Комплект для изучения основ механики, пневматики и возобновляемых источников энергии

Рекомендуется для:

• Основное общее образование: 5–9 классы
• Среднее общее образование: 10–11 классы
• Дополнительное образование (инженерно-техническое)
• Возраст обучающихся: от 15 лет
• Количество на кабинет: 1 комплект
• Язык программирования: JavaScript (Node.js, HTML, CSS)

Важно:

• Российское производство: Внесен в реестр пром. продукции РФ (№ 10327265).
• Одобрено Минпросвещения: Входит в перечень учебного оборудования для школ (Приказ №838 от 28.11.2024).
• Компьютер в комплект не входит!

Назначение:

Комплексная учебная платформа в виде собранной настольной модели дома с жилым и технологическими модулями. Предназначена для практического исследования, проектирования, программирования и оптимизации реальных инженерных систем с использованием современных технологий.

Ключевые возможности модели:

1. Энергетика и климат-контроль:

   • Автоматическое поддержание заданной температуры в жилом модуле.
   • Накопление тепла (солнечная энергия / встроенный нагреватель) и анализ теплопотерь.
   • Анализ энергопотребления при разных режимах работы.
   • Накопление электроэнергии (аккумулятор) и работа в автономном режиме.
   • Оценка эффективности ВИЭ (солнечная панель, модель ветрогенератора), влияние внешней среды и потребителей на запас энергии.

2. Автоматизация и IoT:

   • Моделирование системы охраны и контроля доступа.
   • Создание и оптимизация алгоритмов работы (минимизация энергопотребления, прогнозирование).
   • Управление и мониторинг через Web-интерфейс по Wi-Fi (концепция «Интернет вещей» - IoT).

3. Программирование: Разработка ПО на JavaScript с использованием фреймворка Node.js (HTML+CSS) для реализации логики работы всех систем.

Области знаний и применение:

• Физика: Термодинамика, механика жидкостей и газов (пневматика), электротехника, возобновляемые источники энергии.
• Информатика: Программирование (JavaScript, Node.js), Web-технологии (HTML, CSS), системное администрирование, IoT.
• Робототехника и автоматика: Системы с обратной связью, датчики, исполнительные механизмы, алгоритмы управления.
• Экология и энергосбережение: Анализ эффективности ВИЭ, оптимизация энергопотребления.
• Проектная деятельность: Комплексные междисциплинарные проекты.
• Профориентация: Инженерные, IT, энергетические специальности.

Чему научится учащийся:

• Инженерное проектирование: Принципы построения и оптимизации реальных систем (отопление, энергоснабжение, охрана).
• Программирование и IoT: Практические навыки программирования на JS/Node.js для управления физическими устройствами, создание Web-интерфейсов, работа с облачными концепциями (IoT).
• Работа с датчиками и автоматикой: Применение сенсоров для контроля среды, управление исполнительными устройствами, построение систем с обратной связью.
• Энергетика: Понимание принципов генерации, накопления, потребления и эффективного использования энергии, особенно от ВИЭ.
• Анализ данных: Сбор, обработка и интерпретация данных с датчиков для принятия решений.
• Командная работа: Реализация проектов в группах (3-5 человек).

Способ работы:

• Индивидуально, в парах, проектными командами (3-5 человек).
• Управление и мониторинг: Через Web-интерфейс по Wi-Fi с любого устройства в локальной сети.
• Гибкость: От исследования готовых функций до разработки собственных сложных алгоритмов.

Состав комплекта:

1. Собранная модель "Умного дома" (корпус, элементы крепления).

2. Электроника и управление:

   • Микрокомпьютер (вычислительное ядро).
   • Плата силовой электроники, плата подключения ВИЭ, блок реле.
   • Понижающий преобразователь напряжения.
   • Аккумулятор с платой защиты.
   • Флеш-накопитель с ПО.

3. Источники и потребители энергии:

   • Панель солнечной батареи.
   • Модель ветрогенератора.
   • Внешний блок питания, внешний осветитель.

4. Сенсоры и исполнительные устройства:

   • Комплект датчиков (температура, освещенность и др.).
   • Комплект исполнительных механизмов (нагреватель, сервоприводы и др.).
   • Комплект элементов гидравлической/пневматической схемы.

5. Методическое обеспечение на русском языке: Руководство по эксплуатации, настройке микрокомпьютера, рекомендации по эксплуатации и настройке ПО.

Образовательные результаты:

• Формирование компетенций в области автоматизации, энергетики и программирования.
• Развитие инженерного, системного и алгоритмического мышления.
• Практическое понимание принципов устойчивого развития и энергоэффективности.
• Подготовка к обучению по инженерным и IT-специальностям.
• Реализация требований ФГОС ООО и СОО в части проектной, метапредметной деятельности и профориентации.

Идеально для: Кабинетов физики, информатики, технологии, центров молодежного инновационного творчества (ЦМИТ), кружков робототехники, инженерии и программирования.