Светофор

Сулейманов Алижан Досымович

Светофор для уроков по ПДД в начальных классах

Творческий проект

Сулейманов Досым Толенгитович

педагог дополнительного образования

Россия, Республика Алтай,  

Улаганский район, село Акташ

Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

«Акташская средняя общеобразовательная школа

имени Станислава Мохова»

6 класс

с.Акташ

2018 г

Оглавление

1. Введение.

   Выбор и обоснование темы проекта………………………………….3

2. Историческая справка.

Типы светофоров

Конструкция светофоров……………………..………………………5

3.  Выбор и описание базового варианта.…………………………….10

4. Техника безопасности при выполнении работ……………..……..12

5. Заключение. …………..…..…………………………………………13

6. Список литературы……………………………….…………..……..15

Введение.

Выбор и обоснование темы проекта.

Важнейшая основа организации движения – единые правила уличного движения, обязательные и для водителей, и для пешеходов. Необходимо также оборудовать улицы сигнальными знаками. На улицах с оживлённым движением устанавливают светофоры. Это касается городов.

В сельской местности, утром по пути в школу часто наблюдаю такую картину: на перекрестке стоят  группа детей и ждут, когда проедут все машины. Затем, сломя голову  бегут, через дорогу в сторону школы. Я задаюсь вопросом, почему на дорогу не нанесут полосы и не поставят знаки, чтобы дети без проблем могли бы перейти  дорогу, а если оснастить этот перекресток и светофором было  бы еще лучше. Выбирая тему проекта, мы провели опрос среди обучающихся начальных классов: Приходилось ли тебе переходить регулируемую светофором дорогу? 55% опрошенных ответили,  что светофор видели только по телевизору или на картинках, 25% - переходили дорогу  в городах вместе со взрослыми, 17%- проезжали по регулируемому светофором перекрестку находясь в машине. 3%- не знают значения цветов светофора. Значит, большинство обучающихся не видели светофор «своими глазами». Мы решили выяснить, сколько стоит макет светофора? Интернет магазины предлагают широкий ассортимент макетов по цене от 2,5 тысяча рублей. Для сельской школы это немалые деньги. И поэтому у нас возникла идея  создать недорогой макет программируемого светофора своими руками.

      Цель:    создать модель программируемого светофора для уроков по ПДД в начальных классах.

Задачи:

1. Познакомиться с историей возникновения  светофора.
2. Проанализировать существующие аналоги.
3. Разработать и создать действующую модель программируемого  светофора.

Объект исследования: светофор.

Продукт проекта: изготовленный светофор, работающий в автономном режиме.  

Методы исследования: 

• Поисковый: подбор аналитической информации  в интернете.
• Исследовательский: изучение литературы  по данной теме, анализ полученных материалов.  
• Практический: изготовление светофора.

Гипотеза: думаю, изготовленный   мною  светофор будет удобен  в использовании  и поможет обучающимся младших классов в изучении ПДД.

Актуальность проекта заключается в необходимости оснащения начальных классов макетом светофора: необходимо изготовить макет светофора, так как нет демонстрационного материала при изучении ПДД.  

Новизна разрабатываемого изделия состоит в его многофункциональности,  компактности, простоте изготовления и управления,  относительно небольшой стоимости.

Дизайн – спецификация                        

 Схема1

Светофор должен быть:

Прост  в изготовлении: не требует значительных трудовых и материальных затрат.

Эстетичный: должны присутствовать цвета.

Доступный  в цене: изделие не должно быть слишом дорогим.

Оригинальный: изделие должно работать автономно.

Универсальный: помимо классных часов по ПДД, можно использовать на соревновании «Безопасное  колесо»

Экологичен: выполнен из натуральной древесины.

Удобство пользования:занимает мало места, работает автономно.

Выбор материала для изготовления.

        Светофор смотрелся бы гораздо  интереснее, если бы был выполнен из пластика на 3D-принтере, из-за отсутствия такой техники было решено светофор  выполнить из кедровой доски.

Историческая справка.

      После постановки цели - изготовить светофор, захотелось  узнать кратко историю его появления.

