Speiderne bygger sitt eget vannhjul og kobler det til en dynamo for å produsere strøm – og kan til og med lade en USB-enhet! Vannkraft er Norges viktigste kilde til elektrisk energi, og denne aktiviteten gir speiderne en hands-on forståelse av hvordan det fungerer ved å prøve seg frem i en lokal bekk.
Aldersgruppe
Årstid
Varighet
Sted
Bidrar til følgende mål
- K-4Utvikle evner til logisk og taktisk tenking.170
- K-7Få erfaring med bruk av arbeidstegninger, oppskrifter og planleggingsverktøy.203
- K-8Få øvelse og kunnskap innen bruk og vedlikehold av ulike redskaper.157
- K-9Få erfaring i å bruke forskjellige naturmaterialer og andre typer materialer.123
Forberedelser
- Finn en egnet bekk eller elv i nærheten der det er trygt å arbeide.
- Skaff utstyr og materialer i god tid (se utstyrsliste). Noen elektroniske komponenter kan ta opptil en måned å få levert fra nettbutikk.
- Vurder om dere vil gjøre den enkle varianten (pære/LED) eller den avanserte (USB-lader med likeretter). Tilpass utstyrslisten deretter.
- Les deg opp på fagstoffet om vannkraft og likerettere, slik at du kan svare på spørsmål fra speiderne.
- Sett deg inn i sikkerhet rundt arbeid ved bekk/elv.
Utstyr
Grunnleggende (for alle varianter):
- 1 stk rør eller renne (tilpasses stedet)
- 4 stk forskalingsbord: 20x5x1 cm
- 2 stk runde plater, diameter 30 cm, tykkelse 1,2 cm
- 1 stk treverk: 200x4,8x9,8 cm
- 1 stk rund stokk i glattstål: 30x0,8 cm
- 1 stk dynamo (sykkeldynamo anbefales – kan tas av en gammel sykkel)
- 1 stk 3 m lampettledning
- Skruer/spiker
- Hammer/skrutrekker
- 8 mm bor
- Sag
- Fast-/skiftenøkkel
Enkel variant: 1 stk pære/LED
Avansert variant (USB-lader med likeretter):
- Spenningsregulator, L7805
- Kondensator, minimum 10V/1mF (større verdier er bare bra)
- Likeretterbro, minimum 100V/1A
- Micro-USB ledning eller USB hunnkontakt
- Veroboard eller sukkerbit (koblingslist)
Tips: De fleste komponentene kan kjøpes på www.ebay.com, men da må en voksen bestille. Husk at det kan ta opptil en måned med frakt. Sykkeldynamoer gir vanligvis ca. 6V. Dersom dere ønsker en annen spenning enn 5V, kan L7805 erstattes med L78XX (finnes for 3, 5, 8, 10, 12, 15 V).
Fremgangsmåte
Beskriver her et enkelt opplegg, men anbefaler å gi speiderne mulighet til å gjøre det mer avansert. Dersom dere ønsker å drive USB-laderen, må vannhjulet lages litt bedre enn beskrevet her.
Dam og overføring
Sett en renne eller et rør rett i bekken/elva og led vann til vannhjulet.
Turbin (Vannhjul)
Bruk platene som sider til vannhjulet og plasser forskalingsbordene som vist på bildet.
Kutt 4,8x9,8 cm treverk i tre biter og fest dem sammen som på bildet.
Bor hull og plasser akslingen.
Generator (Dynamo)
Plasser dynamoen slik at denne går jevnt langs kanten på hjulet.
Koble ledningene til dynamo og koble videre enten til en pære eller en likeretter.
Likeretter (for USB-lading)
Komponentene kobles sammen som vist på tegningen. Bruk databladene (data sheets) for å finne ut hvilke "bein" som skal kobles sammen. Dere kan enten lodde det sammen på et veroboard eller skru beina sammen i en sukkerbit. Det viktige er at det er elektrisk kontakt mellom de riktige beina på komponentene.
- Husk å få plussiden av kondensatoren mot plussiden på likeretterbrua.
- Beina på spenningsregulatoren heter "In/V+", "GND" og "Out". Slå opp i komponentens datablad (søk på nettet), og koble "In/V+" mot plussiden av kondensator og likeretter, "GND" mot minussida.
- USB-ledningen eller -kontakten kobles slik: Den svarte ledningen (minus) mot minussida av kondensator og "GND" på spenningsregulator, den røde (pluss) kobles sammen med "Out" på spenningsregulatoren alene.
- Dynamoen kobles til de to beina merket med buede linjer (~). På noen dynamoer er det to ledninger ut, på andre må den ene fasen komme fra festeskruen som dynamoen er festet med.
Utfordringer og videreutvikling
Hva med å lage et vannhjul som en Peltonturbin med skåler? Klarer dere lade noe med USB-utgangen? Bruk vannbestandige materialer om vannhjulet skal holde lenge.
Sikkerhet
- Arbeid ved bekk/elv krever alltid tilsyn av voksne. Vær oppmerksom på strøm i vannet og glatte steiner.
- Sørg for at ingen arbeider alene ved vannet.
- Vær forsiktig ved bruk av sag, bor og hammer – gi opplæring i bruk av verktøy før aktiviteten starter.
- Lodding (om aktuelt) skal gjøres av voksne eller under tett veiledning.
Ressurser
- Fagstoff: Vannkraft – teori og historie – bakgrunnskunnskap om energifysikk, turbiner og likerettere
- Wikipedia: Peltonturbin
- Wikipedia: Vannturbin
- Wikipedia: Likeretter
- Fordypningsmerke: Elektriker (NSF)
- Fordypningsmerke: Natur- og miljøvern (NSF)
Utfordringer og erfaringer
Denne aktiviteten passer godt sammen med fordypningsmerkene elektriker og natur- og miljøvern.
Aktiviteten kan gjøres enklere (bare vannhjul med pære) eller mer avansert (USB-lader med likeretter). Gi gjerne speiderne frihet til å utforske og finne egne løsninger – det er en del av læringen.
Mangler:
- Det refereres til "bildet" og "tegningen" i fremgangsmåten (f.eks. "plasser forskalingsbordene som vist på bildet" og "kobles sammen som vist på tegningen"), men det finnes ingen bilder eller tegninger i forslaget. Det bør legges til illustrasjoner/tegninger som viser: (1) hvordan vannhjulet settes sammen, (2) koblingsskjema for likeretteren.
- Varigheten er satt til 90 min, men originalen angir "90 min +++" – aktiviteten kan ta betydelig lengre tid, spesielt den avanserte varianten med likeretter. Vurder å justere varigheten eller presisere dette i beskrivelsen.
- Ressurser-lenken til fagstoffet er en plassholder (#) – bør oppdateres med faktisk lenke når fagstoffet er publisert.
- Originalen nevner fordypningsmerkene "elektriker" og "natur- og miljøvern" – det kan være nyttig å lenke direkte til disse merkene på NSFs nettsider.