Научно-исследовательский проект "Наш друг светофор"

Научно-исследовательский проект
"Наш друг светофор"

Актуальность и социальная значимость
Ежегодно на дорогах России погибают дети в результате дорожно-транспортных происшествий. Это происходит из-за незнания или  несоблюдения правил дорожного движения.

Проблема: Виновниками ДТП часто являются дети, которые играют вблизи дорог, переходят проезжую часть в неположенных местах.

Гипотеза: В игровой форме детям легче усвоить правила дорожного движения.

Для безопасности дорожного движения есть четкие и строгие правила для водителей машин и пешеходов.Перейти с одной стороны улицы на другую непросто. Помогают нам в этом 3 сигнала светофора.
Светофор — это устройство, которое световыми сигналами разрешает или запрещает движение транспорта и пешеходов. Сигналы располагаются в нем в строгой последовательности: красный, желтый, зелёный. Светофоры устанавливают на самых опасных участках дороги.
Мне захотелось больше узнать об этом незаменимом спутнике оживленных дорог.
 
Цель проекта: Расширить знания по теме проекта и изготовить действующий светофор, который можно использовать для проведения игр по правилам дорожного движения.
 
Задачи проекта:
Узнать об истории появления и перспективах развития светофора
Изготовить простейший светофор своими руками
Изготовить действующую модель светофора с помощью ребят из творческого объединения «Радиоэлектроника».

Методы достижения результатов:
анализ информационных источников
синтез
словесные
практические
проектирования 

Ценность моего проекта в том, что я могу поделиться своими знаниями с другими: выступить с сообщением на эту тему перед своими одноклассниками и другими ребятами в школе, в своем творческом объединении и на конкурсе проектов. Мой светофор можно использовать для проведения игр по правилам дорожного движения на занятиях в творческом объединении,   в школе и даже в детском саду.

История возникновения светофора
Было время, когда перейти через улицу большого города было совсем непросто. Люди подолгу стояли на тротуаре и ждали, когда же закончится нескончаемый поток конных экипажей. Самые нетерпеливые перебегали улицу, рискуя попасть под копыта лошадей или колёса повозок.   
Первый светофор был изобретен и установлен в Лондоне в 10 декабря1868 года. Его создал инженер Джон Пик Найт, ведавший ранее семафорами на железной дороге. Это устройство представляло собой две газовые лампы с красными и зелеными стеклами и дублировало сигналы регулировщика в темное время суток, чем облегчало членам парламента переход проезжей части улицы.       
Это были массивные и не слишком удобные сооружения, управлявшиеся специально приставленными к ним полицейскими. Днем полицейские регулировали движение, поднимая и опуская крыло семафора. В темное время суток полицейские включали сигнальный фонарь. Стекла у фонаря были цветными, чтобы едущие с разных сторон перекрестка экипажи видели либо зеленый сигнал, разрешающий движение, либо красный, запрещающий.
Лондонские дорожные семафоры поначалу были настоящей достопримечательностью, на которую приезжали посмотреть даже из стран континентальной Европы. Конные экипажи, безусловно, выполняли требования семафоров, поскольку, напомним, управлялись эти механизмы полицейскими.
Так продолжалось несколько лет. Но 2 января 1869 года произошла трагедия — один из светофоров взорвался, когда приставленный к нему полицейский пытался его повернуть. Полицейский получил серьезные травмы. Парламент распорядился демонтировать все светофоры и поручить полиции регулировать движение по старинке, пока не будет изобретен более безопасный механизм. О светофоре забыли почти на 50 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».
Создателем первого электрического светофорастал гражданин США, проживающий в штате Юта, по имени ЛестерВайр, который в 1912 году разработал светофор с двумя сигналамикрасного и зеленого цвета. Однако проект запатентован не был.
5 августа 1914 года в Кливленде (штат Огайо, США) Американская светофорная компания установила на перекрёстке 105 улицы и авеню Эвклида четыре электрических светофора конструкции Джеймса Хога.  Они   светили красным и зеленым светом и издавали   звуковые сигналы. Управлял ими дежурный полицейский из стеклянной будки.
В 1920 году трёхцветные светофоры с использованием жёлтого сигнала были установлены в Детройте (штат Мичиган, США) и Нью-Йорке. Авторами изоберетений были соответственно Уильям Поттс и Джон Ф. Харрис. В Европе такие светофоры были установлены в 1922 году в Париже и в Гамбурге, в 1927 году - в Англии.
В России первый светофор был установлен в 1924 г. в Москве. Трехцветные светофоры были установлены в 1930 г. в Ленинграде и Москве .
В Москве в середине 1990-х годов появились светофоры на светодиодных лампах.
 
