DE19640079A1

DE19640079A1 - Model for playful determination of alterations in world environment

Info

Publication number: DE19640079A1
Application number: DE19640079A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Ing Palocz-Andresen
Original assignee: PALOCZ ANDRESEN MICHAEL DR ING
Current assignee: PALOCZ ANDRESEN MICHAEL DR ING
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-09-28
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2016-09-29
Also published as: DE29516756U1; DE19640079C2

Abstract

The colours of the geographical formations correspond to the usual cartographical colours. Beneath the plastics shell, cooling (5) and heating (6) units are fitted, which heat and cool the climate zones correspondingly. From small gas bottles, carbon dioxide is conducted into the model atmosphere, the concentration of which is determined by micro-gas analysis (8). Water is poured into the sea, lake and ocean basins, which can be cooled according to location, and even frozen. Above the block presentation, an atmosphere is active under an acryl glass hood with adequate carbon dioxide concentration. A radiator with infrared and visible component is fitted and moved as movable sun with a shutter system on the cover of the acryl glass hood.

Description

1. Brief description of the subject

Die Verschmutzung der Umwelt nimmt heute in erheblichem Maße zu. Besonders global, d. h. auf der gesamten Erde verteilt, wirken die Veränderungen in der Atmosphäre. Der Austausch von kalten und warmen Luftmassen, die sogenannte atmosphärische Zirkulation, sowie die Beweglichkeit der Gasmoleküle gegenüber den Wasser- und Feststoffmolekülen sind Grund für die schnelle Verteilung der Schadstoffe in der Luft. Nach einem Vulkanausbruch sind die ausgestoßenen Substanzen binnen einiger Wochen in der gesamten Lufthülle meßbar. Die Verteilung von Blei kann in arktischen Eisschichten bis auf mehrere tausend Jahre zurück verfolgt werden. Bleisalz-Moleküle haben die Eigenschaft, sehr flüchtig zu sein, sie verteilen sich homogen in der gesamten Atmosphäre, auch wenn sie nur punktförmig, d. h. lokal, ausgestoßen werden. Das Zeitalter der Industrialisierung ist auf dieser Weise durch die eingefrorenen Schadstoffmengen in den tieferen Schichten des Polareises eindeutig erkennbar.Pollution of the environment is increasing significantly today. Particularly global, i. H. distributed all over the world, they work Changes in the atmosphere. The exchange of cold and warm air masses, the so-called atmospheric circulation, as well as the mobility of the gas molecules in relation to the water and Solid molecules are the reason for the rapid distribution of the Pollutants in the air. After a volcanic eruption they are expelled substances within a few weeks in the whole Air envelope measurable. The distribution of lead can be in arctic Ice layers can be traced back to several thousand years. Lead salt molecules have the property of being very volatile they are distributed homogeneously throughout the atmosphere, even if they only punctiform, d. H. locally, be expelled. The era industrialization is in this way through the frozen amounts of pollutants in the deeper layers of the Polar ice clearly recognizable.

Besonders gravierende Einwirkung auf das Klima unserer Erde hat das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂), wenn der heutige CO₂-Gehalt der Luft noch weiter überschritten wird. Wie bereits genügend bekannt ist, erhöht sich die durchschnittliche Temperatur auf der Erde selbst bei geringer CO₂-Zunahme, die polaren Eiskappen schmelzen und der Weltmeeresspiegel steigt. Klimaexperten warnen, daß infolge der CO₂-Zunahme die Überflutung küstennaher Gebiete, Verwüstungen, eine verstärkte Sturmtätigkeit u. a.m. auf der Erde eintreten können.Has a particularly serious impact on the Earth's climate the greenhouse gas carbon dioxide (CO₂) if today's CO₂ content the air is exceeded even further. As is already enough is known, the average temperature increases on the Earth even with a small increase in CO₂, the polar ice caps melt and the global sea level rises. Climate experts warn that as a result of the increase in CO₂, the flooding of coastal areas, Devastation, increased storm activity and. at the. on earth can occur.

Die Menschen, vor allem aber die junge Generation, werden gegen über dem Umweltschutz erfreulicherweise sensibler. Sie möchte etwas tun, um das drohende Szenario zu verhindern. Allerdings fehlt den Kindern und Jugendlichen oft das Mittel, die komplexere Klimaabläufe zu verstehen bzw. ihr erworbenes Faktenwissen anzu wenden.People, but above all the young generation, are against fortunately more sensitive to environmental protection. she would like to do something to prevent the impending scenario. Indeed Children and adolescents often lack the means, the more complex Understand climatic processes or apply their acquired factual knowledge turn.

