İki Düğmeli Zil Devresi

Materyal Oluşturma (Her ekip için)

Gerekli malzemeler

• Geri dönüştürülebilir malzemeleri ayırmak için dört küçük kutu veya karton kutu
• Kırık karton kutular veya diğer karton tabakalar
• Kağıt rulosu (sarma, sanat) veya raf astarı sayfaları (taşıma bandı için kullanılır)
• Gevşek ağ

Opsiyonel Malzemeler

• Fanlar veya saç kurutma makineleri
• Merdiven veya basamaklı tabure (oluklar vb. İçin yükseklik değişikliklerine izin vermek için)
• Manyetik çubuklar veya diğer büyük mıknatıslar

Test Malzemeleri

• Büyük bir geri dönüşüm kutusu veya kutusunda çeşitli temiz, kuru geri dönüştürülebilir malzemeler (plastik, cam, metal / alüminyum kutular ve kağıt)
• Uzun masa veya yan yana yerleştirilmiş birkaç kısa masa

Malzemeler

• Büyük bir geri dönüşüm kutusu veya kutusunda çeşitli temiz, kuru geri dönüştürülebilir malzemeler (plastik, cam, metal / alüminyum kutular ve kağıt)
• Uzun masa veya yan yana yerleştirilmiş birkaç kısa masa

İşlem

Tasarımı uzun bir masaya (veya birkaç kısa masaya) yerleştirin, tasarıma geri dönüştürülebilir malzemeler ekleyin ve her tasarımın geri dönüştürülebilir malzemeleri ayrı kutularda ne kadar iyi sıraladığını belgeleyin.

Tasarım Yarışması

Siz, ön ve arka kapıdaki kapı zillerinin hem zili hem de kapı zilini nasıl çaldığını simüle edecek iki düğmeli sesli uyarı devresi geliştirme şeması çizme zorluğuna sahip bir mühendis ekibisiniz.

Kriterler

• Şematik çizmeli.
• Buzzer, bir kapı zilinin nasıl çaldığını simüle etmelidir.

Kısıtlamalar

• Yalnızca sağlanan malzemeleri kullanın.

1. Sınıfı 3-4 kişilik takımlara ayırın.
2. İki Düğmeli Zil Devresi çalışma sayfasının yanı sıra eskiz tasarımları için bazı kağıt sayfalarını da dağıtın.
3. Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın. Bir kapı zilinin nasıl çalıştığını tartışın. Öğrencilere göstermek için iki düğmeli sesli uyarı örneğine sahip olun.
4. Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin.
5. Her takıma malzemelerini sağlayın.
6. Öğrencilerin şematik bir diyagram çizmeleri ve iki düğmeli bir zil oluşturmaları gerektiğini açıklayın.
7. Tasarlamaları ve inşa etmeleri gereken süreyi duyurun (1 saat önerilir).
8. Zamanında kalmanızı sağlamak için bir zamanlayıcı veya çevrimiçi bir kronometre (geri sayım özelliği) kullanın. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Öğrencilere, görevde kalmaları için düzenli "zaman kontrolleri" verin. Mücadele ediyorlarsa, onları daha hızlı çözüme götürecek sorular sorun.
9. Öğrencilere, oluşturmaya başlamadan önce iki düğmeli sesli uyarı düzeninin şematik bir diyagramını çizmelerini söyleyin.
10. Takımlar tasarımlarını oluşturur.
11. D pil kullanarak sesli uyarı tasarımlarını test edin.
12. Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
13. Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.

Uzatma Fikri

Öğrenciler, bir sınıftan diğerine ulaşan iki düğmeli bir sesli uyarı devresi kurarlar! 

Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)

1. Buzzer'ın çalmasını sağlamak için birbirine bağlayabileceğiniz anahtar sayısında bir sınır var mı? Evet ise, neden? Hayır ise, neden olmasın?
2. Bu aynı devre konsepti, iki düğmeli (biri arabada ve biri garajda) bir garaj kapısı açacağı için işe yarar mı? Niye ya? Neden olmasın?

Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.

Basit Devre Nedir? 

Basit Devre Basit bir devre, işleyen bir elektrik devresini tamamlamak için gerekli olan en az üç elemandan oluşur: bir elektrik kaynağı (akü), üzerinde elektriğin aktığı bir yol veya iletken (tel) ve herhangi bir cihaz olan bir elektrik direnci (lamba). çalışması için elektriğe ihtiyaç duyar. Aşağıdaki resimde bir pil, iki kablo, bir anahtar ve bir ampul içeren basit bir devre gösterilmektedir. Elektrik akımı, pilin yüksek potansiyel (+) terminalinden ampulün içinden geçerek (yanar) ve tekrar negatif (-) terminale, anahtar açık konumdayken sürekli bir akışta olur, böylece akım olabilir. akış.

Basit Bir Devrenin Şematik Diyagramı  

Aşağıda, pil, anahtar ve ampul için elektronik sembolleri gösteren basit devrenin şematik bir diyagramı bulunmaktadır.