        Первым в мире светофором был вращающийся газовый фонарь, который излучал сигнал красного и зелёного цветов. Был установлен в декабре 1868 года в Лондоне возле здания Британского парламента. Его изобретатель – Джон Пик Найт – был специалистом по железнодорожным семафорам. Светофор управлялся вручную и имел две семафорные стрелки: поднятые горизонтально означали сигнал «стоп», а опущенные под углом в 45 градусов – движение с осторожностью. В тёмное время суток использовался вращающийся газовый фонарь, с помощью которого подавались, соответственно, сигналы красного и зелёного цветов. Светофор использовался для облегчения переходов пешеходов через улицу, а его сигналы предназначались для транспортных средств – пока пешеходы идут, автомобили должны стоять. 2 Января 1869 года газовый фонарь светофора взорвался, ранив управляющего светофором полицейского. И это идея регулирования движения была реализована впоследствии только через сорок лет.

        Первая автоматическая система светофоров (способная к переключению без непосредственного участия человека) была разработана и запатентована в 1910 году Эрнстом Сиррином из Чикаго. Его светофор использовал неподсвеченные надписи «Stop» и «Proceed».

        В 1912 году в США Лестером Вайером был изобретён первый электрический светофор. С двумя круглыми электрическими сигналами (красного и зелёного цвета). Оборудование светофорами первого перекрёстка было произведено Американской светофорной кампанией 5 августа 1914 года в городе Кливленде США. 4 электрических светофора переключались с красного на зелёный свет и издавали предупреждающий звуковой сигнал. Управление осуществлял полицейский из специальной будки, расположенной на перекрёстке. Трёхцветные светофоры с использование сигнала жёлтого цвета появились в Нью-Йорке и Детроите в 1920 году.

        В Европе первые трёхцветные «регулировщики» начали использоваться в двадцатых годах XX века. Сначала в Париже и Гамбурге, затем и в городах Англии.

        В СССР эксплуатация первого светофора началась 15 января 1930 года, а в декабре того же года первый светофор заработал в Москве.

В 30-е годы светофор всё более совершенствуется. В его конструкцию вносят новые элементы. Постепенно внешний облик светофора приобретает сегодняшний вид, но вверху располагается зелёный сигнал, а внизу – красный. И только в 1949 году было введено единое размещение огней светофора: красный – вверху, зелёный – внизу.[2]

Типы светофоров.

      Светофоры можно классифицировать по их функциональному назначению, по конструктивному исполнению, по их роли, выполняемой в процессе управления движением.

Мне хотелось бы подробнее рассказать о функциональном назначении светофоров.

Уличные и дорожные светофоры.

Автомобильные светофоры.

Наиболее распространены светофоры с сигналами трёх цветов: красного, жёлтого (горит 0,5-1 сек.) и зелёного. В некоторых странах, в том числе и в России, вместо жёлтого используется оранжевый цвет. Сигналы могут быть расположены как вертикально, так и горизонтально. При отсутствии других, специальных светофоров, они регулируют движение всех видов транспортных средств и пешеходов.

Основные сигналы светофоров:

• красный сигнал светофора запрещает проезд за стоп-линию (при её отсутствии за светофор) или впереди стоящее транспортное средство на охраняемый светофором участок,
• жёлтый допускает проезд за стоп-линию, но требует снижение скорости на выезд на охраняемый светофором участок, готовность к тому, что светофор переключится на красный,
• зелёный — разрешает движение со скоростью, не превышающей максимальный уровень для данной автотрассы.

Могут также подаваться мигающие сигналы. Автомобили, приближающиеся к светофору с мигающим зелёным сигналом, могут принять меры к своевременному торможению, чтобы избежать выезда на охраняемый светофором перекрёсток или переход на запрещающий сигнал. Мигающий жёлтый сигнал требует снизить скорость для проезда перекрёстка или пешеходного перехода как нерегулируемого (например, в ночные часы, когда регулирование не требуется из-за низкой интенсивности движения). Мигающий красный сигнал может означать предстоящее переключение к зелёному в случае, если на данном светофоре отсутствует сочетание красный + жёлтый.        

