ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΚΥΠΡΟΥ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΛΕΥΚΩΣΙΑ

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ (Βιβλίο Εργασιών - Σημειώσεις) Δοκιμαστική έκδοση 2013 Συγγραφή: Γιώργος Κουτσίδης Β.Δ. A, Μάριος Κυπριανού, Ανδρέας Β. Λοΐζου, Καλλιόπη Μαυρογιάννη, Καθηγητές Σχεδιασμού και Τεχνολογίας / Τεχνολογίας Εποπτεία: Νίνος Ιωσηφίδης, Επιθεωρητής Σχεδιασμού και Τεχνολογίας / Τεχνολογίας Ανδρέας Τρακοσιής, Επιθεωρητής Σχεδιασμού και Τεχνολογίας / Τεχνολογίας Επιμέλεια έκδοσης: Γιώργος Κουτσίδης Β.Δ. Α Σχεδιασμός εξωφύλλου: Χρύσης Σιαμμάς, Λειτουργός Υπηρεσίας Ανάπτυξης Προγραμμάτων Συντονισμός έκδοσης: Χρίστος Παρπούνας, Συντονιστής Υπηρεσίας Ανάπτυξης Προγραμμάτων Έκδοση 2013 Εκτύπωση: Cassoulides Masterprinters ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΚΥΠΡΟΥ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ISBN: 978-9963-0-4606-5 Στο εξώφυλλο χρησιμοποιήθηκε ανακυκλωμένο χαρτί σε ποσοστό τουλάχιστον 50%, προερχόμενο από διαχείριση απορριμμάτων χαρτιού. Το υπόλοιπο ποσοστό προέρχεται από υπεύθυνη διαχείριση δασών. 1

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το βιβλίο εργασιών του Σχεδιασμού και Τεχνολογίας περιλαμβάνει γραπτές (Φύλλα Εργασίας - Φ.Ε.) και Πρακτικές Εργασίες (Π.Ε.) που στόχο έχουν την εμπέδωση της ύλης της Γ γυμνασίου μέσα από τα Νέα Αναλυτικά Προγράμματα. Εκδίδεται ως επιπρόσθετο βοήθημα για τους/τις καθηγητές/τριες που διδάσκουν το μάθημα, αλλά και για τους/τις μαθητές/τριες που καλούνται μέσα από μία δημιουργική και καινοτόμο διαδικασία να αποκτήσουν τις απαραίτητες γνώσεις, δεξιότητες και στάσεις, που θα τους επιτρέπουν να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν διάφορα προϊόντα, να ικανοποιούν διάφορες ανάγκες και να επιλύουν προβλήματα του ανθρώπινου περιβάλλοντος, όπως άλλωστε απαιτεί και η σύγχρονη κοινωνία μας. Ένα αξιόλογο στοιχείο του βιβλίου είναι ότι αντιμετωπίζει την τεχνολογία ως αναπόσπαστο στοιχείο του περιβάλλοντος στο οποίο ζούμε και προσφέρει στους/στις μαθητές/τριες ευκαιρίες εξοικείωσης με τα σύγχρονα τεχνολογικά μέσα. Σημειώνουμε ότι σε κάθε εργασία (Φ.Ε. / Π.Ε.) του βιβλίου, οι μαθητές/τριες γνωρίζουν από την αρχή τόσο το τι πρέπει να κάνουν όσο και το τι αναμένεται να μάθουν μέσα από την κάθε μια εργασία από τις επτά (7) ενότητες. Όλες οι εργασίες είναι κατάλληλα διαβαθμισμένες, ώστε να καλύπτουν όλα τα στάδια δυσκολίας, ξεκινώντας από απλές γνωσιολογικές ερωτήσεις και φτάνοντας σε πιο σύνθετες, που απαιτούν ποικίλες τεχνολογικές γνώσεις και κρίση για την επίλυσή τους. Τέλος, μέσα από το βιβλίο εργασιών της Γ Γυμνασίου καλλιεργείται η προσπάθεια επίλυσης καθημερινών προβλημάτων, αξιοποιώντας δεξιότητες σχεδιασμού, επικοινωνίας και χρήσης διάφορων υλικών για την επίτευξη λύσης, εφαρμόζοντας παράλληλα τη Διαδικασία Σχεδιασμού. Ευχαριστώ και συγχαίρω όλους όσους εργάστηκαν για την επιτυχή έκδοση του βιβλίου. Δρ Ζήνα Πουλλή Διευθύντρια Μέσης Εκπαίδευσης

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΒΙΒΛΙΟΥ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Ενότητα Σελίδες Τεχνολογία Υλικών Φ.Ε. 1 Νανοτεχνολογία 1 Σχεδιασμός Φ.Ε. 1 Ισομετρική Προβολή 2-4 Ενέργεια Φ.Ε. 1 Ηλιακός Θερμοσίφωνας 5-6 Συστήματα και Τεχνολογία Ελέγχου Φ.Ε. 1 Συστήματα και Τεχνολογία Ελέγχου: Σύστημα συναγερμού Φ.Ε. 2 Συστήματα και Τεχνολογία Ελέγχου: Ανάγκη Ποτίσματος Ηλεκτρισμός Φ.Ε. 1 Σταθεροί Αντιστάτες Φ.Ε. 2 Ημιαγωγοί (Δίοδος ανόρθωσης και Δίοδος φωτοεκπομπής) Φ.Ε. 3 Ημιαγωγοί (Τρανζίστορ και Ζεύγος ντάρλινγκτον) Φ.Ε. 4 Προβλήματα Π.Ε. 1 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ (pcb και μοντέλο εφαρμογής) Μηχανισμοί Φ.Ε. 1 Μηχανισμοί Οδοντοκίνηση Φ.Ε. 2 Μηχανισμοί με Οδοντοτροχούς Φ.Ε. 3 Εφαρμογές Μηχανισμών 7-8 9 10 11 12-13 14-15 16-21 22-23 24-25 26 Κατασκευαστικά Συστήματα Π.Ε. 1 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (πύργος) 27-28 Τετράδιο μαθητή/τριας

