай

Одна из древнейших систем счисления была создана в Китае, а также в Японии. Эта система возникла как результат оперирования с палочками, выкладываемыми для счета на стол или доску. Числа от единицы до пяти обозначались, соответственно, одной, двумя и т.д. палочками, выкладываемыми вертикально, а одна, две, три или четыре вертикальные палочки, над которыми помещалась одна поперечная палочка, означали числа шесть, семь, восемь и девять. Первые пять кратных числа 10 обозначались одной, двумя, пятью горизонтальными палочками, а одна, две, три и четыре горизонтальные палочки, к которым сверху приставлялась вертикальная палочка, означали числа 60, 70, 80 и 90.

Во второй китайской системе счисления для обозначения первых девяти целых чисел или символов используют девять различных знаков и одиннадцать дополнительных символов для обозначения первых одиннадцати степеней числа 10. В сочетании с умножением и вычитанием это позволяло записывать любое число меньше триллиона. Если один из символов, обозначающих первые девять целых чисел, стоит перед (при чтении слева направо) символом, означающим степень числа 10, то первое нужно умножить на второе, если же символ одного из девяти первых целых чисел стоит на последнем месте, то это число надлежит прибавить к обозначенному предыдущими символами.

6.Индия

Письменных памятников древнеиндийской цивилизации сохранилось очень немного, но, судя по всему, индийские системы счисления проходили в своем развитии те же этапы, что и во всех прочих цивилизациях. На древних надписях из Мохенджо-Даро вертикальная черточка в записи чисел повторяется до тринадцати раз, а группировка символов напоминает ту, которая знакома нам по египетским иероглифическим надписям. В течение некоторого времени имела хождение система счисления, очень напоминающая аттическую, в которой для обозначения чисел 4, 10, 20 и 100 использовались повторения коллективных символов. Эта система, которая называется кхарошти, постепенно уступила место другой, известной под названием брахми, где буквами алфавита обозначались единицы (начиная с четырех), десятки, сотни и тысячи. Переход от кхарошти к брахми происходил в те годы, когда в Греции, вскоре после вторжения в Индию Александра Македонского, ионическая система счислениявытесни

Данная творческая работа посвящена популяризации (в очень интересной форме!) тем, связанных с историей освоения, покорения Космоса Советским Союзом: даты, люди, корабли, программы, факты и т.д.

Основная цель данной работы заключается в распространение сведений, знаний о русском (советском) освоении Космоса среди учащихся МАОУ СОШ №197 (разработка урока-просвещения).

Новизна работы обуславливается тем, что очень интересный, увлекательный и в то же время важный материал преподнесён школьникам в необычной, оригинальной форме, но в формате привычного для них урока-беседы.

Для достижения поставленной цели были выполнены все задачи: в книгах и Интернет-источниках найдена необходимая информация, создан виртуальный музей "Мир русского Космоса", создана серия буклетов "Выдающиеся космонавты" и брошюрная книга "То, что должен знать каждый...", а также разработан сценарий урока "О русской славе, о русском Космосе", который был проведён с учениками 5-11-х классов МАОУ СОШ №197.

В качестве перспективы планируется дальнейшее наполнение продуктов исследования новой, интересной и уникальной информацией.

Рассказать почему мы видим иллюзии и выяснить, как можно проверить эмоциональное состояние человека при помощи перейдолических иллюзий.

Тезисы:

Свет - поток фотонов.

Наше зрение уникально

Иллюзии делятся на виды.

Человек придумал немало иллюзий

Иллюзию можно построить с помощью подручных средств.

Вывод:

С помощью иллюзий можно лишь различать, как долго человек не спал, эмоциональное же состояние нельзя оценить при помощи перейдолических иллюзий

Работа рассматривает различные диагностические и профилактические методы по борьбе с клаустрофобией, а также другими психологическими расстройствами в космическом пространстве и на земле.

Введение

Проблематика работы: После открытия планет, условия на которых пригодны для жизни, решается множество вопросов по поводу их колонизации. Один из них – возможное появление клаустрофобии у первопроходцев данных направлений.

Гипотеза работы: Возможно улучшить условия постоянного нахождения в замкнутом пространстве как на Земле, так и в космосе.

