无线遥控多功能爆炸实验演示装置
1、项目摘要:无线遥控多功能爆炸演示装置是通过无线遥控控制、能够演示煤气、天然气、氢气等可燃气体或者汽油、酒精的挥发气体在空气中积聚到一等程度,遇到明火发生爆炸的教学仪器,整个装置由遥控发射器、遥控接收器、电池盒、撕拉盖有机玻璃瓶、脉冲高压发生器、托板等组成,装置简单,易操作,爆炸演示效果好,安全性高,适用于初中化学实验中演示爆炸。
2、确定选题:
化学课上,学习《燃烧与灭火》的时候,老师说煤气、天然气、氢气等可燃气体在空气中积聚到一等程度,遇到明火发生爆炸,还播放了一些爆炸的视频,但是,我觉得如果用爆炸装置进行演示,教学效果会更好,因此,有了制作一个能够演示可燃气体在空气中积聚到一等程度,遇到明火发生爆炸的一个教学仪器。
3、设计目的和基本思路;
设计目的:为了演示可燃气体在空气中积聚到一等程度,遇到明火发生爆炸,既可用于化学教学中的实验演示,又可进行安全教育。
基本思路:用撕拉盖有机玻璃瓶作为爆炸器具,内部装有高压脉冲打火器,演示前向瓶内冲入一定量的可燃性气体,盖上盖子,接通高压脉冲点火器,引燃瓶内气体,形成爆炸,用爆炸的冲击波冲开盖子,显示爆炸的威力。
4、研究过程;
第一步,确定爆炸装置的点火器用高压脉冲打火器,从网上购买了两套,参数如下:
输入电压:DC4.8-6V
输入电流:2A-5A(与电压有关)
高压型式:脉冲高低压分体式
输出电压:50-100万伏左右(使用时请注意安全)
高压两极放电距离:10-15mm
输出高压线长度:约100mm
输入电源线长:约100mm(红正绿负)
外形尺寸:88*26mm
第二步,确定爆炸瓶体,最初采用益达口香糖包装瓶,用于进行测试,爆炸效果很好,但是瓶体为白色,不透明,不能看到爆炸瞬间瓶内的情况,因此更换为撕拉盖有机玻璃瓶。参数如下:
型号:S6580
材质:瓶身PET 盖子PP
尺寸:直径65mm 高80mm (±2mm)
容量:220ml(水)
封口:撕拉口,直接把盖子压下即能密封
第三步:用有机玻璃版作为垫板,进行组装,接通电源后点火器测试成功,加入可燃气体,接通电源,爆炸演示成功。
第四步:这个爆炸装置虽然小巧,但是仍然有一定的危险性,为了让操作者更加安全,考虑可以加装无线遥控开关,因此,又从网上购买了无线遥控开关,参数如下:
(1)接收灵敏度达到-107dBm;
(2)工作频率:315 MHz(默认)、433.92 MHz(可选)
(3)电源电压输入范围:3.7V - 6V;
(4)接收低电源功耗: 5.0V @ 433.92MHz, 3.8-4.1mA;5.0V @315MHz,2.5-2.8mA(首选低耗); 持续数据传输速率至2.4K的(曼彻斯特编码)
(5)良好的选择性和杂散辐射抑制能力
(6)良好的本振辐射抑制能力,可多个接收模块一起工作(即单发多收)且不会互相干扰,一起使用不影响接收距离。
(7)温度范围:-30-85℃ 即使在恶劣的环境温度下也能正常工作;
(8)尺寸:26×13×13 mm
(9)输出方式:点动(默认)、自锁、互锁可选
第五步:组装如图
(1) 制作一块长297mm,宽210mm的有机玻璃板,作为爆炸装置的操作垫板;
(2) 垫板下制作一个长170mm,宽11mm,高30mm的开口小盒,用于存放脉冲点火器、电池、遥控接收器等物;
(3) 把撕拉盖有机玻璃瓶粘在垫板上,在瓶底钻两个小孔,用于引入脉冲点火器的两条导线;
第六步:测试。为电池盒安装电池,打开遥控接收器开关,向瓶内冲入打火机气体(丁烷),大约几秒即可,迅速盖上盖子,站在装置3米以外,按下遥控发射器,先看到瓶内电打火,然后听到“砰”的爆炸声,撕拉盖被冲开,测试成功。
5、应用的科学方法、科学原理;
应用的科学方法、科学原理是化学课上学到的燃烧的条件和爆炸的条件。
燃烧的条件:可燃物、助燃物、火源,爆炸的条件:可燃物与空气混合,在较小范围内着火迅速燃烧,在瞬间内放出大量热量,造成温度和压力急剧升高,形成爆炸。
6、主要贡献(创新部分);
可以演示多种可燃性气体的爆炸,操作简单,利用无线遥控器,操作这个装置更加安全。
7、他人同类研究的情况调查;
未发现同类研究
8、进一步完善该项目的设想;
能够把粉尘爆炸的演示加入到此装置中,能够演示更多的爆炸实验。
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