60

Νανοτεχνολογία Φ.Ε. 1 Τι θα κάνετε: 1. Να μελετήστε και να σχολιάσετε το άρθρο Τσιπ για μαθητές και σχολικό. Τι θα μάθετε: 1. Τη σημασία της εξέλιξης των υλικών. Να διαβάσετε το πιο κάτω άρθρο και να σχολιάσετε. Εφημερίδα, ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ Τσιπ για μαθητές και σχολικό Έως το τέλος του έτους φιλοδοξούν ερευνητές του Ινστιτούτου Μεταφορών ότι θα διατεθεί στην αγορά εφαρμογή (μικροτσίπ ενσωματωμένο στα ρούχα μαθητών/τριών) η οποία θα ενημερώνει τους γονείς, μέσω κινητού τηλεφώνου, πότε επιβιβάζεται και αποβιβάζεται το παιδί τους από το σχολικό. Στόχος των ερευνητών είναι με τη χρήση μιας σειράς τεχνολογιών να καταστεί εφικτή η παρακολούθηση όλης της πορείας του παιδιού από το σπίτι προς το σχολείο και αντίστροφα. Κάθε χρόνο χάνουν τη ζωή τους 250 παιδιά και τραυματίζονται 350.000 παιδιά σε όλη την Ευρώπη πηγαίνοντας προς το σχολείο και επιστρέφοντας από αυτό. «Στην πλειονότητα των περιπτώσεων τα ατυχήματα δεν σημειώνονται όταν τα παιδιά είναι μέσα στο σχολικό, αλλά στην προσπάθειά τους να φτάσουν στο σχολικό ή κατά την επιβίβαση και αποβίβαση». (Αλεξάνδρα Κασσίμη, http://news.kathimerini.gr) Πρόβλημα «Ένα μικροσκοπικό δημιούργημα της νανοτεχνολογίας στο μπουφάν ενός μαθητή σίγουρα θα ήταν πολύ χρήσιμο. Τί συνέπειες, όμως, θα είχε αυτό, εάν ενσωματωνόταν στα ρούχα κάθε πολίτη;». Σχολιάστε 1

Τι θα κάνετε: 1. Να σχεδιάσετε σε ισομετρική προβολή τα πιο κάτω αντικείμενα, στην κλίμακα που αναφέρεται. 1. Να αναγνωρίσετε τη μέθοδο σχεδίασης των πιο κάτω: Ισομετρική Προβολή Φ.Ε. 1 Τι θα μάθετε: 1. Να χρησιμοποιείτε σωστά την ισομετρική προβολή για τη σχεδίαση απλών αντικειμένων. 30 o 30 o 30 o 30 o Στα σχέδια τοποθετούμε πάντα τις διαστάσεις σε χιλιοστά χωρίς να αναγράφουμε τη μονάδα μέτρησης. 2. Να σχεδιάσετε σε ισομετρική προβολή το πιο κάτω σχήμα. 15 15 ΚΛΙΜΑΚΑ 1:1 2

15 25 55 3. α) Να σχεδιάσετε στο ισομετρικό πλέγμα την ισομετρική προβολή της πιο κάτω μολυβοθήκης, σε κλίμακα 1:1. β) Να συμπληρώσετε στο πιο πάνω ισομετρικό πλέγμα το κουτί σημειώσεων, όπως φαίνεται στην εικόνα. 3

4. α) Να συμπληρώσετε σε ελεύθερη σχεδίαση (χωρίς γεωμετρικά όργανα και ισομετρικό χαρτί), χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ισομετρικής προβολής, τα πιο κάτω γράμματα του αλφαβήτου (Τ, Ε, Ρ). β) Να σχεδιάσετε σε ελεύθερη σχεδίαση (χωρίς γεωμετρικά όργανα και ισομετρικό χαρτί), χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ισομετρικής προβολής, τα πιο κάτω γράμματα του αλφαβήτου: 4