Цель работы: Создать методы улучшения условий при межорбитальных перелетах, а также в обычной жизни.

Задачи, определяемые целью работы:

  • Изучить необходимую литературу и источники интернета, связанные с данным вопросом.
  • Для оценки рассматриваемой проблемы проанализировать клаустрофобию как вид психической проблемы, рассмотреть вызываемые ей осложнения, а также вопросы по профилактике и предотвращению данного недуга в повседневной жизни обычного человека
  • Разработать комплекс подготовки к долгому нахождению в замкнутом пространстве в условиях открытого космоса
  • Продумать комфортные и необходимые условия нахождения на кораблях дальнего следования.
  • Проконсультироваться по всем необходимым вопросам со специалистами.

Актуальность работы: Работа имеет масштабное практическое значение для будущих побед в освоении космоса, а также помощи обычным людям, жизнь которых связана с замкнутым пространством.

Объект исследования: – Клаустрофобия

Предмет исследования: – профилактика клаустрофобии в стрессовых ситуациях

Глава 1. Клаустрофобия

1.1.Вступление

Человек, с самого начала своего появления на Земле, всегда существовал в открытом, широко обозреваемом мире, лишь в минуту опасности уползая в свою маленькую, узкую и душную пещеру. Большинство психологов утверждает, что именно этим обусловлена клаустрофобия – установками, которые дала нам сама история нашего происхождения. С самого начала четыре стены, в которых можно защититься от внешней среды, переполнены волнением и тревожным ожиданием охотника, скрывающегося от пещерного медведя.

Прошли миллионы лет, человек уже создает собственную среду обитания, сам является угрозой всему живому, вооруженный и развитый физически и умственно, и даже уже смотрит дальше, чем горизонты родной Земли – он начинает покорять космос.

Но страх, который был, сформировался в прошлом, был полезен и помогал выживанию, сейчас ставит человеку коварную ловушку. В узких комнатах, абсолютно темных шахтах, и самое главное – в «обтягивающих» капсулах космических кораблей человек вновь сгибается от новых приступов страха перед миниатюрным пространством, в котором невозможно нормально двигаться. И самое главное – это пространство человек не может покинуть долгое время, что дает только новый страх, все усиливающийся, истощающий нервы, и в итоге ломающий самого человека.

Задача моей исследовательской работы – предотвратить появление психических болезней, вызываемых замкнутым пространством. Я конкретизирую проблему, говоря только о проблеме подготовке космонавтов и участников космических перелетов. Однако эта тема будет актуальна для всех людей, живущих на планете Земля.

 Для достижения цели, поставленной в начале работы, была проведена работа над поставленными в том же разделе задачами. Для успешного выполнения данной работы были взяты консультации у специалистов в различных областях, изучена литература и источники интернета, проведено анкетирование среди учащихся Лицея № 88, дабы определить более интересный для общественности вектор работы.

В ходе работы были рассмотрено само понятие клаустрофобии, ее особенности и методы лечения. Также были проанализированы особенности профилактики и ее преимущества перед медикаментозной терапией и последующим лечением в условиях открытого космоса. Была предложена авторская разработка «успокаивающего» футляра и «расслабляющего» интерьера МКС.

Все задачи в ходе работы были выполнены, цель исследовательской работы – достигнута, гипотеза – подтверждена.

Дальнейшие перспективы данной исследовательской работы распространяются на области внутреннего дизайна кораблей будущего, а также на область технологий, предназначающихся для борьбы с клаустрофобией.

Прочные и лёгкие конструкции всегда актуальны, в особенности при строительстве космических аппаратов. Одной из доступных технологических операций, позволяющих получать такие конструкции, является магнитно-импульсная сварка. Это процесс соединения деталей за счёт их высокоскоростного соударения, при котором одну из деталей ускоряют импульсным магнитным полем. Путём регистрации касания деталей в данной работе исследован профиль подвижной детали непосредственно перед соударением в эксперименте, аналогичном магнитно-импульсной сварке пары тонкостенных стальных труб.

Введение

Идея создания прочных и лёгких конструкций всегда привлекала интерес, особенно в космонавтике, где масса играет одну из ключевых ролей. Есть материалы, которые невозможно сварить обычными методами. Именно здесь может пригодиться магнитно-импульсная сварка.