Конструкция светофора
Из чего же состоят светофоры?
Первый вариант - светофоры на лампах накаливания или галогенных лампах.
В их конструкцию входят:
Лампа
Отражатель
Светофильтр
Линза
Козырёк.

Второй вариант; светодиодные светофоры. Их преимущества: более яркие цвета, их сложнее повредить, а выход из строя одного светодиода не приведёт к поломке светофора. Их конструкция значительно проще:
Матрица светодиодов
Антивандальное стекло
Козырёк.

Повсеместно распространены 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. 

Современные светофоры
В крупных городах применяется синхронизация и регулировка работы светофоров, находящихся на большом расстоянии через единый, выносной пульт (не более 250 метров до любого устройства). Связь между пультами настраивается с помощью сети GSM. Общий алгоритм и расписание согласовываются и подписываются в ГИБДД. Каждый светофор может работать независимо от остальных или намеренно переведён в изолированный режим.          
Система реагирует на поломку одного из устройств и сообщает об этом инспектору. Программа работы довольно сложна, но главная цель – пропустить максимальное количество транспорта без задержек. Полный цикл из трёх сигналов колеблется от 80 до 160 с. и в наиболее умных системах может подстраиваться под движение на дороге.
Современный  светофор - это своего рода  компьютер, управляющий  дорожным движением. Его можно запрограммировать на работу при нестандартных ситуациях.  В Америке в университете Карнеги-Меллона разработана  система SURTRAC, в которой компьютер регулирует работу отдельных перекрёстков по интенсивности движения на дороге.
За прошедшие 100 лет светофоры успели войти во все сферы жизни. Существует много видов регулирующих табло  для самых разнообразных целей. На диодном экране пешеходы и водители видят время, оставшееся до смены сигнала.
Сверхточные светофоры применяются даже в спортивных соревнованиях.
 
Светофоры будущего
Со временем светофоры станут настолько умны, что мы будем полностью полагаться на их работу. А пока остаётся внимательно следить не только за сигналами, но и за ситуацией на дороге.
Корейский дизайнер Ханьйон Ли создал прототип совершенно нового светофора, который по своим техническим характеристикам во много раз превосходит классические. Новый светофор представляет из себя два вертикальных столбика расположенных друг перед другом, на которых расположены кассеты с лазерными лампами.Они проецируют лазерную стену с анимацией проходящих силуэтов людей. Любой водитель затормозит перед подобным светофором. Мощность лазера не будет причинять никакого вреда прохожим и автомобилистам.
Светофор, разработанный компанией PsychicFactory, кроме сигналов, будет передать людям различную информацию. Его создатели предлагают установить вместо обычных разноцветных сигналов три информационных табло. На каждом из них, помимо цветовых сигналов, будет транслироваться еще и полезная человеку информация. Это может быть информация о погоде,   последние новости в городе и в мире одной строкой,   реклама.
Светофор Мёбиуса  – разработка корейского дизайнера Кишенг Ли. Он предлагает совместить светофор и уличный фонарь, и представить все это в виде изогнутой пластины а-ля лента Мебиуса. Так, наверху будет сигнал для водителей, внизу – сигнал для пешеходов, а в серединке – обычный уличный фонарь.
Светофор Luxofor от студии Артемия Лебедева. Разработчики считают, что круглые огни света уже устарели, поскольку шарообразные лампы накаливания уже давно не используются в производстве. А квадратные огни “повышают заметность и узнаваемость сигналов, при этом площадь засветки в пределах существующих габаритов становится выше”.
Светофор  UNISignal разработан специально для дальтоников - людей, которым трудно различать цвета. Запрещающий сигнал светофора в виде треугольника поможет дальтоникам и людям со слабым зрением правильно себя вести на дороге и не спутать красный сигнал с зеленым.

Светофор своими руками
Изготовление простейшего светофора
 
Материалы и инструменты:
Плоская батарейка мощностью 4,5ватта (безопасно для здоровья детей)
3 электрических лампочки с патроном  (6,3 V; 0,3 А)
Одножильные провода
Гайки, винты М3 Карандаш, ножницы, линейка, шило, отвертка, коробка из-под конфет, самоклеящаяся цветная бумага, скотч, канцелярская скрепка.
 
Технологическая карта изделия
Подобрать и оформить коробку
Произвести разметку отверстий для контактов
Собрать электрическую схему 
Произвести сборку светофора 
Рекомендации по применению:
 
Меры безопасности при изготовлении:
Соблюдать правила безопасности с колющими и режущими инструментами.
Возможные неисправности и методы их устранения:
Если не загорелась лампочка:
а) подкрутить лампочку в патроне;
б) проверить качество соединения проводов.