Светофор на железнодорожных переездах

Состоит из двух горизонтально расположенных красных фонарей и, на части переездов, одного фонаря лунно-белого цвета. Белый фонарь расположен между красными, ниже или выше соединяющей их линии. Значение сигналов следующее:

• два попеременно мигающих красных фонаря — движение через переезд запрещено; данный сигнал обычно сопровождается звуковой сигнализацией (звонком);
• мигающий белый фонарь означает, что техническая система переезда находится в исправности. Так как он не горит, когда переезд закрыт или закрывается, бело-лунный фонарь часто неправильно считают разрешающим сигналом.

Иногда вместо лунно-белого фонаря ставится зелёный немигающий, который в отличие от лунно-белого является разрешающим сигналом. Часто лунно-белый фонарь отсутствует, светофор состоит только из двух красных фонарей.

Светофоры для маршрутных транспортных средств.

Для регулирования движения маршрутных транспортных средств (трамваев, автобусов, троллейбусов), либо маршрутного движения всех автотранспортных средств, используют специальные светофоры, вид которых отличается от страны к стране.

В России Правилами дорожного движения предусмотрено использование Т-образного светофора с «четырьмя круглыми сигналами бело-лунного цвета». Верхние сигналы используются для указания разрешённых направлений движения (налево, прямо, направо), а нижний — разрешает начало движения. Также в последние годы в тех случаях, когда направление движения маршрутных транспортных средств только одно, или для всех направлений движение разрешается всегда одновременно, применяют иногда светофор в виде обычной круглой одиночной секции со светящейся буквой «Т» жёлтого цвета, разрешающий движение, когда освещён, и запрещающий, когда не освещён.

Также существуют светофоры на трамвайных станциях (конечных) — то есть вне автомобильных дорог, имеющие по 2 секции — красную и зелёную. Они служат для указания порядка отправления трамвайных поездов с разных путей станции.

Не существует международного стандарта для светофоров для маршрутных транспортных средств, и они могут сильно отличаться даже в соседних странах. В качестве примера посмотрим сигналы таких светофоров в Бельгии и Нидерландах:

Светофор для пешеходов.

Такие светофоры регулируют движение пешеходов через пешеходный переход. Как правило, он имеет два вида сигналов: разрешающий и запрещающий. Обычно для этой цели используют соответственно зелёный и красный свет. Сами сигналы имеют различную форму. Чаще всего используют сигналы в виде силуэта человека: красный — стоящего, зелёный — идущего. В США красный сигнал часто выполняют в виде силуэта поднятой ладони (жест «стоп»). Иногда используют надписи «не идите» и «идите». В столице Норвегии для запрещения движения пешеходов используются две стоящие фигуры, окрашенные красным цветом. Делается это для того, чтобы слабовидящие или люди, страдающие дальтонизмом, могли понять, можно им идти или нужно стоять. На оживлённых магистралях устанавливают, как правило, автоматически переключающиеся светофоры. Но часто применяется и вариант, когда светофор переключается после нажатия специальной кнопки и разрешает переход в течение определённого времени после этого.

Современные светофоры для пешеходов дополнительно оборудуют также звуковыми сигналами, предназначенными для слепых пешеходов, а иногда и табло обратного отсчёта времени (впервые появились во Франции в 1998 г.).

Светофор для велосипедистов

Для регулирования движения велосипедов иногда применяют специальные светофоры. Это может быть светофор, сигналы которого выполнены в форме силуэта велосипеда, или обычный трёхцветный светофор, снабжённый специальной табличкой. Как правило, такие светофоры имеют меньший размер, чем автомобильные, и устанавливаются на удобной для велосипедистов высоте.  

Трамвайный светофор.

Т-образные (трамвайные) светофоры предназначены для регулирования движения трамваев. Обычно устанавливаются перед участками с ограниченной видимостью, перед затяжными подъёмами, спусками, на въезде/выезде трамвайных депо, а также перед трамвайными стрелками и сплетениями путей.

Обычно трамвайные светофоры имеют 2 сигнала: красный и зелёный.

