Текст книги "Юный техник (35 самодельных приборов и моделей для школы, пионерского отряда и дома по оптике, фото, радио, электротехнике и паротехнике.)"
Автор книги: Александр Абрамов
Соавторы: Василий Куличенко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 10 страниц)
6. Велодинамо
Проще всего сделать для велосипеда динамомашину переменного тока (см. таблицу 25).
Таблица 25. Велодинамо. 7 – постоянный магнит; 2—башмаки; 3 – винты крепления башмаков и подшипниковых стоек; 4 – внутренняя подшипниковая стойка; 5 – внешняя подшипниковая стойка; 6 – якорь; 7 – шарикоподшипники; 8 – обмотка на якоре; 9 – коллектор; 10 – щетка; 11 – клемма; 12 – приводное колесико; 13 – зажимной винт, скрепляющий крышки; 14 – хомутик; 15 – кубик; 16 – поворотный стержень; 17 – скобка; 18 – фигурная скоба.
Статор динамомашины – постоянный подковообразный магнит На этом магните укрепляются башмаки сделанные из железа толщиной около 1 мм. Башмаки укрепляются винтами 3 на подшипниковых стойках 4 и 5. Между башмаками вращается якорь 6. Концы оси якоря вставлены в подшипники 7. На якоре имеется обмотка Коллекторное кольцо 9 изолировано от оси якоря. По этому кольцу скользит щетка 10. Щетка крепится гайкой к обыкновенной радиоклемме 11, вставленной в отверстие крышки. Между крышкой и клеммой прокладывается фибровая подкладка, изолирующая щетку от корпуса динамо.
На одном из концов оси якоря укрепляется приводное колесико 12. Магнит закрывается двумя крышками. В крышках просверлены отверстия для зажимного винта 13. Этот винт не изолируется от корпуса, он лишь скрепляет обе крышки. Динамо прикрепляется к передней вилке велосипеда хомутиком 14.
Якорь. Постройку динамо начнем с изготовления якоря 6. При обработке его необходимо строго придерживаться размеров, указанных на рисунке.
Ось якоря – стальной стержень диаметром 5 мм и длиной 90 мм – ось от «конструктора». К одному концу якоря прикрепляется приводное колесико – верньер для радиоприемника. Отступя на 45 от конца оси, припаивается сердечник якоря. Сердечник вырезается из двадцати пяти – тридцати пластинок жести от консервных банок. Эти пластинки вырезаются сначала круглой формы; затем, счистив заусенцы, чертилкой намечают линии вырезов и места отверстий; вырезанные и просверленные пластинки собираются на оси, склепываются и припаиваются к оси. Якорь этой машины, как и предыдущей, также можно сделать набивным.
Прежде чем произвести обмотку якоря, сердечник обертывается изоляционной лентой. Обмотка ведется проводом диаметром 0,3 мм, все время в одном направлении. Всего наматывается 700 витков проволоки. Один конец обмотки присоединяется к контактному кольцу, а другой – прямо к оси якоря.
Контактное кольцо делают из медной трубки. Чтобы изолировать его от оси, на ось навертывают смазанную клеем полоску бумаги до нужной толщины.
Внутренняя подшипниковая стойка 4, к которой припаивается подшипник, делается из латуни толщиной около 1 мм. Подшипник лучше всего взять шариковый. Такие маленькие шарикоподшипники часто можно купить в магазинах. К стойке шарикоподшипник крепится с помощью кольца, свернутого из латуни. Кольцо припаивается к стойке, внутрь его вставляется подшипник и тоже припаивается. Зубцы на стойке загибаются, чтобы на них легли башмаки статора.
Если шарикоподшипник достать не удастся, его можно заменить обыкновенной гайкой с внутренним диаметром 4,5 мм. Гайку рассверливают до диаметра оси и припаивают к стойке.
Внешняя подшипниковая стойка 5 также делается из латуни толщиной около 1 мм. Она состоит из трех частей: крышки А, которая надевается на полюса статора – подковообразного магнита; цилиндрика Б, в котором помещается второй подшипник, и накладки В изнутри стойки для установки башмаков статора. Обратите внимание на то, что отверстия в ней должны быть просверлены точно так, как на внутренней подшипниковой стойке 4.
Башмаки 2 нашей динамомашины нужно сделать из мягкого железа толщиной 1 мм. По форме эти два башмака не совсем одинаковы: один совсем простой, а другой имеет отростки.