Такая сварка происходит при высокоскоростном соударении деталей, которые разгоняются с помощью сильных импульсных магнитных полей, возникающих при пропускании тока в соленоиде. Процесс происходит быстро, за время порядка десятков микросекунд. Тем не менее, за это время подвижная деталь успевает приобрести кинетическую энергию, которая быстро и локально выделяется в области соударения деталей, чего оказывается достаточно для соединения материалов.

Возможности такой сварки превосходят традиционную при соединении тонкостенных труб, особо трудносвариваемых сталей, а также разнородных материалов, таких, как сталь и алюминий между собой. Кроме того, магнитно-импульсная сварка позволяет создать высококачественные, прочные и не подверженные коррозии сварные швы. Конструкции сваренные с помощью такой сварки герметичные и вакуумноплотные; в авиакосмической технике они могут использоваться при сборке рам, тяг управления, при запрессовке рубашки охлаждения в корпус камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя.

В эксперименте сварка проводилась над телескопической парой труб, где в движение приходит внешняя труба, в которой создаются токи, противоположно направленные токам в соленоиде. Эта труба с огромной скоростью ударяется о внутреннюю трубу, которая остается неподвижной.

Поскольку данный процесс крайне сложен для моделирования и слишком быстр для наблюдения, требуется более детальное его экспериментальное изучение. Таким образом, в каком-то смысле, это может послужить задачей науки и поможет внедрить магнитно-импульсную сварку в производство. Магнитно-импульсная сварка перспективна для более быстрого и дешевого крупносерийного производства, кроме того, еще и более экологичного.

Так, целью данной работы является экспериментальное исследование процесса соударения между деталями. 

Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:

  1. проведение эксперимента и оценка скорости фронта контакта между соударяющимися деталями; скорости подвижной детали в момент удара;
  2. изучение полученных данных и вынесение предположения о профиле поверхности подвижной трубы незадолго до соударения.

Гипотеза: Предполагается, что первым придет в движение торец трубы, поскольку именно там меньше прочность. И как следствие, торец ударится о неподвижную деталь первым.

Теоретическая часть

Контактный метод 

Метод определения профиля подвижной поверхности и измерения скорости контактного пятна основан на описанном Андреем Андреевичем Дерибасом контактном способе (рис. 1). В момент удара подвижной и неподвижной деталей осциллограф регистрирует замыкание контактов. Рис.1. Схема контактного метода Рис.1. Схема контактного метода

В применении к цилиндрической паре труб этот метод будет иметь недостаток, связанный с тем, что по ступенчатому возрастанию напряжения на осциллографе невозможно будет определить, какой именно участок подвижной трубы в каждый момент сталкивается с неподвижной трубой. Вышеописанный способ был модернизирован таким образом, чтобы регистрировать касание деталей в семи точках независимо. Принципиальная схема для такого измерения показана на рис. 2. 

Рис.2. Схема цепи контактного датчика 

Цепь состоит из семи одинаковых звеньев. Каждое звено содержит резистор сопротивлением R = 1 МОм, один резистор сопротивлением r = 50 Ом, конденсатор с емкостью C = 0,5 мкФ и ключ. Все конденсаторы заряжаются от источника тока с напряжением U = 20 В через общий резистор R = 1 МОм. До замыкания ключей конденсаторы заряжаются и поддерживаются заряженными от источника напряжения. Характерное время зарядки конденсатора   τ1 = (2R + r) *C. При заданных параметрах ёмкостей и сопротивлений это время ( τ1) составляет 1 секунду.  Через некоторое время происходит замыкание «ключей», которыми служат контактные кольца и подвижная труба, а импульсы напряжения, появившиеся в результате этого на каждом из резисторов r, регистрируются осциллографами. Конденсаторы С разряжаются через резисторы r с характерным временем τ2 = r*C = 25 мкс, при этом наибольший интерес представляет момент начала их разряда. В это время на осциллограммах видны отрицательные фронты напряжения. Их длительность составляет 20 нс. Это значение во много раз меньше длительности разряда, что позволяет регистрировать моменты замыкания с хорошим временным разрешением.