Основное предназначение трамвайных светофоров состоит в том, чтобы сигнализировать водителям трамваев о занятости следующей за светофором части трамвайного пути. Действие трамвайных светофоров распространяется только на трамваи.

Светофоры такого типа работают в автоматическом режиме.[3]

Конструкция светофоров

Светофор состоит из отдельных секций, каждая из которых предназначена для определённого сигнала. В зависимости от типа светофора секции могут иметь различные конструктивные особенности. Общим для всех секций является наличие оптического устройства. Светофор состоит из секций соединённых между собой резьбовыми пустотелыми втулками, через которые пропущены провода. Секция представляет собой корпус с крышкой и противосолнечным козырьком. В крышке смонтировано оптическое устройство, состоящие из отражателя, цветного светофильтра, резинового кольца уплотнителя и подвижного стакана с электролампой. При перемещении стакана нить лампы устанавливается в фокусе отражателя. В качестве источников света применяют лампы накаливания общего и специального назначения. В некоторых конструкциях светофоров в качестве источника света используются низковольтные галогенные лампы. Обладая при малых размерах повышенной удельной светоотдачей и компактной нитью, эти лампы хорошо фокусируются. Однако широкого распространения они не получили вследствие их сравнительно высокой стоимости и необходимости применения повышающих трансформаторов. В качестве альтернативного света в светофоре могут быть использованы энергосберегающие лампы.

В настоящее время энергосбережение и сокращение эксплуатационных расходов на обслуживание различных технических средств является одной из актуальных задач хозяйственной деятельности современного города.

        Одним из способов решения этой задачи стало применение светодиодных дорожных светофоров (транспортных и пешеходных) взамен ранее установленных.

Необходимость замены обусловлена следующими существенными недостатками:

• повышенное энергопотребление;
• малый срок службы (наработка на отказ ламп накаливания составляет до двух тысяч часов);
• повышенный износ светотехнической арматуры из-за высокой рабочей температуры:
• образование «фантомного эффекта» при восходе и закате.[4]

Выбор и описание базового варианта

Технология изготовления.

Шаг первый – узнав историю создания, типы и конструкцию   светофора,  я решил   изготовить это изделие  из кедровой доски.

Шаг второй – выбор варианта:  сделал эскизы.        

Шаг третий:

• составил  рисунок и чертёж изделия;
• перенёс  чертёж изделия на материал, из которого оно будет выполнено.

Шаг четвёртый –  изготовил  изделие (выпилил   детали).

Шаг пятый – собрал детали  изделия:

• крепеж козырьков, светоотражателей;

• покраска изделия.
• сборка электронной части, программирование микроконтроллера;

Технологическая карта изготовления

светофора

Способ крепления.

Светофор может либо стоять на столе, либо его можно будет подвешивать. Для этого на крышке корпуса предусмотрен крепёжный элемент.

Способ подключения.

Светофор может работать от сети через адаптер на 12 вольт, также для автономной работы  предусмотрен  штекер для подключения батарейки «Крона».

Материально-техническое обеспечение проекта.

Для работы  мне понадобились инструменты:

• Деревянная доска (1шт) размером 400 х 180 х 25
• Лобзик
• Ножовка
• Шаблон для разметки
• Наждачная бумага
• Краска
• Кисточка
• Столярный верстак
• Электропаяльник

Для электронной части:

• Микроконтроллер ARDUINO UNO
• Светодиоды красные (2шт)
• Светодиоды  желтые (2 шт)
• Светодиоды  зеленые (2 шт)
• Провода
• Припой
• Блок питания на 12 Вольт

Техника безопасности при выполнении работ.

1.При пилении древесины:

• пользуйся упорами и направителями;
• не держи левую руку близко к полотну пилы;
• не сдувай опилки, сметай их щёткой-смёткой.

2.При строгании древесины:

• надёжно закрепляй заготовку;
• не проверяй остроту лезвия пальцами;
• рубанок клади лезвием от себя;
• не проверяй руками качество остроганной поверхности.