Изгибать башмаки нужно на какой-нибудь трубе диаметром 32 мм. Башмаки укрепляются между подшипниковыми стойками с помощью нарезанных с обоих концов проволок 3 диаметром 3 мм. Такая конструкция обеспечивает жесткое соединение башмаков с подшипниками, в которых вращается ось якоря.
Остается сделать приспособление для установки динамо на велосипед. Здесь нужно позаботиться о том, чтобы можно было выключать динамо днем.
Детали крепления
Из латуни выпиливается кубик 15 размером 12X12X20 мм. В одной из его сторон сверлится сквозное отверстие диаметром 6 мм, и в него вставляется и заклепывается стержень 16. На этом стержне будет поворачиваться динамо для включения и выключения ее.
Выступающие отростки одного из башмаков огибаются по кубику, затем сверху надевается выгнутая из железа скобка 17, и все вместе просверливается и заклепывается. Выступающий конец стержня должен легко вращаться в фигурной скобе 18, выгнутой из железа толщиной 2–2,5 мм.
Между ушками скобы на стержень надевается спиральная пружина, свернутая из стальной проволоки диаметром 0,8–1 мм. Один конец пружины закрепляется в отверстии стержня, другой загибается за скобу. Пружина должна быть свернута так, чтобы она прижимала приводное колесико к шине колеса велосипеда. Для того чтобы можно было выключать динамо, в фигурную скобу 18 вклепана шпилька, а в кубике просверлено углубление. При повороте динамо шпилька попадает в отверстие кубика и задерживает динамо в этом положении.
На свободный конец стержня надевается и заклепывается шайба. Нажимая на шайбу, удобно поднимать динамо и этим выводить шпенек фигурной скобы из углубления в кубике, тогда пружина снова прижимает приводное колесико динамо к шине колеса.
Остается последняя деталь крепления – хомутик 14. Две части хомутика выгибаются из двухмиллиметрового железа и двумя коротенькими болтиками соединяются со скобкой. Вилка переднего колеса велосипеда зажимается этим хомутиком. Пружину, чтобы она не пылилась, можно прикрыть жестяной крышечкой.
Крышки делаются из алюминия толщиной 1 мм. Вырезанную заготовку выколачивают молотком, чтобы придать ей форму, показанную на рисунках.
Если алюминия не достанете, крышку можно сделать из латуни. В этом случае работа будет состоять уже не в выколачивании, а в сгибании крышек нужной формы.
К одной из крышек привинчивается клемма 11 от радиоприемника, и под нее изнутри поджимается латунная щетка 10. Местоположение щетки нужно рассчитать так, чтобы она после закрывания крышки попала как раз на контактное кольцо якоря.
Один провод от лампочки фонаря подводится к клемме 11, другой – к корпусу динамо, под винт скрепляющий крышки.
Если даже при быстрой езде лампочка фонаря накаливается недостаточно, нужно добавить обмотки на якорь; если, наоборот, лампочка сильно накаливается даже при тихой езде, чтобы она не перегорела на большой скорости, нужно смотать немного обмотки.
7. Электромагнитная пушка
Всякую проволочную катушку, по которой проходит ток, электрики называют соленоидом. Но чаще всего соленоидом называют только катушку без неподвижного железного сердечника внутри. Соленоиды широко применяются в технике, так как по сравнению с обычными электромагнитами они обладают многими преимуществами.
Во-первых, соленоиды гораздо проще делать. Обычный электромагнит – это железный сердечник, обмотанный проволокой. Сердечник нужно сделать из специального, мягкого железа, иначе после выключения тока он не полностью потеряет магнитные свойства, останется так и называемый «остаточный» магнетизм. Соленоид, изготовленный из медной проволоки, конечно, не может иметь остаточного магнетизма. Это второе его преимущество.
Третье: магнитное поле вокруг соленоида с сердечником довольно слабое везде, кроме концов – полюсов магнита. Сила тяги магнитного поля быстро уменьшается по мере отдаления от полюсов. Чем ближе к полюсам, тем больше сила притяжения, и около самых полюсов она резко возрастает.
Понятно, что использовать притяжение электромагнита можно только на самом небольшом расстоянии от полюсов.
