शैडो ट्रैकर के रूप में सौर पैनल: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यांत्रिक गति का वर्णन करने के लिए भौतिकी और अन्य विज्ञानों में प्रयुक्त एक मौलिक परिमाण गति है। इसे मापना प्रायोगिक कक्षाओं में एक आवर्ती गतिविधि रही है। मैं आमतौर पर अपने छात्रों के साथ कुछ वस्तुओं की गति का अध्ययन करने के लिए एक वीडियो कैमरा और TRACKER सॉफ़्टवेयर का उपयोग करता हूँ। एक कठिनाई का हमने अनुभव किया है: अपेक्षाकृत उच्च गति से चलने वाली वस्तुएं वीडियो फ़्रेम में धुंधली दिखाई देती हैं, जो सॉफ़्टवेयर के साथ किए गए माप में अनिश्चितता का परिचय देती हैं। अपेक्षाकृत उच्च गति पर वस्तुओं के अध्ययन के लिए सबसे सामान्य तरीके और उपकरण DOPPLER प्रभाव और क्रोनोग्रफ़ के साथ युग्मित ऑप्टिकल सेंसर पर आधारित हैं।

वर्तमान निर्देश में मैं एक सौर पैनल और एक आस्टसीलस्कप के उपयोग के साथ किसी वस्तु की औसत गति को मापने के लिए एक वैकल्पिक प्रयोगात्मक विधि से संपर्क करता हूं। यह विषय भौतिकी (शास्त्रीय यांत्रिकी) के प्रयोगशाला पाठों में लागू होता है, विशेष रूप से विषय में: अनुवाद के यांत्रिक आंदोलन की किनेमेटिक्स। प्रस्तावित विधि और इसका प्रायोगिक अनुप्रयोग गैर-स्नातकों और स्नातकों के लिए भौतिकी अनुशासन के भीतर अन्य प्रायोगिक कार्यों पर शक्तिशाली रूप से लागू होता है। यह शायद अन्य विज्ञान पाठ्यक्रमों में भी प्रयोग किया जाता है जहां इन सामग्रियों का अध्ययन किया जाता है।

यदि आप सैद्धांतिक नींव को छोटा करना चाहते हैं और सीधे प्रयोगात्मक उपकरण निर्माण पर जाना चाहते हैं, तो माप कैसे करें, आवश्यक सामग्री और मेरे डिजाइन की छवियां, कृपया सीधे चरण 6 पर जाएं।

चरण 1: कुछ सिद्धांत:

"गति" एक निश्चित समय अंतराल में किसी वस्तु द्वारा तय की गई दूरी के रूप में जानी जाती है। गति अदिश राशि है, जो कि वेग सदिश का परिमाण है जिसे उस दिशा की भी आवश्यकता होती है जिसमें स्थिति परिवर्तन होता है। हम गति को मापने के लिए इस निर्देश में बात करेंगे, लेकिन हम वास्तव में औसत गति को मापेंगे।

चरण 2: सौर पैनल के साथ गति मापना?

सौर पैनल ऐसे उपकरण हैं जो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत के तहत काम करते हैं और जिनका मुख्य कार्य सर्किट में विद्युत प्रवाह को प्रसारित करना है जिसमें उनका उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सौर पैनलों का उपयोग कुछ प्रकार की घड़ियों को संचालित करने, सभी प्रकार की बैटरी चार्ज करने के लिए, सार्वजनिक नेटवर्क और घरों में एसी जनरेशन सिस्टम में भी किया जाता है। आवेदन कई हैं, बाजार में इसकी कीमत तेजी से आकर्षक है और सतत विकास में योगदान देता है जो कि बहुत अच्छा है।

इस तकनीक के विकास के कारण हम इसे कई उपकरणों में पाते हैं, उदाहरण के लिए, जो मैं आपको दिखाता हूं वह एक सस्ते टॉर्च से निकाला गया था जिसे मैंने सहेजा था और अब इसका एक नया उपयोग है।

सिद्धांत बुनियादी है। जब एक पैनल पर एक प्रकाश प्रक्षेपित होता है, तो यह अपने टर्मिनलों पर विद्युत क्षमता (वोल्टेज) में अंतर का कारण बनता है। जब एक वाल्टमीटर जुड़ा होता है तो यह आसानी से सत्यापित होता है। क्षमता में यह अंतर एक विद्युत प्रवाह के संचलन के लिए जिम्मेदार होता है जब एक उपभोक्ता उपकरण जुड़ा होता है, उदाहरण के लिए, एक विद्युत प्रतिरोध। सर्किट के "प्रतिबाधा" और पैनल की विशेषताओं के आधार पर, यह कम या ज्यादा करंट प्रसारित करेगा। इस धारा के संबंध में, उपभोक्ता के कनेक्ट होने के बाद सौर पैनल के टर्मिनलों पर एक वोल्टेज ड्रॉप का अनुभव किया जाएगा, लेकिन यदि प्रतिबाधा स्थिर रहती है, तो वोल्टेज भी तब तक स्थिर रहता है जब तक रोशनी की विशेषताएं भी होती हैं। वोल्टमीटर में आमतौर पर एक उच्च प्रतिबाधा होती है, इसलिए वे उस वोल्टेज को बहुत कम प्रभावित करेंगे जो उनके साथ मापा जाता है। लेकिन क्या होता है अगर रोशनी बदल जाती है ?, तो क्या वोल्टेज और यह वह चर है जिसका हम उपयोग करेंगे।