Das im vorliegenden Gebrauchsmuster beschriebene modular ausge legte, d. h. erweiterungsfähige Spiel bietet allen, vor allem aber jungen Menschen in der Grundschule, Gesamtschule, dem Gymnasium aber auch an Hochschulen die Möglichkeit, in Arbeitsgruppen oder zuhause, die komplexeren Zusammenhänge der Umweltverschmutzung durch Schadstoffe und die entstehenden globalen Auswirkungen in einer leichten spielerischen Form kennenzulernen. Dabei wird ein Bau- und Experimentierkasten beschrieben, der mit modernen Geräten der Mikromeßtechnik für die Erfassung von Gaskonzentrationen, Temperaturverteilungen usw. versehen ist. Für einen spielerischen Dialog sorgt in der zweiten Ausbaustufe ein Computeranschluß, mit dem das System ausgerüstet ist. The modular design described in the present utility model put, d. H. expandable game offers everyone, but above all young people in elementary school, comprehensive school, high school but also at universities the possibility of working in groups or at home, the more complex connections of pollution through pollutants and the resulting global impact in get to know a light playful form. In doing so, a Construction and experiment kit described, with modern equipment micro measurement technology for the detection of gas concentrations, Temperature distributions etc. is provided. For a playful Dialog provides a computer connection in the second stage which the system is equipped with.

2. State of the art

Für jung und alt stehen unzählige Computerspiele zur Verfügung. Ein Umweltquiz in Form von Fragen und Dialog mit dem Computer ist bereits bekannt. Im gegenwärtigen Bau-, Spiel- und Experimentier kasten ist der Einbau von betriebsbereiten Mikromeßgeräten in das System eine erfinderische Neuheit. Für die Beantwortung der Fragen von Umweltbelastungen mit Schadstoffen und deren Aus wirkungen, sowie von möglichen Gegenmaßnahmen auf die Klimaver änderung ist der Einsatz von Mikrogasanalysatoren, Thermometer, Mikro-Kühlkörper ein wichtiger Bestandteil gestalterischer Frei heit. Die Verteilung der Aktoren (Geber) und Sensoren (Meßgeräte) wird vom Spieler selbst vorgenommen.Countless computer games are available for young and old. An environmental quiz in the form of questions and dialogue with the computer is already known. In the current construction, play and experimentation box is the installation of operational micrometers in the system an innovative novelty. For answering the Questions of environmental pollution with pollutants and their end effects, as well as possible countermeasures on the climate change is the use of micro gas analyzers, thermometers, Micro heat sink an important part of creative freedom Ness. The distribution of actuators (sensors) and sensors (measuring devices) is done by the player himself.

In der ersten Ausbaustufe werden die Fragen und Antworten mittels Karten verteilt und beantwortet. Ein kleiner Graphikdisplay mit den wichtigsten Angaben ergänzt diesen Set. In der zweiten Ausbaustufe kann das Spielfeld mit einem Personalcomputer verbunden werden. Das Spielfeld und der PC werden danach untereinander seriell verbunden. Bei allen möglichen Gegenmaßnahmen können die Teilnehmer die Auswirkungen auf dem Spielfeld verfolgen und selbst messen. Auf dem Bildschirm erscheinen dazu verknüpfte Aussagen und die resultierenden Aus wirkungen.In the first stage of expansion, the questions and answers are answered using Cards distributed and answered. A small graphic display with this set complements the most important information. In the second Expansion level can be the playing field with a personal computer get connected. The playing field and the PC are then connected in series with each other. With all sorts Countermeasures allow participants to see the impact on the Track the field and measure yourself. On the screen linked statements and the resulting results appear effects.

3. Detailed description of the utility model 3.1. Mechanical execution of the device

Ein modular ausgebildeter Bau- und Experimentierkasten enthält einen unteren Teil mit der geographischen Abbildung der Erde (Blockdarstellung), wobei Höhen und Tiefen aus dünnem Kunststoff geformt sind. Die Täler und Ebenen werden wie üblich mit grün, Gebirgsmassive mit braun, Schnee weiß und Wasser mit blau gekenn zeichnet. Die Abstufung erfolgt nach der Skalierung in der geo graphischen und kartographischen Technik, Fig. 1. Unterhalb der Kunststofform befinden sich Heiz- und Kühlvorrichtungen, wie Heizfolien in den warmen Klimazonen und Peltier-Elemente an den Polen oder den Hochgebirgszügen, Fig. 2. Die wannenartige Vertiefung der Weltmeere soll mit Wasser aufgefüllt werden. Bei Stromanschluß entsteht Eis auf den Polarflächen, die warmen Klimazonen der Erde werden aufgeheizt. Diese Temperaturverteilung wird mittels Thermofühler erfaßt und durch die Schnittstelle an den PC weitergeleitet.A modular construction and experiment kit contains a lower part with the geographic representation of the earth (block diagram), whereby ups and downs are made of thin plastic. As usual, the valleys and plains are marked with green, massifs with brown, snow white and water with blue. The grading takes place according to the scaling in the geographic and cartographic technology, Fig. 1. Below the plastic mold are heating and cooling devices, such as heating foils in the warm climates and Peltier elements on the poles or the high mountain ranges, Fig. 2. The trough-like deepening of the world's oceans should be filled with water. When the electricity is connected, ice forms on the polar surfaces, the warm climates of the earth are heated up. This temperature distribution is recorded by means of a thermocouple and passed on to the PC through the interface.