Другое дело с соленоидом. Основная масса силовых линий проходит внутри спирали, почти равномерно по всей длине. Когда к соленоиду подносят железный прут, магнитные силовые линии сгущаются в нем и втягивают его внутрь соленоида.
Воспользовавшись этим свойством соленоида, нетрудно осуществить модель электромагнитной пушки. Идея эта не нова: уже довольно много лет назад ее предложил французский изобретатель Фашон-Виллепс.
По идее изобретателя, вдоль огромной фермы, похожей на железнодорожный мост, помещается один за другим ряд соленоидов. Снаряд втягивается первым соленоидом, затем ток автоматически выключается, тут же включается второй соленоид, затем третий и т. д. Включения и выключения происходят автоматически и следуют одно за другим с очень большой скоростью.
По теоретическим расчетам, снаряду в такой пушке можно сообщить начальную скорость (скорость вылета из ствола) 3000–5000 м в секунду. Это дает дальность стрельбы примерно в 2000–2500 км снарядом, обладающим огромной разрушительной силой. Но для этого потребуются чрезвычайно мощные, специально оборудованные электростанции, способные выдержать в момент выстрела электрический удар тока такой силы, при котором все установки современной электростанции были бы разрушены.
С помощью деталей «конструктора» легко сделать различные модели электропушек. Так как довольно трудно осуществить автоматическое переключение нескольких соленоидов, в нашей пушке помещен только один соленоид. Он на мгновение включается, втягивает снаряд, но ток тут же выключается, снаряд по инерции проскакивает дальше и вылетает из ствола.
Конструкция ствола и затвора понятна по рисунку (см. таблицу 26).
Таблица 26. Электромагнитная пушка.
Все части изготовляются из латуни. Трубка тоже латунная, с гладкими стенками внутри.
Внутренний диаметр ее – 4–5 мм. Если не достанете латунной трубки, можете взять стеклянную. К ней трудно только прикрепить части затвора.
Ствол пушки крепится отростками шайб Между внутренней шайбой А и шайбой Б наматывается соленоид: 30 м провода диаметром 0,5–0,7 мм в двойной бумажной (ПБД) или лучше двойной шелковой (ПШД) изоляции. Снаружи обмотка обертывается черной бумагой, в которую обычно завертывают фотопластинки и фотобумагу. Для закладывания снаряда часть В затвора отводится, а затем запирается проволочным хомутиком Г. Снаряды – обрезки гвоздей без шляпок.
Пушка работает от городской сети напряжением 120 вольтов. Но сопротивление соленоида пушки очень невелико, и его нельзя включать в сеть надолго. Нужно только «чиркнуть» проводом, как спичкой о коробку. После нескольких опытов легко найти наивыгоднейшую продолжительность включения соленоида. Чтобы удобнее было включать ток, один провод подведите к пластинке, укрепленной на дощечке, а другим проводом будете прикасаться к ней.
Пользуясь деталями «конструктора», жестью, картоном и другими обиходными материалами, можно соорудить множество интересных военных моделей с соленоидными пушками: пушку на железнодорожной платформе, пушку на гусеничном ходу, зенитную пушку или пушечный танк.
8. Ходики с механическим будильником
Во всех описанных конструкциях переделок ходиков в будильник обязательно применяются элементы для электрического звонка или используется городская осветительная сеть. В этой конструкции не нужен источник тока: будильник действует механическим способом и поэтому может быть применен в любой сельской местности.
Принцип действия будильника основан на том, что цепочка ходиков опускается совершенно равномерно в течение часа, точно на двенадцать звеньев-колец.
Сбоку ходиков пристраивается на оси блок с висящими на его окружности двумя гирьками – бойками. Под блоком помещена небольшая коробочка без передней стенки и с подвижным, на шарнире, дном. К блоку привязывается нитка и наматывается на него. Другой конец нитки привязывается к грузику-гайке от полудюймового болта, лежащему на дне коробочки (см. рисунок в центре таблицы 27).
Таблица 27. Ходики с механическим будильником.
Если высчитать, через сколько времени должен заработать будильник, отсчитать соответствующее количество колец на левой части цепи (без гири) и повесить последнее отсчитанное кольцо на крючок подвижного донышка коробочки, то, понятно, едва это колечко цепи потянется в механизм ходиков, донышко наклонится, и гайка соскользнет с него.