संक्षेप में:

• एक सौर पैनल प्रकाशित होने पर अपने टर्मिनलों पर एक वोल्टेज दिखाता है जिसे वोल्टमीटर से मापा जा सकता है।

• यदि सर्किट की प्रतिबाधा और रोशनी की विशेषताओं को स्थिर रखा जाता है तो वोल्टेज नहीं बदलता है (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होने के लिए पैनल के संवेदनशील स्पेक्ट्रम में होना चाहिए)।

• रोशनी में कोई भी बदलाव वोल्टेज में बदलाव की ओर ले जाएगा, एक चर जो बाद में प्रयोगों में वस्तुओं के वेग को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाएगा।

पिछले उपदेशों के आधार पर निम्नलिखित विचार तैयार किए जा सकते हैं:

किसी वस्तु की प्रक्षेपित छाया, सौर पैनल पर गतिमान होने से उसके टर्मिनल वोल्टेज में कमी आएगी। घटने में लगने वाले समय का उपयोग उस औसत गति की गणना करने के लिए किया जा सकता है जिसके साथ वह वस्तु चलती है।

चरण 3: प्रारंभिक प्रयोग

पिछले वीडियो में जिन सिद्धांतों पर पिछला विचार आधारित है, उन्हें प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया है।

छवि उस समय को दिखाती है जब वोल्टेज भिन्नता चली जो एक आस्टसीलस्कप द्वारा प्लॉट की गई थी। ट्रिगर फ़ंक्शन को सही ढंग से कॉन्फ़िगर करके आप वह ग्राफ़ प्राप्त कर सकते हैं जिससे हम भिन्नता के दौरान बीता हुआ समय माप सकते हैं। प्रदर्शन में, भिन्नता लगभग 29.60ms थी।

दरअसल, प्रयोग में ब्लैकबोर्ड ड्राफ्ट कोई बिंदु वस्तु नहीं है, इसके आयाम हैं। इरेज़र का बायां सिरा सौर पैनल पर अपनी छाया प्रक्षेपित करना शुरू कर देता है और फलस्वरूप वोल्टेज को न्यूनतम मान तक कम करना शुरू कर देता है। जब इरेज़र दूर चला जाता है और पैनल फिर से खोजना शुरू होता है, तो वोल्टेज में वृद्धि देखी जाती है। मापा गया कुल समय उस समय से मेल खाता है जो पूरे पैनल की यात्रा करने के लिए छाया के प्रक्षेपण के लिए लिया गया था। यदि हम वस्तु की लंबाई को मापते हैं (जो कि इसकी छाया के प्रक्षेपण के बराबर होनी चाहिए यदि हम कुछ ध्यान रखते हैं) तो हम इसे पैनल के सक्रिय क्षेत्र की लंबाई के साथ जोड़ते हैं और इसे उस समय के बीच विभाजित करते हैं जब वोल्टेज भिन्नता चली, तो हम उस वस्तु की गति औसत प्राप्त करेंगे। जब उसकी गति मापने के लिए वस्तु की लंबाई पैनल के सक्रिय क्षेत्र से मात्रात्मक रूप से अधिक होती है, तो माप में एक उल्लेखनीय त्रुटि को पेश किए बिना पैनल को एक बिंदु वस्तु के रूप में माना जा सकता है (इसका अर्थ है कि वस्तु की लंबाई में इसकी लंबाई को नहीं जोड़ना).

आइए कुछ गणना करें (तस्वीर देखें)

चरण 4: इस विधि को लागू करने के लिए कुछ सावधानियों को ध्यान में रखना चाहिए

• सौर पैनल को प्रायोगिक डिजाइन में प्रदान किए गए प्रकाश स्रोत द्वारा प्रकाशित किया जाना चाहिए, जहां तक संभव हो इसे प्रभावित करने वाले अन्य प्रकाश स्रोतों से बचना चाहिए।

• प्रकाश की किरणें सौर पैनल की सतह पर लंबवत प्रहार करनी चाहिए।

• वस्तु को एक अच्छी तरह से परिभाषित छाया प्रक्षेपित करना चाहिए।

• पैनल की सतह और गति की दिशा वाले विमान समानांतर होना चाहिए।

चरण 5: एक विशिष्ट व्यायाम

1 मीटर ऊंचाई से गिरने वाली गेंद की गति निर्धारित करें, प्रारंभिक वेग सीरो पर विचार करें।