Auf dem PC-Bildschirm erscheint simultan das lebende Abbild der Erde (gleichfalls in Blockdarstellung) mit Temperaturverteilungen und Wasserhöhen. Auf die aus Plastikmaterial geformte Erdkruste wird eine Haube aus Acrylglas aufgesetzt, Fig. 3. Diese Haube wird mit einem Dichtring auf das untere Plastikrelief der Erde befestigt. Auf einer Schiene gleitend wird eine gekoppelte, infrarotes und sichtbares Licht aus strahlende Lampe als Sonne verkleidet aufgesetzt. Die Sonne wird entweder per Hand oder mit Schrittmotor von Osten in Richtung Westen bewegt, um die Erdrotation zu simulieren. Eine Blendvorrichtung sorgt für die richtige Verteilung der Strahlen auf der Erdoberfläche. The living image of the earth (also in block form) with temperature distributions and water levels appear simultaneously on the PC screen. A cover made of acrylic glass is placed on the earth crust made of plastic material, Fig. 3. This cover is attached with a sealing ring to the lower plastic relief of the earth. Sliding on a rail, a coupled, infrared and visible light from radiant lamp is disguised as the sun. The sun is either moved by hand or with a stepper motor from east to west to simulate the earth's rotation. A blending device ensures the correct distribution of the rays on the earth's surface.

Durch die Bewegung der Sonne ergeben sich verschiedene Licht- und Temperaturverhältnisse. Diese werden von den Fühlern gemeldet und am Bildschirm des PC aufgezeichnet.The movement of the sun results in different light and Temperature conditions. These are reported by the sensors and recorded on the screen of the PC.

Durch 2 Öffnungen in der Haube kann Gas in die abgedichtete Modellatmosphäre gelassen oder von dort entfernt werden. Aus 2 kleinen Druckgasflaschen kann die CO₂-Konzentration angereichert werden. Die Auswirkungen der erhöhten CO₂-Konzentration im Hauben raum können an Hand der veränderten Temperaturverhältnisse und an der Veränderung der Eis- und Wasserhöhen abgelesen werden. In die untere Fundamenteinheit kann ein kleiner CO₂-Analysator eingebaut werden, der aus dem Luftraum Proben zieht und kontinuierlich mißt. Die Analysedaten werden auf dem PC- Bildschirm gleichfalls ange zeigt. Die Wasserdampfverteilung (Luftfeuchtigkeit) könnte später ebenfalls berücksichtigt werden.Gas can be sealed into the sealed through 2 openings in the hood Model atmosphere can be left or removed from there. From 2nd small compressed gas cylinders can enrich the CO₂ concentration will. The effects of the increased CO₂ concentration in the hood room can change based on the changed temperature conditions and the change in ice and water levels can be read. In the a small CO₂ analyzer can be installed in the lower foundation unit who takes samples from the airspace and measures them continuously. The analysis data are also displayed on the PC screen shows. The water vapor distribution (humidity) could later also be taken into account.

3.2. Course of the game

Den Spielern stehen eine Fülle von Fragen zur Verfügung. Umweltprobleme werden entweder auf Karten (Fig. 4) oder am PC-Bildschirm (Fig. 5) aufgezeigt. Mögliche Antworten, z. B. auf gewisse Veränderungen in der Atmosphäre durch Kfz-Abgase oder Verbrennungsvorgänge, sollten zunächst theoretisch beantwortet werden, um anschließend am Modell und am PC sichtbar gemacht zu werden. Für die Antworten gibt es eine Anzahl Punkte, die der Spieler sammeln muß.There are plenty of questions available to players. Environmental problems are shown either on maps ( Fig. 4) or on the PC screen ( Fig. 5). Possible answers, e.g. For example, certain changes in the atmosphere caused by vehicle exhaust gases or combustion processes should first be answered theoretically in order to then be made visible on the model and on the PC. There are a number of points for the answers that the player must collect.

4. Advantages of the environmental game

Die Umwelterziehung des Menschen, vor allem der jungen Leute, kann langfristige Auswirkungen auf sein Umweltverhalten haben.The environmental education of people, especially young people, can have long-term effects on his environmental behavior.