Так как к гайке прикреплен конец нитки, нитка потянется вниз, завертит блок, и бойки блока станут ударять по циферблату ходиков или по пристроенному тут же колокольчику. От длины нитки, которая берется до пола, и диаметра блока зависит продолжительность звонка. Это устройство было проверено в работе в течение продолжительного времени и действует совершенно безотказно.
Для удобства отсчета необходимого количества колец цепи сделайте гребенку с шестью зубцами. Эту гребенку, чтобы она не терялась, прикрепите к свободному концу цепи вместо имеющегося там железного кольца, удерживающего конец цепи от проскакивания в механизм ходиков. Крайние длинные зубцы гребенки отсчитывают двенадцать колец – один час; крайний и один из средних зубцов (ближайший) – шесть колец – полчаса; крайний и ближайший короткий зубец – три кольца – четверть часа; одно кольцо проходит за пять минут.
Отсчитывать количество колец нужно всегда в одном и том же положении цепи, лучше всего с подтянутой до-отказа гирей. Опыт показал, что в этом положении восьмое кольцо от донышка ходиков поворачивает донышко коробочки и сбрасывает гайку. Это восьмое кольцо нужно каким-нибудь способом отметить – привязать к нему ниточку, как сделано у нас, или окрасить белой краской – и отсчет количества колец цепи всегда вести от этого кольца, предварительно подтянув гирю доверху.
Понятно, что отсчет ведется от восьмого кольца только в том случае, если все детали изготовлены точно по нашим размерам.
Если под бойки блока не подставляется колокольчик звонка, а они просто бьют по жестяному циферблату, то в этом месте нужно вырезать фанеру, на которую набит циферблат. Механизм будильника – коробочка с блоком – укрепляется на ходиках с помощью гаек того же крючка, который удерживает весь механизм ходиков.
Описания изготовления отдельных частей будильника мы не даем, так как помещаем весьма подробные рисунки с размерами. Почти все детали изготовляются из жести от консервных банок. Остается только сказать, что на работе ходиков будильное устройство никак не отражается – ходики не отстают, не портятся, и увеличивать вес гири не нужно.
9. Точный электробудильник из ходиков
Было предложено много конструкций устройств, обращающих ходики в электробудильник. Самое простое – пристроить на стене за гирей линейку с передвижным контактом, и так как опускание гири точно соответствует прошедшему времени, в нужный момент гиря замыкает контакт, и звонок звонит. Однако на практике оказалось, что такой будильник не точен, его трудно установить на нужное время и пользоваться им неудобно.
Была предложена другая, более удачная конструкция. Обыкновенные ходики имеют жестяной циферблат, прибитый к деревянной коробочке и таким образом изолированный от механизма. Это очень удобно. В середине циферблата сделано отверстие, через которое проходят оси часовой и минутной стрелок. Стрелки нигде не прикасаются к циферблату, поэтому, если на нем расположить контакт, стрелки могут служить одним полюсом, а циферблат – другим. Но как сделать, чтобы контакт на циферблате мог быть установлен в любом месте? Очень удачно решается эта задача установкой третьей стрелки, с пружинным контактом на конце.
К циферблату подводится один провод от цепи, составленной из батареи и звонка. Второй провод подводится к механизму ходиков. Когда часовая стрелка часов касается пружинки, помещенной на добавочной, контактной стрелке, цепь замыкается, и звонок начинает звонить.
Такой электрический будильник работает очень надежно, легко устанавливается на нужное время одним передвижением контактной стрелки, но и он обладает серьезным недостатком: поскольку контакт замыкает часовая стрелка, почти невозможно заставить будильник зазвонить точно в нужную минуту.
Однако этот недостаток очень легко устранить: достаточно добавить еще одну контактную стрелку. Схема соединения тогда получается такой: один провод от цепи батареи (или трансформатора) и звонка присоединяется к циферблату; второй провод присоединяется к пружинке на второй контактной стрелке, сделанной из изоляционного материала. К механизму ходиков провод не подводится совсем (см. левый нижний угол таблицы 28).
Таблица 28. Точный электробудильник из ходиков.
В тот момент, когда обе стрелки часов коснутся пружинок на обеих контактных стрелках, цепь окажется замкнутой: звонок – циферблат – короткая контактная стрелка – часовая стрелка ходиков – минутная стрелка ходиков – пружинка длинной изоляционной контактной стрелки – трансформатор (или батарея) и дальше опять звонок. Звонок зазвонит. Едва минутная стрелка пройдет контакт, звонок перестанет звонить, несмотря на то что часовая стрелка, движущаяся гораздо медленней минуткой, еще касается своего контакта.