Экспериментальная часть

Основное оборудование 

Эксперимент осуществляли в Институте электрофизики УрО РАН в лаборатории прикладной электродинамики.

Оборудование, использованное для проведения эксперимента:

  • Генератор импульсных токов
    Представляет собой конденсаторную батарею ёмкостью 425 мкФ и максимальным зарядным напряжением 25 кВ, нагруженную на одновитковый соленоид.
  • Соленоид
    После коммутации батареи на соленоид в нём протекает разрядный ток, который и создаёт необходимое магнитное поле.
  • Пояс Роговского - для измерения силы тока
  • Два цифровых осциллографа - для регистрации сигналов
  • Телескопическая пара труб
    Внешняя труба, приводимая в движение магнитным полем, имела диаметр 27 мм и толщину стенки 1 мм. А внутренняя труба, неподвижная и принимающая удар, – диаметр 23 мм и толщину стенки 1,5 мм
  • Система контактных датчиков

    Рис.3. Общая схема измерения

Система датчиков

Изготовление системы датчиков (рис. 4) мы осуществляли следующим образом. Контактные кольца были выполнены из фольгированного текстолита. Толщина каждого кольца составляла 1,54 мм.

Рис.4. Чертеж деталей

К каждому кольцу был подведён провод.Провода от каждого кольца были припаяны к печатной плате. (Рис.5.)

Рис.5. Внешний вид датчика

Заключение

Результаты эксперимента.

Амплитуда разрядного тока составила 800 кА. Период около 30 мкс.

Рис.6. Осциллограммы напряжений с пояса Роговского и двух осциллографов

На осциллограммах видны семь графиков "провала" напряжения, означающие появление контакта между одним из колец и подвижной трубой, и отличающийся от всех график, напоминающий синусоиду - график производной силы тока.

На графике (рис. 7) приведены в одних осях напряжения с каждого из семи контактных колец, что позволяет найти разницу во времени между установлениями контактов на разных частях детали, а также последовательность замыканий.

Рис.7. Напряжения с контактных колец

Обработка данных проведена в соответствии с таблицей 1.

№ кольца    Δt, мкс    vi ср, м/с    vi кон, м/с    δi, мкм    vc, км/с   
1 7,038 142 284 15 19
2 6,986 143 286 0 -
3 7,018 142 285 9 48
4 7,024 142 285 11 256
5 7,054 142 284 19 51
6 7,222 138 277 65 9
7 7,552 132 265 150 5

Таблица 1. Экспериментальные данные
(
Пояснения к таблице: Δt – время от первого пика производной тока; Vi ср – средняя скорость стенки трубы; vi кон – конечная скорость стенки трубы, Vc – скорость контактного пятна а каждом кольце.)

Скорость контактного пятна vc рассчитана по формуле:

Конечная скорость vi кон указана в предположении равноускоренного движения стенки подвижной трубы. На рис. 8 показан расчётный профиль подвижной трубы в момент касания её стенкой первого по времени кольца (К2). В качестве зазора на рисунке выступает расстояние, рассчитанное по формуле:

δi = vi кон*(Δt – t2).

Рис.8.Расчётный профиль детали в момент соприкосновения второго кольца с трубой

Первым столкнулся с контактным кольцом участок трубы вблизи ступеньки. Это можно объяснить с одной стороны концентрацией тока и возрастанием магнитного поля (и ускоряющей трубу силы) вблизи кромок соленоида. С другой стороны, это можно объяснить проникновением магнитного поля внутрь подвижной трубы вблизи её торца и, как следствие, снижение результирующей силы, ускоряющей трубу.

Выводы.

Вопреки гипотезе, первым столкнулся с контактным кольцом не торец трубы, а часть её вблизи ступеньки. Сравнение разгонного зазора (1 мм) и наибольшей разницы в радиусе подвижной трубы в момент удара (0,15 мм) позволяет сделать вывод о том, что стенка трубы движется практически параллельно оси вращения. Такой характер движения облегчает задачу проектирования деталей для магнитно-импульсной сварки, что способствует ее использованию на производстве.