Τι θα κάνετε: 1. Να ερευνήσετε το σύστημα του ηλιακού θερμοσίφωνα. Ηλιακός Θερμοσίφωνας Φ.Ε. 1 Τι θα μάθετε: 1. Να περιγράφετε τους τρόπους λειτουργίας τεχνολογικών προϊόντων και συστημάτων, που συμβάλλουν στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Ερωτήσεις (Να υπογραμμίσετε το σωστό) 1. Ο ηλιακός θερμοσίφωνας χρησιμοποιεί τον ήλιο ως βασική πηγή ενέργειας για το ζέσταμα του νερού. (α) ΣΩΣΤΟ (β) ΛΑΘΟΣ 2. Η κλίση του ηλιακού συλλέκτη πρέπει να είναι 90 ο για την καλύτερη απόδοση ενός συστήματος ηλιακού θερμοσίφωνα. (α) ΣΩΣΤΟ (β) ΛΑΘΟΣ 3. Διακρίνουμε δύο είδη ηλιακών θερμοσιφώνων ανάλογα με το κύκλωμα κυκλοφορίας του θερμαινόμενου μέσου, τον τύπο του ανοικτού κυκλώματος και του κλειστού κυκλώματος. (α) ΣΩΣΤΟ (β) ΛΑΘΟΣ 4. Ο καλύτερος προσανατολισμός για την τοποθέτηση των ηλιακών συλλεκτών ενός συστήματος ηλιακού θερμοσίφωνα είναι ο: (α) ανατολικός (β) δυτικός (γ) βόρειος (δ) νότιος 5. Ένας ηλιακός θερμοσίφωνας για να θεωρείται αξιόπιστος πρέπει να έχει τουλάχιστον δήλωση συμμόρφωσης: (α) ETL (β) CE (γ) BBB (δ) MCS Ερωτήσεις ανάπτυξης θέματος 6. Να ονομάσετε τα δύο βασικά μέρη ενός ηλιακού θερμοσίφωνα και να περιγράψετε τη λειτουργία του. 5

7. Να γράψετε δύο πλεονεκτήματα του ηλιακού θερμοσίφωνα. 8. Συμφωνείτε ή διαφωνείτε με την πιο κάτω άποψη; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. «Ο ηλιακός θερμοσίφωνας είναι ένα από τα "καθαρότερα" και αποδοτικότερα συστήματα που χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.» 9. α) Ένας ηλιακός θερμοσίφωνας διπλής ενέργειας λειτουργεί εκμεταλλευόμενος είτε την ηλιακή ενέργεια είτε το ηλεκτρικό ρεύμα. (i) ΣΩΣΤΟ (ii) ΛΑΘΟΣ β) Να υποθέσετε ότι σε ένα σπίτι ο ηλιακός θερμοσίφωνας λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα, για μια ώρα ημερησίως. Να υπολογίσετε τη μηνιαία κατανάλωση του Δεκεμβρίου και το μηνιαίο κόστος κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος, αν γνωρίζετε τα πιο κάτω: Κόστος ηλ. ρεύματος ανά kwh 30 σεντ/ kwh Συσκευή Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας (χωρητικότητας 80 λίτρων / 50 ο C) Ισχύς συσκευής (W) Κατανάλωση για 1 ώρα (kwh) Χρόνος λειτουργίας ηλ. θερμοσίφωνα τον μήνα Δεκέμβριο 4000 4 31 ώρες Μηνιαία Κατανάλωση Δεκεμβρίου (kwh) Μηνιαίο Κόστος ( ) 10. Να γράψετε έρευνα (ή να δημιουργήσετε αφίσα) με θέμα τα "Τεχνολογικά προϊόντα και συστήματαπου συμβάλλουν στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας". 6

Τι θα κάνετε: 1. Να συμπληρώσετε το φύλλο εργασίας εξομοιώσεις λειτουργίας κατασκευής. Συστήματα και Τεχνολογία Ελέγχου Φ.Ε. 1 Σύστημα συναγερμού (Home Security) Τι θα μάθετε: 1. Τη σημασία και τον ρόλο της ρομποτικής στη βιομηχανία. 2. Να ετοιμάζετε απλά προγράμματα ελέγχου με τη βοήθεια λογισμικού. 3. Να πραγματοποιείτε διασυνδέσεις με τον Η.Υ. που να λειτουργούν με βάση δικά σας διαγράμματα. Πρόβλημα: Χρειάζομαι ένα σύστημα συναγερμού που να με ειδοποιεί με ήχο όταν παραβιαστεί η πόρτα εισόδου του σπιτιού ή τα παράθυρα. Δεδομένα: Έξοδος Ήχου έξοδος/output 1 Έλεγχος παραβίασης πόρτας εισόδου είσοδος /input 1 2 3 1 Έλεγχος παραβίασης αριστερού παραθύρου είσοδος/input 2 4 Έλεγχος παραβίασης δεξιού παραθύρου είσοδος/input 3 Διακόπτης επανεκκίνησης συστήματος συναγερμού, Reset είσοδος/input 4 Πορεία Επίλυσης προβλήματος: 1. Να δημιουργήσετε το πιο κάτω διάγραμμα χρησιμοποιώντας λογισμικό εξομοίωσης.. Διάγραμμα 1: Συναγερμός πόρτας 2. α) Αφού κάνετε το πιο πάνω διάγραμμα, από τη γραμμή μενού του προγράμματος να επιλέξετε: Simulation Soft Systems Home Security β) Να τρέξετε το διάγραμμα επιλέγοντας από τη γραμμή μενού του προγράμματος Simulation Run ή να επιλέξετε το εικονίδιο Να συμπληρώσετε τα κενά i) Να ανοίξετε/να παραβιάσετε την πόρτα (κάνοντας κλικ σε αυτήν). Τι παρατηρείτε να συμβαίνει;..... ii) Πότε σταματά ο συναγερμός; 7