Anahtar Simülasyonu 

Bir Telin Bağlantısını Keserek veya Kalem Ekleyerek Anahtar Simülasyonu

Basit bir devrede bir anahtarı simüle etmenin birkaç yolu vardır. Kabloyu ampulden basitçe çıkarmak ve değiştirmek bir anahtar görevi görebilir. Bir başka basit geçiş, tellerden birinin ucunu bir lastik bant kullanarak bir kalemin silgi ucuna takarak yapılabilir. Daha sonra kalemin diğer ucuna başka bir lastik bant takın ve diğer ucu bağlantı kablosunun üstüne ve ardından bağlantı kablosunun üzerine koyarak bir anahtar oluşturmuş olursunuz. Alüminyum folyo, saç tokası, ataç, kağıt tutturucu ve bazı metal kalemler gibi diğer iletken türleri de anahtar tasarımında kullanılabilir.

Önerilen Kaynaklar

• Vızıltı Kapalı! Kendi Elektronik Kapı Zilinizi Yapın (Troll Doç., ISBN: 0816761965)
• DK Görgü Tanığı Serisi: Elektrik (ISBN: 0751361321)
• Görgü tanığı Elektrik, Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
• Bilim Nasıl Çalışır, yazan Judith Hann (Okuyucu Özeti, ISBN: 0762102497)

Yazma aktivitesi

Elektrikli bir cihazı (garaj kapısı, merdiven lambası, elektrik prizine takılı bilgisayar) çalıştıran iki düğmenin (anahtar) diğer örneklerini açıklayan bir makale veya paragraf yazın. Bu devrelerin buzzer örneğinden farkı nedir?

Müfredat Çerçevelerine Uyum

Not: Bu serideki ders planları, aşağıdaki standartlardan bir veya daha fazlasıyla uyumludur:

• S. Fen Bilimleri Eğitimi Standartları (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Yeni Nesil Bilim Standartları (http://www.nextgenscience.org/)
• Uluslararası Teknoloji Eğitimi Derneği'nin Teknolojik Okuryazarlık Standartları (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Ulusal Matematik Öğretmenleri Konseyi'nin Okul Matematiği İlkeleri ve Standartları (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S.Matematik için Ortak Çekirdek Eyalet Standartları (http://www.corestandards.org/Math)
• Bilgisayar Bilimleri Öğretmenleri Derneği K-12 Bilgisayar Bilimleri Standartları (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler
• Bilimsel sorgulamayı anlama

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

• Işık, ısı, elektrik ve manyetizma

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilim ve teknolojiyi anlamak

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler
• Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

• Enerji transferi

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar

Yeni Nesil Bilim Standartları 3-5. Sınıflar (8-11 Yaş)

Enerji      

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 4-PS3-4. Enerjiyi bir formdan diğerine dönüştüren bir cihazı tasarlamak, test etmek ve iyileştirmek için bilimsel fikirler uygulayın.

Yeni Nesil Bilim Standartları 3-5. Sınıflar (8-11 Yaş)

Mühendislik tasarımı

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 3-5-ETS1-1. Başarı için belirlenmiş kriterler ve malzemeler, zaman veya maliyet üzerindeki kısıtlamaları içeren bir ihtiyacı veya isteği yansıtan basit bir tasarım problemi tanımlayın.
• 3-5-ETS1-2. Sorunun kriterlerini ve kısıtlamalarını her birinin ne kadar iyi karşılayacağına bağlı olarak bir soruna birden çok olası çözüm üretin ve karşılaştırın.

Yeni Nesil Bilim Standartları 6-8. Sınıflar (11-14 Yaş)

Mühendislik tasarımı

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• MS-ETS1-2, problemin kriterlerini ve kısıtlamalarını ne kadar iyi karşıladıklarını belirlemek için sistematik bir süreç kullanarak rakip tasarım çözümlerini değerlendirin.

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Dizayn

• Standart 8: Öğrenciler tasarımın niteliklerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 9: Öğrenciler bir mühendislik tasarımı anlayışı geliştireceklerdir.

Standart 10: Öğrenciler sorun giderme, araştırma ve geliştirme, icat ve yenilik ve problem çözmede deney yapmanın rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.

Ekip olarak çalışarak, ön ve arka kapıdaki kapı zillerinin hem zili hem de kapı zilini nasıl çaldığını simüle edecek iki düğmeli bir zil devresi geliştirmeniz gerekir. 

1. Ekibinize sağlanan Öğrenci Referans sayfalarını okuyun.
2. Aşağıdaki iki düğmeli buzzer kurulumunun şematik bir diyagramını çizin.
3. Takımınız uygun bir şemaya sahip olduğunda, devrenizi öğretmeniniz tarafından sağlanan parçalarla (kablo, pil, iki düğme (anahtarlar) ve zil) oluşturun.
4. Bu öğrenci çalışma yaprağında aşağıdaki soruları cevaplayın.
5. Oluşturulduktan sonra grubunuzun tasarımını sınıfa sunar.

Aşağıdaki kutuya iki düğmeli buzzer devre tasarımının şemasını çizin.

Buzzer'ın çalmasını sağlamak için birbirine bağlayabileceğiniz anahtar sayısında bir sınır var mı? Evet ise, neden? Hayır ise, neden olmasın?

Bu aynı devre konsepti, iki düğmeli (biri arabada ve biri garajda) bir garaj kapısı açacağı için işe yarar mı? Niye ya? Neden olmasın?

Gelişmiş fikir — bir sınıftan diğerine ulaşan iki düğmeli sesli uyarı devresi kurun!