Список литературы

  1. Дудин А.А. Магнитно-импульсная сварка металлов. // М.: «Металлургия», 1979, 128 с.
  2. Jung-Gu Lee, Jin-Ju Park, Min-Ku Lee, Chang-Kyu Rhee, Tae-Kyu Kim, Alexey Spirin, Vasiliy Krutikov, Sergey Paranin. End-closure joining of ferritic-martensitic and oxide-dispersion strengthened steel cladding tubes by magnetic pulse welding. Metallurgical and Materials Transactions A: Volume 46, Issue 7 (2015), P. 3132-3139.
  3. Krutikov V.I., Koleukh D.S., Spirin A.V., Paranin S.N., Kaigorodov A.S., Ivanov V.V. Galvanized steel pipe joining features under magnetic pulse welding. Известия ВУЗов. Физика. 2016 Т 59 № 9/3 – С. 5 – 8.
  4. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом // Новосибирск: Наука, 1972 г., 188 с.
  5. Зевеке Г. В., Ионкин П. А., Нетушил А. В., Страхов С. В. // Основы теории цепей: Учебник для вузов.– 5-е изд., перераб.– М.: Энергоатомиздат,1989.– 528 с. ил.
Replicated Aluminium Foam – уникальный материал для производства пресс-форм, изготовления фасонных изделий из пенопласта. Новый материал позволяет увеличить скорость производства в два раза, что увеличивает продажи и производство.

Автор: Седова Александра Дмитриевна, учащаяся 8 класса МАОУ "Лицея "110", г.Екатеринбург

Научный руководитель: Аркадий Борисович Финкельштейн

Replicated aluminium foam - Является одним из вариантов пористого алюминия.Изобретена в 1961г. В США Генри Кучеком. Технология отработана на кафедре Литейного производства УПИ – УГТУ-УРФУ.

Характеристика:

Пористость: 50-70%;

Проницаемость: 1-200*10-11м2;

Прочность на растяжение: MPa10-30;

Коэффициент звукопоглощения: 92-99%;

Высокая теплопроводность: 45 – 50 Вт/(м*K).

Достоинство: пресс-формы из RAF охлаждаются и нагреваются быстрее, чем другие предоставляемые на данный момент модели.

Проблема проекта: увеличение размеров поверхности пресс-формы из RAFпри термоциклировании форм.
Цель:

•Ликвидировать увеличение размеров пресс-форм из RAF.

Задачи:

•Выяснить причину увеличения размеров изделий из RAF;

•Практически исследовать причину роста при термоциклировании;

•Вычислить коэффициент расширения пресс-форм;

•Найти решение для использования пресс-форм из RAF на производствах.

Иногда бывает необходимо выполнить некоторые построения в быту или на производстве, но циркуль подходящего размера не всегда можно найти. В то время как двустороннюю линейку , или любой другой предмет с двумя параллельными краями , произвольных размеров можно найти всегда. Например доска или учебник или пенал. Мне стало интересно а можно ли выполнять такие построения и если да, то как ? К сожалению , а может и к счастью , в литературе оказалось очень мало информации и лишь отдельные способы построений, которые не очень складывались в общую картинку. Однако это лишь сделало работу интереснее... Линейку в левую , карандаш в правую , домашнюю работу на потом, капелька везения и вперед! Искать , изобретать , фантазировать и открывать новые способы построений. Исследование и доказательство - вот путь в мир открытий. В данной работе рассмотрены способы применяемые как в геометрии так и в алгебре и физики

https://drive.google.com/open?id=0B22jVxMdkxEESEhDMWVTUVdSZTF3T1h4UWZlWW5uVmJqYXVn

Возможно , через несколько десятков лет люди смогут освоить другие планеты и их естественные спутники. Однако , вероятнее всего , космонавтов там будет мало или вообще не будет в принципе , а основная работа возложится на "плечи" роботов. В них разумеется бессмысленно вгружать линейные программы для сольного выполнения задачи ведь они будут работать не в лабораторных условиях а в новой и неизвестной среде. Для исследования , добычи ресурсов ... и т.п требуются целые стаи роботов действующих по многоразветвлённому алгоритму включающего в себя функции обмена информацией между собой. Вашему вниманию пара таких роботов...

https://drive.google.com/open?id=1T7ZFwXxtgXkLqg-nhUHrzlMElJRm7q6N

Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club