3. Να συνδέσετε στο κουτί ελέγχου έναν ωστικό διακόπτη στην είσοδο 1 (πόρτα), έναν ωστικό διακόπτη στην είσοδο 4 (Reset) και έναν βομβητή στην έξοδο 1. Να τρέξετε το διάγραμμα και να δοκιμάσετε: α) να πιέσετε τον ωστικό διακόπτη/είσοδος 1. Τι παρατηρείτε; β) να πιέσετε τον ωστικό διακόπτη/είσοδος 4. Τι παρατηρείτε; 4. α) Να προσθέσετε στο διάγραμμα 1, τις κατάλληλες εντολές έτσι που να ηχεί ο συναγερμός όχι μόνο όταν παραβιαστεί η πόρτα, αλλά και όταν παραβιαστεί το αριστερό κάτω παράθυρο (είσοδος 2) ή το δεξιό κάτω παράθυρο (είσοδος 3). β) Να συμπληρώσετε την τροποποίησή σας στο διάγραμμα 2: ; ; Διάγραμμα 2: Σύστημα συναγερμού γ) Αφού επιλέξετε Simulation Soft Systems Home Security, i) να τρέξετε το διάγραμμα 2, ii) να παρατηρήσετε και να περιγράψετε το αποτέλεσμα 8

Τι θα κάνετε: 1. Να συμπληρώσετε το φύλλο εργασίας εξομοιώσεις λειτουργίας κατασκευής. Συστήματα και Τεχνολογία Ελέγχου Φ.Ε. 2 Ανάγκη Ποτίσματος Τι θα μάθετε: 1. Τη σημασία και τον ρόλο της ρομποτικής στη βιομηχανία. 2. Να ετοιμάζετε απλά προγράμματα ελέγχου με τη βοήθεια λογισμικού. 3. Να πραγματοποιείτε διασυνδέσεις με τον Η/Υ που να λειτουργούν με βάση δικά σας προγράμματα. Πρόβλημα: Χρειάζομαι ένα σύστημα ελέγχου υγρασίας μιας γλάστρας (είσοδος 1), το οποίο να με ειδοποιεί όταν το φυτό θέλει πότισμα (έξοδος 1). 1. Να αναλύσετε το σύστημα. Είσοδος Επεξεργασία Έξοδος ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ 2. Να σχεδιάσετε πιο κάτω το διάγραμμα που επιλύει το πρόβλημα. 3. Να τρέξετε το διάγραμμα που δημιουργήσατε: α) Συνδέοντας στη συσκευή ελέγχου την απαιτούμενη είσοδο(1) και έξοδο(1). β) Χρησιμοποιώντας το διαδραστικό παράθυρο Φυτώριο/ Plant Care (Να επιλέξετε Simulation Soft Systems Plant Care) 9

Τι θα κάνετε: 1. Να αναγνωρίζετε την τιμή αντίστασης των αντιστατών, χρησιμοποιώντας τον κώδικα χρωμάτων και το πολύμετρο. Σταθεροί Αντιστάτες Φ.Ε. 1 Τι θα μάθετε: 1. Να χρησιμοποιείτε τον πίνακα με τον κώδικα χρωμάτων και το πολύμετρο για να αναγνωρίζετε την τιμή αντίστασης των αντιστατών. Δεδομένα Μορφή Σύμβολο Μονάδες μέτρησης 1 kω = 1000 Ω ή 10 3 Ω 1 ΜΩ = 1 000 000 ή 10 6 Ω π.χ. R = 3200 Ω = 3,2 kω Σημ.: Ο δακτύλιος σφάλματος να βρίσκεται πάντοτε στα δεξιά, όταν διαβάζεται η τιμή του αντιστάτη. δακτύλιος ακρίβειας / σφάλματος [χρυσό, ασημί] 1. Να αναγνωρίσετε την τιμή αντίστασης των αντιστατών, χρησιμοποιώντας τον πίνακα με τον κώδικα χρωμάτων και το πολύμετρο. 1 ος δακτύλιος 1 ο ψηφίο Υπολογισμός αντίστασης με τον κώδικα χρωμάτων 2 ος 3 ος 4 ος δακτύλιος δακτύλιος δακτύλιος 2 ο ψηφίο μηδενικά σφάλμα Τιμή αντίστασης & Ποσοστό σφάλματος Ένδειξη πολυμέτρου μπλε 6 γκρίζο 8 κόκκινο 00 Χρυσό ± 5% 6 800 Ω ± 5% ή 6,8 kω ± 5% 6,54 kω πορτοκαλί άσπρο καφέ χρυσό κόκκινο κόκκινο κόκκινο χρυσό καφέ πορτοκαλί κόκκινο ασημί 2. Να βρείτε τα χρώματα των αντιστατών με τις πιο κάτω τιμές: 1 ος δακτύλιος 2 ος δακτύλιος 3 ος δακτύλιος 4 ος δακτύλιος (παράδειγμα) 4,7 kω ± 5% = 4 700 Ω (4) κίτρινο (7) ιώδες (00) κόκκινο (± 5%) χρυσό 47 kω ± 5% =... Ω... 1 ΜΩ ±10% =... Ω.... 10