Der Schüler lernt spielerisch die Zusammensetzung (die Komponenten) der Luft kennen. Sogar komplexere Klimazusammenhänge können teilweise dargestellt werden. Durch die eigenhändige Zuführung von CO₂-Konzentrationen sollte der Schüler zur Erkenntnis gelangen, daß Klimaveränderungen zumeist die Folge von anthropogenen Eingriffen in die Natur sein können und daß zudem bereits geringe CO₂-Schwankungen spürbare Temperaturveränderungen verursachen können.The student learns the composition (the Components) of the air. Even more complex climate relationships can be shown partially. By hand The student should add CO₂ concentrations to the Realize that climate change is mostly the result of can be anthropogenic interventions in nature and that in addition already small CO₂ fluctuations noticeable temperature changes can cause.

Durch den modularen Aufbau kann das Spiel schrittweise aufgebaut werden, um weitere Klimaelemente zu berücksichtigen. Dabei bleiben die Beschaffungskosten erträglich.Due to the modular structure, the game can be built up gradually to take additional climate elements into account. Stick to it the procurement costs bearable.

Nicht nur für die private Unterhaltung, sondern auch für die schulische Ausbildung und Lehrzwecke, z. B. in Physik, Chemie, Geographie oder Umwelttechnik, könnte das Modell dienen. Not only for private entertainment, but also for that school education and teaching purposes, e.g. B. in physics, chemistry, Geography or environmental technology, the model could serve.

Fig. 1 Schematischer Grundriß der plastischen Erdoberfläche als Fundament des Umweltspieles
1 Kontinente
2 Ozeane
3 Konturlinie der Grundfläche Fig. 1 Schematic plan of the plastic surface of the earth as the foundation of the environmental game
1 continents
2 oceans
3 Contour line of the base area

Fig. 2 Grundplatte (rechts aufgeschnitten) mit Bauelementen zum Heizen-Kühlen und Messen von Gaskonzentrationen
4 Grundplatte
5 Peltierelemente zum Kühlen
6 Heizspirale zum Heizen
7 Anschlüsse zur Stromversorgung und Schnittstelle
8 Gasanalysator
9 Elektronikplatine Fig. 2 base plate (cut right) with components for heating-cooling and measuring gas concentrations
4 base plate
5 Peltier elements for cooling
6 heating coil for heating
7 connections for power supply and interface
8 gas analyzer
9 electronics board

Fig. 3 Gasdichte Acrylglashaube mit simulierter Sonne und Gasanschlüssen
10 Acrylglashaube
11 Schiene
12 Sonne als Strahlquelle
13 Anschlüsse zum Gasein- und Auslaß
14 Blendensystem, verschiebbar Fig. 3 Gas-tight acrylic glass hood with simulated sun and gas connections
10 acrylic glass hood
11 rail
12 Sun as a source of radiation
13 connections for gas inlet and outlet
14 aperture system, movable

Fig. 4 Erste Ausbaustufe: Spiel mit Display und Kartenset ("Off line Spiel")
15 Umweltspiel
16 Tastatur als Zubehör
17 Graphik-Display als Zubehör
18 Kartenset mit Fragen und Antworten Fig. 4 First expansion stage: game with display and card set ("off line game")
15 environmental game
16 Keyboard as an accessory
17 Graphic display as an accessory
18 card set with questions and answers

Fig. 5 Zweite Ausbaustufe: Serielle Verbindung zum PC für die Menüführung im Spiel ("On-line Spiel")
19 PC
20 Verbindung. Fig. 5 Second expansion stage: serial connection to the PC for menu navigation in the game ("on-line game")
19 pcs
20 connection.

Claims

1. Model for the playful determination of changes in the environment of the earth, characterized in that a plastic representation of the earth (block representation) reproduces the geographic formation of the earth proportionally and with usual cartographic colors, and cooling and heating elements are housed below the plastic shell , which are heated and cooled in accordance with the climatic zones, with the particularly advantageous arrangement of the plastic model in the form that above the block representation an atmosphere under an acrylic glass hood with sufficient CO₂ concentration is achieved by CO₂ (carbon dioxide) from small gas bottles in the Model atmosphere is directed, and a spotlight with infrared and visible portion as a moving sun with aperture system is housed and moved on the ceiling of the aryl glass hood.

2. Model according to main claim 1, characterized in that Water is poured into the sea and ocean basins and cooled by nature, even frozen.

3. Model, characterized in that the impact on the Earth through the measures suggested by the players in Card form or answered on the PC screen can, with all distributions of temperatures on the Earth's surface, changed water levels with sensors measured, but especially the changes in the CO₂ concentration in the atmosphere by means of Micro gas analyzers detected and both in the game or at Presence of a game computer on the screen in Dialogue form can be represented with the game.

4. Model according to main claim 3, characterized in that Extensions in modular form as far as possible, both in Experiment kit as well as in the play set are possible.