26 декабря в Саровском физтехе прошли защиты работ по практикоориентированному курсу «Технологии прототипирования», в рамках которого студенты создавали экспонаты для интерактивного музея физики и электроники. Во втором выпуске данного курса на защиту вышло 9 студенческих команд, каждая из которых представила прототип сложного технического устройства.

Курс длится весь семестр, в первой половине он состоял преимущественно из лабораторных работ, на которых студенты учились программировать микроконтроллеры, подключать к ним периферийное оборудование и создавать уникальные 3D-модели. Вторая половина - имела уже командный характер и была посвящена разработке новых устройств о каждом из которых необходимо рассказать подробнее (проекты расположены в порядке защиты).

1. Секундомер для брахистохроны. В этом прототипе удалось синхронизировать работу двух инфракрасных датчиков и 7-сегментного дисплея, размещённых на специально смоделированной горке для шариков с двумя разными траекториями – прямой и кривой скорейшего спуска. Замеры наглядно показали, что даже на такой очень маленькой дистанции, разница во времени спуска была заметна и составляла около 50 миллисекунд.

2. Ультразвуковой детектор движения. Узнаваемый облик робота WALL-E стал творческим воплощением автоматической системы слежения за перемещением человека в зоне действия двух ультразвуковых дальномеров. Команде удалось создать компактный локатор, способный выявлять объект, поворачивать к нему голову и подсвечивать его красными светодиодами.

3. Стробоскопический вибро-танец. Это изделие, создающее оптическую иллюзию на основе асинхронной работы светодиодного стробоскопа и вибрации, создаваемой электромагнитом. Внутри напечатанной на 3D-принтере рамки – размещён бумажный «цветок», который снизу подвержен колебаниям, а сверху подсвечивается миганием. Результат не передать фотографией, но глаза наблюдателя воспринимают движение, как непрерывное и плавное, хотя на самом деле - объект дёргается сверхпрерывисто.

4. Самовзводная катапульта. Баллистика - наука о движении брошенного тела – важная часть экспериментальной физики. Для обеспечения чистоты эксперимента важно, чтобы запуск снаряда проходил в одинаковых условиях, а взвод механизма катапульты был автоматизирован. С помощью 2-х шаговых двигателей, нитки, пары тактовых кнопок и одного сервомотора команде удалось создать механизм катапульты и сделать несколько показательных выстрелов.

5. Оцифрованный маятник. Данный экспонат ориентирован на исследование затухающих колебаний простого маятника. Команда выбрала сложный путь – не только разместила ультразвуковой дальномер на самом маятнике, но и настроила программу, которая визуализировала его колебания в реальном времени как на компьютере, так и на двухстрочном ЖК-дисплее, вмонтированном в корпус устройства.

6. Оптическая установка с логотипом СарФТИ. Брендированная конструкция из 4-х листов акрила с лазерной гравировкой динамично подсвечивается 4-мя парами RGB-светодиодов, управляемых микроконтроллером Arduino Nano. Команда пробовала разные расцветки и чистоту мерцания, но остановилась на зелёном цвете, и скорости мерцания на пределе восприятия человеческого зрения. У ребят получился лаконично-симпатичный корпус и максимально оптимизированный код.

7. Цифровые песочные часы. Гаджет, созданный на базе микроконтроллера Arduino Nano, модуля осевого гироскопа-акселерометра mpu6050, двух матриц max7219 (8x8 светодиодов), аккумулятора и другого оборудования – получился стильным и автономным. Изначальный проект был подсмотрен в интернете, но сборка всех комплектующих в компактный корпус – тоже достойная задача для второкурсников.

8. Блок-анализатор условий для комнатных растений. Данное устройство, состоящее из микроконтроллера с платой расширения, 7-сегментного дисплея, кнопки, датчиков влажности и температуры и батареей – это прототип устройства для любителей ухаживать за домашней флорой. Автономный блок переключается между двумя режимами измерения и оперативно сообщает владельцу о состоянии грунта и окружающей среды.

9. Установка для измерения сердцебиения «Пульс жизни».

9. Установка для измерения сердцебиения «Пульс жизни». Команда разработала и собрала интерактивный стенд на базе датчика сердечного пульса MAX30102, Oled-экрана и микроконтроллера Arduino Nano с платой расширения. Устройство не только стабильно показывает количество ударов сердца в минуту, но и красиво оформлено: человеческое сердце в натуральную величину, выполненное из прозрачного пластика, освещённое изнутри алым светом – выглядит гармоничным дополнением к компактному корпусу необычной цилиндрической формы.

Все эти работы были сданы на «отлично» и пополнили коллекцию устройств, созданных студентами Саровского физтеха.

Преподавал курс «Технологии прототипирования» Андрей Додин. В проведении лабораторных работ и организации проектной деятельности команд ему помогали студенты Роман Кротов, Дамир Усманов и Даниил Кротов. На защите работ также присутствовал знаток экспериментальной физики – декан факультета довузовской подготовки СарФТИ НИЯУ МИФИ – Петр Германович Кузнецов.