Ημιαγωγοί (Δίοδος ανόρθωσης και Δίοδος φωτοεκπομπής) Φ.Ε. 2 Τι θα κάνετε: 1. Να συνδέσετε ημιαγωγούς σε απλά ηλεκτρικά κυκλώματα και να παρατηρήσετε τη λειτουργία των κυκλωμάτων. Τι θα μάθετε: 1. Να συνδέετε ημιαγωγούς σε απλά ηλεκτρικά κυκλώματα ανάλογα με τη λειτουργία που θέλετε να επιτελούν. Δίοδος ανόρθωσης ΜΟΡΦΗ Άνοδος A (+) K (-) Κάθοδος ΣΥΜΒΟΛΟ 1. α) Να συναρμολογήσετε το κύκλωμα Σχ. Δ/1. Η άνοδος (+) να συνδέεται με τον θετικό πόλο της μπαταρίας, όπως φαίνεται και στο κύκλωμα. β) Να κλείσετε τον διακόπτη. Παρατήρηση/Συμπέρασμα: α) Η λάμπα β) Όταν η δίοδος συνδέεται όπως περιγράφεται πιο πάνω, τότε αυτή. (επιτρέπει/δεν επιτρέπει) τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. 2. α) Να αντιστρέψετε τώρα τη σύνδεση της διόδου (Σχ. Δ/2). Η κάθοδος (-) να συνδεθεί με τον θετικό πόλο της μπαταρίας. β) Να κλείσετε τον διακόπτη. Παρατήρηση/Συμπέρασμα: α) Η λάμπα. β) Όταν η δίοδος συνδέεται όπως περιγράφεται πιο πάνω, τότε αυτή.... (επιτρέπει/δεν επιτρέπει) τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Σχ. Δ/1 Σχ. Δ/2 Δίοδος φωτοεκπομπής ΜΟΡΦΗ K (-) Άνοδος A (+) ΣΥΜΒΟΛΟ K (-) Κάθοδος A (+) 1. Να συναρμολογήσετε τα πιο κάτω κυκλώματα. Να κλείσετε τον διακόπτη και να παρατηρήσετε πότε εκπέμπει φως η δίοδος φωτοεκπομπής (LED). (α) Τι παρατηρείτε; (β) Η δίοδος φωτοεκπομπής (LED) μόνο όταν η σύνδεση είναι αυτή που απεικονίζεται στο κύκλωμα.. (α / β). Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι η δίοδος φωτοεκπομπής επιτρέπει τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος προς.. και μόνον κατεύθυνση, από προς... 11

Ημιαγωγοί (Τρανζίστορ και Ζεύγος ντάρλινγκτον) Τι θα κάνετε: 1. Να συνδέσετε ημιαγωγούς σε απλά ηλεκτρικά κυκλώματα και να παρατηρήσετε τη λειτουργία των κυκλωμάτων. Φ.Ε. 3 Τι θα μάθετε: 1. Να συνδέετε ημιαγωγούς σε απλά ηλεκτρικά κυκλώματα ανάλογα με τη λειτουργία που θέλετε να επιτελούν. Τρανζίστορ ΜΟΡΦΗ ΣΥΜΒΟΛΟ 1. Να συναρμολογήσετε το κύκλωμα (Σχ.1). Να κλείσετε τον διακόπτη μοχλού μίας θέσης. Παρατήρηση / Συμπέρασμα: Η λάµπα.... Στην περίπτωση αυτή το τρανζίστορ συµπεριφέρεται ως (κλειστός/ανοικτός) διακόπτης που... (επιτρέπει/δεν επιτρέπει) τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα. Σχ.1 2. Να συνδέσετε έναν αντιστάτη 2,2 kω στη βάση του τρανζίστορ και στη συνέχεια, µεταξύ του αντιστάτη και της θετικής γραµµής (θετικού διαύλου) έναν ωστικό διακόπτη όπως δείχνει το κύκλωµα του Σχ. 2. α) Να κλείσετε τον διακόπτη μοχλού μίας θέσης. Τι παρατηρείτε; Η λάµπα β) Να πιέσετε τώρα τον ωστικό διακόπτη. Σχ.2 Τι παρατηρείτε; Όταν ο ωστικός διακόπτης είναι πιεσµένος, η λάµπα..... Όταν ο ωστικός διακόπτης δεν είναι πιεσµένος η λάµπα.. Συµπέρασµα: Η τροφοδότηση της βάσης του τρανζίστορ µε (µικρό) ρεύµα οδηγεί το τρανζίστορ σε αγωγιµότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα (µεγαλύτερο) ρεύµα να διέλθει από τον συλλέκτη προς τον εκποµπό και να ανάψει τη λάµπα. Στην κατάσταση αυτή το τρανζίστορ (η γραµµή C E) συµπεριφέρεται ως. (κλειστός/ανοικτός) διακόπτης. Ενώ όταν η ροή του ρεύµατος προς τη βάση δεν είναι ικανοποιητική (ή είναι µηδενική) τότε το τρανζίστορ (η γραµµή C E ) συµπεριφέρεται ως (κλειστός/ανοικτός) διακόπτης. 12