3.При сверлении:

• правильно установи сверло;
• надёжно закрепи деталь;
• плавно и равномерно подавай сверло;
• заканчивая сверление, ослабляй нажим на сверло.

4.При работе с  острыми режущими инструментами:

• не держи  левую руку вблизи режущего инструмента;
• не применяй больших усилий при резании стамеской;
• при необходимости удара по ручке стамески бери её в левую руку, киянку – в правую руку и, наноси     по ручке стамески легкие удары.

5.Выполняя лакокрасочные работы:

• не держи долго открытыми банки с красками;
• при работе не подноси краски к лицу;
• работу выполняй в хорошо проветриваемом помещении;
•  используй защитные средства: перчатки, респиратор;
• после завершения работы вымой руки с мылом.

6.При работе с электропаяльником:

• не прикасайся к нагревательной части электропаяльника;
• работай в хорошо проветриваемой комнате.

6.При выполнении сборочных работ:

• используй инструменты по назначению;
• не клади в карманы острые предметы;
• не бери в рот гвозди,  шурупы.

Заключение

Экологическое обоснование проекта:

• Этот проект сделан из экологически чистых материалов.

Экономическое обоснование.        

Свой светофор я сделал примерно за 700 рублей. Работа выполнялась во внеурочное  время в  школьной мастерской. Покупать пришлось:  

Затраты на материал:

1куб пиломатериала стоит  6.800 руб.

• на изготовление ушла 1доска – 170руб.

• Наждачная бумага- 20 руб.
• Краска – 110 руб.
• Микроконтроллер ARDUINO UNO -180руб.
• Светодиоды – 60 руб.
• Блок питания -150 руб.

ИТОГО – 700 руб.

 Время, затраченное на проект – 2 часа в день, изделие  выполнил за 10  дней. Как видно из расчетов светофор не требует больших материальных затрат.

Микроконтроллер, светодиоды и   блок питания покупали в Алиэкспресс.

Оценка изделия.

В ходе работы над проектом, я узнал интересные факты из истории появления светофора, о том, что есть разные типы светофоров.

         Результатом работы является созданная модель светофора, которую можно использовать на занятиях по изучению правил дорожного движения с детьми. Лично я собираюсь передать эту модель  начальной школе.

         При выполнении проекта были использованы сведения из разделов таких предметов, как технология, черчение, физика, математика. Данное изделие, я предлагаю в качестве альтернативного варианта подобного рода изделий.

        Работа над проектом была полезной и увлекательной. Мне пришлось использовать навыки и умения, полученные с пятого класса при изучении разделов технологии. Знания, полученные на занятиях в творческих объединениях «Юный техник», «Робототехника». Данная модель работает на основе микроконтроллера Arduino, который программируется с помощью компьютера на языке Си.[5]

Достоинства:

• Светофор  изготовлен собственными силами.
• Удобен в использовании.
• Все технологические операции доступны.
• Разница в цене с покупным изделием (самый дешевый макет светофора в интернет магазине – 2547 руб.
• Полностью работает автономно

В любой работе над изделием всегда можно определить положительные и отрицательные стороны.

Положительные стороны проекта:

1. Цель достигнута.

2. Материалы доступны.

3. Технология изготовления посильна.

4. Вписывается в круг потребностей, предъявленных к данному проекту.

5. Изделие гораздо дешевле, чем на рынке или в магазине.

6. Полученный опыт изготовления изделия пригодится в будущем.

7. Можно будет легко починить изделие в случае поломки.

Отрицательные стороны проекта:

 Деревянное изделие немного тяжелее пластикового аналога. 

Список литературы:

1. Справочник по трудовому обучению: Пособие для учащихся 5-7 классов. Под ред. В.Д. Симоненко.
2. Камнковштейн Г. И. и Афанасьев М. Б.

Организация дорожного движения. Учебник для вузов.

Издательство «Трансифт». Москва 1992 г.

3. Кременец Ю. А. Технические средства организации дорожного движения. Издательство «Трансифт». Москва 1990 г.
4. http://vse-lekcii.ru/zheleznodorozhnyj-transport/ats/konstrukciya-svetophora
5. http://amperka.ru