Этот будильник звонит только тогда, когда обе стрелки часов касаются обеих пружинок контактных стрелок и соединяют их. А раз так, то решает дело минутная стрелка, и точность звонка определяется ее движением. Значит, мы можем заставить звонок зазвонить точно, скажем, без трех минут восемь, без девяти минут семь, в одиннадцать минут девятого или в любое другое время.
Предположим, мы хотим, чтобы звонок наших электрифицированных ходиков зазвонил точно в пять часов дня. Ставим длинную контактную стрелку на цифру 12, короткую – на цифру 5. Это мы делаем, скажем, в десять часов утра. Минутная стрелка делает несколько кругов, свободно проходя при этом над пружинкой короткой контактной стрелки. Вращаясь, она несколько раз касается своего контакта, но звонок не звонит, так как в цепи остается второй разрыв – нет соединения между часовой стрелкой и короткой контактной. Часовая стрелка медленно ползет по кругу, свободно проходит, не доставая до пружинки длинной контактной стрелки, и наконец около пяти часов касается своей пружинки. Через некоторое время доходит до своей пружинки и минутная стрелка – цепь замыкается, звонок звонит.
Ходики с двумя контактными стрелками – значительно более удобный и точный будильник, чем обычные продажные. Сделать такое приспособление к ходикам пустяки. Ведь нужно изготовить лишь две контактные стрелки: короткую из жести, длинную из тонкой фибры, плотного картона (например прессшпана) или какого-либо другого изоляционного материала. Длина контактных стрелок рассчитывается по длине стрелок часов.
Для установки контактных стрелок на циферблат сделайте так. Сверните из жести коротенькую трубочку, которая плотно входила бы в отверстие циферблата. Наденьте на трубочку жестяную шайбу и хорошенько припаяйте ее. Теперь выньте из циферблата трубку с шайбой, наденьте на трубку сначала длинную контактную стрелку, затем короткую, затем еще одну шайбу и опять вставьте трубку в отверстие циферблата. С задней стороны циферблата наденьте на выступающий конец трубки такую же шайбу, как надетые с другой стороны, раздвиньте край трубки, чтобы образовался бортик, и прочно спаяйте шайбу с трубкой. При этом контактные стрелки окажутся плотно прижатыми к циферблату и после поворота будут оставаться на месте.
Циферблат с контактными стрелками устанавливается на место, причем нужно следить, чтобы оси стрелок часов проходили точно в центре отверстия, нигде не касаясь трубки. Часовая и минутная стрелки надеваются на свои оси, контактные пружинки вытягиваются так, чтобы концы стрелок часов задевали за них, – и переделка ходиков закончена. Минутная стрелка всегда проходит над часовой и, значит, не касается пружинки короткой контактной стрелки. Может быть, придется чуть выгнуть минутную стрелку.
Немного сложнее установка добавочных стрелок не в ходиках, а в настольных часах, где металлический циферблат часто соединен с механизмом часов. Это затруднение можно обойти, расширив отверстие циферблата и изолировав от него короткую контактную стрелку и трубку с помощью картонных шайб и картонной же трубки. При этом придется второй провод подводить уже не к циферблату, а к короткой контактной стрелке.
Описанная конструкция обладает одним недостатком: в настольных или стенных часах нужно снимать стекло для установки контактных стрелок на нужное время звонка. Но это не так страшно: стекло можно сделать поднимающимся на шарнире, чтобы циферблат не пылился. Никаких размеров мы не даем: устройство настолько просто, что каждый сможет выбрать подходящие размеры сам, подогнав их к размерам часов, которые переделываются в электробудильник.
Электробудильник очень просто обращается в радиобудильник. Достаточно вместо трансформатора и звонка провода от ходиков подвести к репродуктору и штепсельной вилке и вставить вилку в штепсельную розетку радиотрансляции – ходики будут включать репродуктор.
Еще одно, последнее замечание. От длины контактной пружинки на длинной добавочной стрелке зависит продолжительность звонка: если пружинку сделать подлиннее, медленно движущаяся минутная стрелка будет долго прикасаться к пружинке, тащить ее за собой, и звонок будет звонить продолжительное время.