Ζεύγος Ντάρλινγκτον ΜΟΡΦΗ ΣΥΜΒΟΛΟ 3. Από το προηγούμενο κύκλωμα να αφαιρέσετε τον ωστικό διακόπτη και να τοποθετήσετε τα χέρια σας, όπως φαίνεται στο Σχ. 3. Να κλείσετε τον διακόπτη μοχλού μίας θέσης. Τι παρατηρείτε; Η λάμπα... Συμπέρασμα:...... 4. Στο προηγούμενο κύκλωµα να συνδέσετε ακόµη ένα τρανζίστορ, ώστε τα δύο τρανζίστορ BC108 και BFY51 να είναι συνδεδεµένα σε διάταξη Ντάρλινγκτον (Darlington), όπως φαίνεται στο Σχ.4. Να κλείσετε τον διακόπτη μοχλού μιας θέσης και να τοποθετήσετε ξανά τα χέρια σας. Τι παρατηρείτε; Σχ.3 Η λάμπα. Συμπέρασμα:........ Σχ.4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: α) Η τροφοδότηση της... του τρανζίστορ µε µικρό ηλεκτρικό ρεύµα, το οδηγεί σε αγωγιμότητα και τότε το τρανζίστορ συµπεριφέρεται ως κλειστός διακόπτης, που επιτρέπει τη ροή του...... από τον συλλέκτη προς τον εκποµπό. β) Το τρανζίστορ συµπεριφέρεται ως ανοιχτός διακόπτης, όταν η ροή του. προς τη δεν είναι ικανοποιητική (ή είναι µηδενική). γ) Με την τοποθέτηση επιπρόσθετου τρανζίστορ έχουµε συνδεσµολογία γνωστή ως...... δ) Το ηλεκτρικό ρεύµα που εισέρχεται στη βάση του πρώτου τρανζίστορ... από την ειδική συνδεσµολογία των δύο τρανζίστορ. 13

Τι θα κάνετε: 1. Να επιλύσετε τα προβλήματα, επιλέγοντας τις κατάλληλες εισόδους και εξόδους. Προβλήματα Φ.Ε. 4 Τι θα μάθετε: 1. Να σχεδιάζετε ηλεκτρονικά κυκλώματα για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων. 1 α) Να μελετηθούν τα παρακάτω προβλήματα και να συμπληρωθούν τα σχετικά κυκλώματα με τα κατάλληλα εξαρτήματα εισόδου και εξόδου, έτσι που να επιλύουν τα προβλήματα που περιγράφονται. β) Να δοκιμάσετε τη λειτουργία των προτεινόμενων κυκλωμάτων που λύνουν τα διάφορα προβλήματα. Μπορείτε να εξομοιώσετε τα κυκλώματα στον ηλεκτρονικό υπολογιστή χρησιμοποιώντας λογισμικό, αλλά και να τα δοκιμάσετε με τη βοήθεια των πειραματικών πινακίδων που διαθέτει το εργαστήριο. ΠΡΟΒΛΗΜΑ 1 Ένα εξωτερικό φωτιστικό κατοικίας ανάβει αυτόματα όταν νυχτώσει και σβήνει όταν ξημερώσει. ΠΡΟΒΛΗΜΑ 2 Μια λάμπα ανάβει όταν σε ένα θερμοκήπιο η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή (υπάρχει δηλαδή παγετός). 14

ΠΡΟΒΛΗΜΑ 3 Ένας βομβητής ηχεί όταν η στάθμη του νερού, σε ένα ντεπόζιτο το οποίο γεμίζει από μια διάτρηση, ξεπεράσει ένα προκαθορισμένο σημείο. Το σύστημα, χρησιμοποιείται για να ειδοποιεί κάποιον να απενεργοποιήσει την τουρμπίνα (αντλία) της διάτρησης. ΠΡΟΒΛΗΜΑ 4 Να εντοπίσετε και να περιγράψετε ένα δικό σας πρόβλημα. Να σχεδιάσετε και να δοκιμάσετε το κύκλωμα που επιλύει το πρόβλημα που περιγράψατε πιο πάνω. 15

Στάδιο - 1: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ (pcb και μοντέλο εφαρμογής) Π.Ε. 1 Αναγνώριση Ανάγκης / Προβλήματος Παράδειγμα: Ο Δήμαρχος και το Δημοτικό συμβούλιο, αποφάσισαν να ελέγξουν τον χρόνο λειτουργίας των φώτων της παιδικής χαράς που βρίσκεται κοντά στο σχολείο. Ο λόγος που τους ώθησε στην ενέργεια αυτήν, είναι ότι ο Δήμος πλήρωνε ψηλούς λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος για τον φωτισμό αυτού του πάρκου. Έτσι, αφού ερευνήθηκε το πρόβλημα, αποφάσισαν ότι πρέπει να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα το οποίο να επιτρέπει στα φώτα να ανάβουν από μόνα τους, μόνον όταν ο φυσικός φωτισμός δεν είναι ικανοποιητικός και να σβήνουν (αυτόματα ) όταν δεν χρειάζονται. α. Περιγραφή θέματος β. Προδιαγραφές - Περιορισμοί & Απαιτήσεις (Να συμπληρώσετε τα κενά μόνο όπου εφαρμόζεται) Λειτουργίες: Προδιαγραφές Ασφάλεια: Χρόνος κατασκευής: 16

Στάδιο - 2: Έρευνα Ανάγκης ή Προβλήματος α. Να ερευνήσετε τα πιο κάτω ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Να συμπληρώσετε τον πίνακα. Εξάρτημα Σύμβολο Ονομασία Φωτοαντιστάτης Είσοδος/ Επεξεργασία /Έξοδος Είσοδος Περιγραφή λειτουργίας Ανιχνεύει τη μεταβολή του φωτισμού που πέφτει στην επιφάνειά του. 17