अगर गेंद फ्री फॉल में गिरती है तो यह बहुत आसान है: तस्वीर देखें

वास्तविक परिस्थितियों में हवा के साथ घर्षण की क्रिया के कारण पिछला मान कम हो सकता है। आइए इसे प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करें।

चरण 6: प्रयोग का डिजाइन, निर्माण और निष्पादन:

• सौर पैनल के सक्रिय क्षेत्र में एक प्लास्टिक ट्यूब चिपका दें। • सोलर पैनल टर्मिनलों में नए लीड मिलाप ताकि झूठे संपर्कों से बचा जा सके।

• सौर पैनल-ट्यूब असेंबली के लिए एक समर्थन बनाएँ ताकि इसे क्षैतिज रूप से रखा जा सके।

• एक टॉर्च या अन्य प्रकाश स्रोत को किसी अन्य समर्थन पर रखें ताकि उत्सर्जित प्रकाश का प्रक्षेपण सौर पैनल पर लंबवत रूप से टकराए।

• मल्टीमीटर से जाँच करें कि जब सौर पैनल पर कोई प्रकाश पड़ता है, तो शून्य से अधिक स्थिर वोल्टेज मान दर्ज किया जाता है।

• सोलर पैनल-ट्यूब असेंबली को लालटेन के सामने रखें, जिस वस्तु की गति आप मापना चाहते हैं, उससे अधिक निकासी छोड़ दें। सौर पैनल से प्रकाश स्रोत (टॉर्च) को यथासंभव दूर रखने की कोशिश करें। यदि लालटेन की रोशनी एक एलईडी द्वारा बनाई जाती है, तो बेहतर है।

• सौर पैनल के केंद्र से और ऊपर की ओर एक मीटर की दूरी नापें और इसे रॉड, दीवार या इसी तरह से चिह्नित करें।

• ध्रुवीयता का सम्मान करते हुए आस्टसीलस्कप की जांच को सौर पैनल के टर्मिनलों से कनेक्ट करें।

• ऑसिलोस्कोप पर TRIGGER विकल्प को सही ढंग से सेट करें, ताकि पैनल पर छाया के पारित होने के दौरान सभी वोल्टेज भिन्नता को रिकॉर्ड किया जा सके। मेरे मामले में समय विभाजन 5ms में थे और पैमाने में वोल्टेज विभाजन 500mv थे। शून्य वोल्टेज की रेखा को नीचे की ओर समायोजित करना पड़ा ताकि सभी भिन्नताएं फिट हो सकें। ट्रिगर थ्रेशोल्ड को प्रारंभिक स्थिर वोल्टेज के ठीक नीचे रखा गया था।

• वस्तु की लंबाई और पैनल के सक्रिय क्षेत्र की लंबाई को मापें, उन्हें जोड़ें और गति की गणना के लिए इसे लिख लें।

• पिंड को 1 मी की ऊंचाई से गिराएं ताकि उसकी छाया लालटेन द्वारा प्रक्षेपित प्रकाश की किरण को बाधित करे।

• समय पैमाने पर आस्टसीलस्कप कर्सर के साथ वोल्टेज भिन्नता के समय को मापें।

• आस्टसीलस्कप में मापे गए समय के बीच पहले की गई लंबाई के योग को विभाजित करें।

• सैद्धांतिक गणना के साथ मूल्य की तुलना करें और निष्कर्ष पर पहुंचें (उन संभावित कारकों को ध्यान में रखें जो माप में त्रुटियों का परिचय देते हैं)।

प्राप्त परिणाम: तस्वीर देखें

चरण 7: प्रयोग के कुछ नोट्स:

• प्राप्त परिणाम सिद्धांत के अनुरूप सही प्रतीत होते हैं।

• इस प्रयोग के लिए चयनित वस्तु आदर्श नहीं है, मैं इसे दूसरों के साथ दोहराने की योजना बना रहा हूं जो एक बेहतर परिभाषित छाया पेश कर सकते हैं और जो गिरावट के दौरान संभावित घुमावों से बचने के लिए सममित हैं।

• पैनल-ट्यूब और लालटेन को अलग-अलग टेबलों पर रखना आदर्श होता, जिससे खाली जगह खाली रह जाती।

• प्रयोग को कई बार दोहराया जाना चाहिए, माप में त्रुटियों के संभावित कारणों को नियंत्रित करने का प्रयास करना चाहिए और अधिक विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए सांख्यिकीय विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए।

इस परियोजना के लिए सामग्री और उपकरणों के सुझाव: हालांकि मेरा मानना है कि कोई भी डिजिटल ऑसिलोस्कोप, प्रकाश स्रोत और सौर पैनल काम कर सकता है, यहां वे हैं जिनका मैं उपयोग करता हूं।

ध्यान आस्टसीलस्कोप

सौर पेनल

मशाल

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मुझे आपकी टिप्पणियों, प्रश्नों और सुझावों की प्रतीक्षा रहेगी।

धन्यवाद और मेरी अगली परियोजनाओं के साथ बने रहें।