Στάδιο - 3: Ανάπτυξη πιθανών Ιδεών/ Λύσεων Να συμπληρώσετε τα κύρια εξαρτήματα που θα χρησιμοποιούσατε για τη λύση του προβλήματός σας. Ανάπτυξη πιθανής ιδέας Λύση ΕΙΣΟΔΟΣ.. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΞΟΔΟΣ. Περιγραφή προτεινόμενης λύσης:.. Στάδιο - 4: Επιλογή και Ανάπτυξη καλύτερης ιδέας Να επιλέξετε την καλύτερη λύση και να σχεδιάσετε-εξομοιώσετε στην οθόνη του Η.Υ. με τη βοήθεια λογισμικού, το κύκλωμα που δίνει λύση στο πρόβλημά σας. Μπορείτε, επίσης, να το δοκιμάσετε, χρησιμοποιώντας τις πειραματικές πινακίδες του εργαστηρίου για να διαπιστώσετε αν λειτουργεί. Να τυπώσετε ή να σχεδιάσετε το τελικό κύκλωμά σας στον πιο κάτω χώρο. 18

Στάδιο - 5: Κατασκευαστικό σχέδιο Πορεία Κατασκευής Κατασκευαστικό σχέδιο μοντέλου (Να σχεδιάσετε μια πιθανή λύση (ιδέα) μοντέλου κατασκευής σας, όπου θα εφαρμοστεί η πλακέτα του κυκλώματός σας.) ΠΙΝΑΚΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩΝ Μία μπαταρία 9 V 19

Στάδιο - 6: Κατασκευή Πρωτοτύπου Εργάζομαι στο εργαστήριο του Σχεδιασμού και Τεχνολογίας με ΑΣΦΑΛΕΙΑ! Στάδιο - 7: Δοκιμή - Αξιολόγηση Πιστεύετε ότι η κατασκευή σας δίνει λύση στο πρόβλημα που θέσατε στο στάδιο ένα; (να περιγράψετε τη λειτουργία της κατασκευής) Τι δοκιμές έχετε κάνει και ποια τα πιθανά προβλήματα που εντοπίσατε; Άλλα σχόλια: 20

Στάδιο - 8: Επικοινωνία Λύσης Να παρουσιάσεις την κατασκευή σου (με λόγια, σκίτσο ή φωτογραφία): Να γράψεις σχόλια που πήρες για την κατασκευή σου. κατασκευή 21

Μηχανισμοί Οδοντοκίνηση Φ.Ε. 1 Τι θα κάνετε:. 1. Να χρησιμοποιήσετε το ανάλογο εποπτικό μέσο που υπάρχει στο εργαστήριο και να συμπληρώσετε τις παρατηρήσεις σας. Τι θα μάθετε: 1. Να αναγνωρίζετε τον κινούμενο και τον κινητήριο οδοντοτροχό. 2. Να εντοπίζετε τη φορά κίνησης στους μηχανισμούς με οδοντοτροχούς. 3. Να υπολογίζετε τις ταχύτητες εισόδου ή εξόδου στους μηχανισμούς με οδοντοτροχούς. ΔΕΔΟΜΕΝΑ 1. Μηχανισμός με δύο ίδιους συνεργαζόμενους οδοντοτροχούς. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ 1. Ο κινητήριος οδοντοτροχός είναι ο... 2. Ο κινούμενος οδοντοτροχός είναι ο... 3. Η ταχύτητα του κινούμενου οδοντοτροχού είναι ίση ή διαφορετική;.. 4. Να δείξετε τη φορά κίνησης του κινούμενου οδοντοτροχού στο σχήμα. 5. Οι βασικές λειτουργίες του μηχανισμού είναι: α.. β.. 2. Μηχανισμός με δύο άνισους συνεργαζόμενους οδοντοτροχούς. 1. Να δείξετε τη φορά κίνησης του κινούμενου οδοντοτροχού στο σχήμα. 2. Η ταχύτητα του κινούμενου οδοντοτροχού είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την ταχύτητα του κινητήριου;.. 3. Οι βασικές λειτουργίες του μηχανισμού είναι: α.. β.. γ.. 22

3. Μηχανισμός με τρεις συνεργαζόμενους οδοντοτροχούς. Ο ενδιάμεσος είναι πιο μικρός από τους άλλους δύο όμοιους οδοντοτροχούς. 1. Να σημειώσετε τη φορά της κίνησης του δεύτερου και του τρίτου οδοντοτροχού. 2. Η ταχύτητα του οδοντοτροχού Γ είναι μεγαλύτερη, μικρότερη ή ίση με την ταχύτητα του οδοντοτροχού Α;.. γιατί 3. Ο ενδιάμεσος οδοντοτροχός χρησιμοποιείται μόνο όταν.. ΠΡΟΒΛΗΜΑ Ο ηλεκτρικός μικροκινητήρας στον πιο κάτω μηχανισμό κινείται με ταχύτητα 6000 rpm (στροφές το λεπτό). Να υπολογίσετε την ταχύτητα με την οποία κινούνται οι τροχοί. 23

Μηχανισμοί με Οδοντοτροχούς Φ.Ε. 2 Τι θα κάνετε: 1. Να χρησιμοποιήσετε το ανάλογο εποπτικό μέσο που υπάρχει στο εργαστήριο και να συμπληρώσετε τις παρατηρήσεις σας. ΔΕΔΟΜΕΝΑ 1. Μηχανισμός ατέρμονα κοχλία και οδοντοτροχού. Τι θα μάθετε: 1. Να αναγνωρίζετε το κινούμενο και το κινητήριο εξάρτημα του κάθε μηχανισμού. 2. Να εντοπίζετε και να σχεδιάζετε τη φορά κίνησης σε κάθε μηχανισμό. 3. Να υπολογίζετε τις ταχύτητες εισόδου και εξόδου στον κάθε μηχανισμό. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ 1. Το κινητήριο μέρος του μηχανισμού είναι ο.. 2. Μπορεί να λειτουργήσει ο μηχανισμός με κινητήριο τον οδοντοτροχό;.. 3. Κάθε στροφή του ατέρμονα κοχλία περιστρέφει τον οδοντοτροχό. 4. Για να έχουμε μια πλήρη περιστροφή του οδοντοτροχού, πρέπει να περιστραφεί ο ατέρμονας κοχλίας.. στροφές. 5. Οι βασικές λειτουργίες του μηχανισμού είναι: α.. β.. ΠΡΟΒΛΗΜΑ Ο ηλεκτρικός μικροκινητήρας στον πιο κάτω μηχανισμό κινείται με ταχύτητα 6000 rpm (στροφές το λεπτό). Να υπολογίσετε την ταχύτητα με την οποία κινούνται οι τροχοί. 24

ΔΕΔΟΜΕΝΑ 2. Μηχανισμός ζεύγους οδοντοτροχού και οδοντωτού κανόνα. 3. Μηχανισμός οδοντοτροχών συνεργαζομένων με αλυσίδα. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ 1. Μπορεί να λειτουργήσει ο μηχανισμός με κινητήριο τον οδοντωτό κανόνα;.. 3. Μπορεί να λειτουργήσει ο μηχανισμός με κινητήριο τον οδοντοτροχό;.. 4. Να δείξετε την κίνηση του οδοντωτού κανόνα στο σχήμα. 5. Οι βασικές λειτουργίες του μηχανισμού είναι: α.. β.. 1. Ο μηχανισμός αυτός βρίσκει εφαρμογή στο ποδήλατο. Κινητήριος οδοντοτροχός είναι ο. γιατί 2. Ο ρόλος του τεντωτήρα είναι:. 4. Δίνεται η πιο κάτω κατασκευή. Να σχεδιάσετε τους μηχανισμούς που θα εφαρμόζατε για: α) να μπορεί το όχημα να κινείται μπροστά και πίσω και β) να κινείται πάνω και κάτω ο ανυψωτήρας φορτίου Μηχανισμός ανύψωσης Μηχανισμός κίνησης του οχήματος 25

Εφαρμογές Μηχανισμών Φ.Ε. 3 Τι θα κάνετε: 1. Να σχεδιάσετε τον κατάλληλο μηχανισμό που επιλύει το πρόβλημα στο μηχάνημα του εργαστηρίου. Τι θα μάθετε: 1. Να αναγνωρίζετε το κινούμενο και το κινητήριο εξάρτημα του μηχανισμού. 2. Να περιγράφετε τη λειτουργία του μηχανισμού. 3. Να επιλύετε προβλήματα με τη χρήση μηχανισμών. Να συμπληρώσετε τα κενά και να επιλύσετε το πρόβλημα. Το πιο κάτω μηχάνημα του εργαστηρίου ονομάζεται.. και χρησιμοποιείται για Πρόβλημα: Η βάση του πιο κάτω μηχανήματος στην οποία στερεώνουμε την εργασία μας, πρέπει να μπορεί με ευκολία να ανεβοκατεβαίνει, έτσι που να επιτρέπει στο χρήστη να πάρει τη σωστή θέση (στάση του σώματος) για την ασφαλή χρήση του μηχανήματος. Να σχεδιάσετε / συμπληρώσετε στον πιο κάτω μηχανισμό το κατάλληλο εξάρτημα που να επιλύει το πρόβλημα της ρύθμισης του ύψους της βάσης του μηχανήματος. Ο μηχανισμός που σχεδίασα πιο πάνω, ονομάζεται και μετατρέπει... κίνηση σε κίνηση. Κινητήριο μέρος του μηχανισμού είναι. 26

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (πύργος) Π.Ε. 1 Τι θα κάνετε: 1. Να κατασκευάσετε πύργο στήριξης του πλαστικού ποτηριού. Τι θα μάθετε: 1. Να εφαρμόζετε σημαντικούς παράγοντες σε μια κατασκευή, όπως η αντοχή και η μορφή των υλικών, η τεχνική δόμησης των κατασκευών και η αντοχή των ενώσεων που συνδέουν τα υλικά μεταξύ τους. Δίνεται πιο κάτω το πλαστικό ποτήρι με φορτίο (π.χ. με άμμο). Να σχεδιάσετε και να κατασκευάσετε, κατά ομάδα, τρόπους στήριξής του όσο πιο ψηλά μπορείτε, χρησιμοποιώντας καλαμάκια. Καθώς σχεδιάζετε την κατασκευή σας, πρέπει να θυμάστε τις ακόλουθες προδιαγραφές. Η κατασκευή πρέπει : Να κατασκευαστεί από υλικά που θα σας δώσει ο/η εκπαιδευτικός. Να μην έχει εξωτερικά στηρίγματα. Να αντέχει στο φορτίο που έχει το ποτήρι. Τα υλικά που θα χρησιμοποιήσετε είναι μόνο 30 καλαμάκια και 70 cm χαρτότελλα. 27

Να παρουσιάσετε τις ιδέες σας.. Ονόματα Ομάδας..... Μέγιστο ύψος της κατασκευής της ομάδας σας.. Μέγιστο ύψος της κατασκευής της καλύτερης ομάδας. 28

60

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Τετράδιο Μαθητή/τριας ΌΝΟΜΑ:.. ΤΜΗΜΑ: