Текст книги "Пионер-электротехник"
Автор книги: Петр Стрелков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 14 страниц)
«Неуловимая рыбка»
Содержание аттракциона состоит в следующем. На берегу «реки» скопилось большое количество «рыболовов». В «воде» возле камней они видят лакомую добычу– «щуку» с петлей на спине. Задача рыболова состоит в том, чтобы крючком удочки зацепить за петлю и вытащить «щуку» из «воды». Однако как ни стараются они поймать рыбку, их попытки терпят неудачу: крючки отклоняются в сторону от петли. Ее может, поймать только догадливый рыболов, который поймет, в чем тут дело – найдет выключатель и выключит цепь электромагнита, замаскированного на дне реки.
Аттракцион состоит из макета рыбки, удочки с крючком, электромагнита, выключателя, аккумулятора (2–4 вольта) и макета дна реки, на котором устанавливается замаскированный электромагнит и рыбка.
Вы можете сделать рыбку из папье-маше, дерева, картона или из пластилина. На спине рыбки укрепите петлю из медной проволоки, как показано на рисунке 61, а.
Рис. 61. Устройство аттракциона «Неуловимая рыбка»: 1 – сердечник; 2 – полюсные наконечники; 3 – крепежные лапки; 4 – катушка электромагнита; 5 – выключатель; 6 – батарея элементов Попова или аккумуляторная батарея; 7 – удилище; 8 – леска; 9 – крючок.
В качестве удилища возьмите круглую палочку диаметром 20–30 миллиметров и длиной около 2–3 метров. На конце удилища закрепите при помощи прочной тонкой нитки крючок, сделанный из жести (рис. 61, б). Электромагнит сделайте с составным магнитопроводом, как показано на рисунке 61, в. Сердечник изготовьте из полосок мягкой стали по форме и размерам, показанным на рисунке 61, г. Полюсные наконечники изготовьте в виде стоек с отверстиями на нижних отогнутых концах (рис. 61, д). Крепежные лапки (рис. 61, е) изготовьте из медной, латунной или алюминиевой пластинки. Склейте каркас катушки из тонкой фанеры, просушите его и покройте каким-либо изоляционным лаком. На каркас намотайте 1500 витков обмоточного провода диаметром 0,2–0,5 миллиметра. Припаяйте гибкие выводы к концам обмотки и прикрепите их к катушке нитками.
В отверстие катушки туго вставьте сердечник. Прикрепите полюсные наконечники к сердечнику при помощи крепежных лапок и болтов с гайками. Готовый электромагнит (рис. 61, ж) установите на деревянном основании и соберите электрическую схему аттракциона, как показано на рисунке 61, з, и проверьте ее действие. Замаскируйте электромагнит и установите рыбку так, чтобы петля на ее спине находилась против полюсов электромагнита. Прикрепите к основанию при помощи клея мелкий речной песок, ракушки, искусственные водяные растения и водоросли. Замаскируйте выключатель так, чтобы к нему был свободный доступ, – и аттракцион готов к действию.
Испытание работы аттракциона проводите так. Сначала установите рыбку, чтобы ее петля находилась между полюсами электромагнита. Если сила притяжения магнита окажется малой, переместите рыбку к одному из полюсов электромагнита.
Аттракцион может непрерывно работать 1,5–2 часа.
Чтобы аккумулятор продолжительно работал и катушка электромагнита не сильно нагревалась, надо время от времени выключать ток. Вы должны предлагать рыболовам поймать рыбку за 5—10 минут, когда электромагнит включен. Затем выключаете электромагнит на 5 минут и снова предлагаете поймать рыбку, и т. д.
Стол электрических чудес
Внешний вид стола и его детали показаны на рисунке 62. Он состоит из четырех деревянных ножек и крышки. Снизу в центре крышки укреплена П-образная половина сердечника трансформатора с первичной обмоткой. Обмотка включается в сеть переменного тока через выключатель и фарфоровую розетку с предохранителями.
Экспонатами для демонстрации служат: железный сердечник, легкое алюминиевое кольцо, кастрюля для кипячения воды, соленоид, «волшебная лампа», «капризный мишка» и «дикий кот».
Конструкция стола показана на рисунке 62, а.
Рис. 62. Внешний вид стола и его части: 7 – электрический стол; 2 – половина трансформатора с первичной обмоткой; 3 – кожух для катушки с первичной обмоткой трансформатора; 4 – крышка стола; 5 – сердечник первичной катушки трансформатора; 6 – сердечник вторичной катушки трансформатора; 7 – каркас катушки; 8 – выкройка для пластин сердечника первичной катушки трансформатора; 9 выкройка для пластин вторичной катушки трансформатора; 10 – лапки для крепления сердечника первичной и вторичной обмоток; 11– сердечник второй половины трансформатора со вторичной обмоткой; 12 – малое кольцо каркаса мишки; 13 – большое кольцо каркаса; 14 – рейки туловища; 15 – основание мишки; 16 – электросигнал; 17 – лампочки; 18—кольцо для крепления лампочек вместо глаз; 19 – внешний вид макета мишки.
Вы можете изготовить его из сухих досок. Самой главной частью стола является П-образная половина сердечника трансформатора с катушкой первичной обмотки.
Подберите трансформаторные пластины П-образной формы от старых накальных или маломощных сварочных трансформаторов. Приблизительные размеры пластин показаны на рисунке 62, б. Вам нужно набрать пакет толщиной около 40 миллиметров. Для этой цели будет пригоден любой сердечник от старого силового радиотрансформатора с П-образными пластинами. Важно, чтобы площадь поперечного сечения сердечника была не менее 20–30 кв. сантиметров. Если под руками не окажется нужных трансформаторных пластин, вы можете изготовить их из кровельного железа по выкройке, показанной на рисунке 62, б. Вам нужно изготовить две половины сердечника трансформатора: первую половину для первичной обмотки, а вторую – для вторичной. Причем вторую половину сердечника надо сделать в трех экземплярах. Один – для «кота», другой – для «мишки», а третий – для «волшебной лампы».
Пластины следует изготавливать в таком порядке. Сначала по выкройке сделайте одну пластину – шаблон. А затем по шаблону на листе кровельного железа разметьте шилом или гвоздем остальное количество пластин. Вырежьте пластины с помощью зубила и ножниц по металлу, просверлите в пластинах нужные отверстия. Удалите заусенцы с краев пластин и отверстий. Прокалите пластины до темно-красного цвета и медленно остудите их. Не удаляйте окалины с поверхности пластин, так как она будет служить изоляционной прокладкой между соседними пластинами. Сердечник из таких пластин нагревается слабо даже при продолжительной работе. Соберите пластины в пакет и скрепите их заклепками с изолированными корпусами. Для этого стержень каждой заклепки покройте изоляционным лаком или оберните двумя слоями топкой бумаги, пропитанной парафином.
Среднюю часть пакета оберните плотной бумагой, смазанной изоляционным клеем или лаком. Это будет гильза каркаса катушек. Вырежьте щечки катушки из толстого картона и приклейте их по краям гильзы. У вас получился каркас катушки, на который намотайте около 1000 витков обмоточным проводом типа ПЭ или ПЭЛ диаметром 0,5–0,7 миллиметра. Припаяйте гибкие выводы к концам обмотки и закрепите их нитками. Прикрепите пакет с катушкой к крышке стола снизу при помощи лапок, пропуская концы пакета сквозь отверстия в крышке так, чтобы они были на уровне верхней плоскости крышки. Прикрепите крышку к столу, а сверху наклейте на нее по всей поверхности лист фанеры толщиной 1,5–2 миллиметра; зачистите его поверхность шкуркой, покрасьте черным лаком – и стол готов.
«Капризный мишка»
Для мишки подберите электросигнал от старой автомашины или мотоцикла. Такие сигналы продаются в магазинах автотракторного электрооборудования и запасных частей, в спортивных магазинах и в магазинах электросбыта. Если вы не найдете готового электросигнала, то сделайте его в виде зуммера, описанного ниже (см. рис. 71).
Вторую половину сердечника трансформатора сделайте по рисунку 62, б, где приведены приблизительные размеры и форма всех деталей.
Пластины этой половины сердечника изготовьте и соберите в пакет таким же способом, как и первой половины сердечника. На пакет сделайте каркас катушки для вторичной обмотки. Намотайте на каркас такое количество витков (обмоточным проводом марки ПЭ-0,8–0,9 или ПЭЛ-0,8–0,9), чтобы получить напряжение, при котором сигнал будет хорошо работать. Если у вас пакет сердечника будет иметь размеры, показанные на рисунке 62, б, то на каркас вторичной катушки следует намотать приблизительно 30 витков тем же обмоточным проводом. При этом напряжение на вторичной обмотке будет около 7 вольт. Но лучше всего подбирать практически число витков вторичной обмотки, так как вы можете приобрести электросигнал не на 6, а на 12 вольт.
После намотки катушки припаяйте гибкие выводы и закрепите их нитками. Сделайте основание из толстой фанеры или доски с отверстиями для концов сердечника. Прикрепите сердечник к основанию так, чтобы его концы были на уровне противоположной плоскости основания. Наклейте на основание очень тонкий лист фанеры, чтобы закрыть концы сердечника. Рядом со вторичной обмоткой установите электросигнал, как показано на рисунке 62, в, и приступайте к изготовлению макета мишки.
Туловище макета сделайте из реек, как показано на рисунке 62, г. Для этого из фанеры выпилите два кольца по форме, показанной на рисунке. По окружности каждого кольца сделайте выемки под рейки, соберите и скрепите каркас мелкими гвоздями с клеем.
Голову мишки сделайте из тряпок, а вместо глаз вставьте и закрепите маленькие электрические лампочки на 6 вольт. Такие лампочки применяются в радиоприемниках для освещения шкал. Баллоны лампочек окрасьте зеленым лаком, а зрачки черной тушью. Передние и задние лапы сделайте тоже из тряпок.
Соберите электрическую схему мишки, как показано на рисунке 62, д, и приступайте к испытанию макета.
Поставьте мишку на стол так, чтобы совпали концы обеих половин сердечника: первичной обмотки, установленной под крышкой стола, и вторичной обмотки, укрепленной на основании макета. При этом получится как бы замкнутый сердечник.
Включите первичную обмотку трансформатора в сеть переменного тока. Проходящий по первичной обмотке переменный ток будет намагничивать и размагничивать замкнутый сердечник. В это время вокруг сердечника возникает переменное магнитное поле, пересекающее витки вторичной катушки, наводя на концах обмотки переменную электродвижущую силу. Величина этой э. д. с. зависит от числа витков вторичной обмотки. Чем больше число витков, тем большее напряжение возникает на концах обмотки, которая включена в цепь лампочек и электросигнала. Под действием наведенного напряжения в цепи макета будет протекать ток, который накалит нити лампочек и заставит электросигнал звучать, как бы воспроизводя рев мишки.
Если электросигнал исправен и схема собрана правильно, то макет будет работать. Если при проверке окажется, что схема собрана правильно и электросигнал исправен, но звучит слабо, надо уменьшить зазор между сердечниками первичной и вторичной обмоток. Для этого наклейте на крышку стола и на основание макета более тонкую фанеру, установите мишку в прежнее положение, и он будет работать. Поверните его на некоторый угол, близкий к 90°, и он перестанет работать. Это объясняется тем, что при повороте макета размыкается сердечник трансформатора, исчезает переменное магнитное поле вокруг витков вторичной катушки и э. д. с. на обмотке, а вместе с ними прекращается движение тока в цепи макета.
После испытания обтяните голову, лапы и туловище мишки темно-коричневым байковым, а еще лучше плюшевым материалом. Основание покрасьте черным лаком.
Теперь надо окончательно проверить работу макета. Поставьте стол так, чтобы ревущий мишка смотрел на публику. Поверните его на 90°, и он замолчит. Затем снова поверните мишку лицом к публике, он опять сердито зарычит и зловеще засверкает глазами. Создается впечатление, что мишка начинает капризничать, когда его поворачивают на столе лицом к публике.
«Дикий кот»
Макет «дикого кота» можно изготовить таким же способом, как и макет «мишки». Разница состоит в том, что в конструкцию макета «кота» введены дополнительные электрические приборы.
Внешний вид макета, его приборы, схема их соединения показаны на рисунке 63, а. На основании для кота нужно установить и закрепить часть сердечника со вторичной обмоткой трансформатора. Они изготавливаются точно так же, как для мишки, и по тем же рисункам. Возле вторичной обмотки на основании укреплен зуммер {пищик) и тепловое реле. Это реле есть простейший автомат, замыкающий и размыкающий контакты электрической цепи внутри макета.
Реле можно изготовить следующим образом. На основании возле катушки со вторичной обмоткой укрепите с помощью шурупов два фарфоровых ролика на расстоянии 10–12 сантиметров друг от друга.
Сделайте две контактные пластинки из упругой листовой латуни по форме и размерам, показанным на рисунке 63, б.
Рис. 63. Устройство аттракциона «Дикий кот»: а – общий вид конструкции (1– макет кота, 2 – вторичная обмотка трансформатора, 3 – тепловое реле, 4 – зуммер, 5 – стол); б – устройство теплового реле (6 – неподвижный контакт, 7 – подвижный контакт, 8 – крепежное кольцо, 9 – нихромовая проволока, 10 – перемычка, 11 – верхний крючок, 12 – нижний крючок, 13 – оттяжная пружина, 14 – ролики, 15 – лампочки, 16—выключатель); в – общий вид зуммера и его части (17 – крышка, 18 – контактно-регулировочный винт, 19 – контргайки, 20 – якорь электромагнита, 21 – изоляционные прокладки, 22 —катушка электромагнита, 23 – сердечник, 24 – корпус зуммера с сердечником, 25 – крепежные лапки, 26 – общий вид зуммера); г – схема включения зуммера; д – монтажная схема кота; е – электрическая схема кота.
В середине между роликами укрепите изготовленные контактные пластинки. Пластинку в виде скобы, дважды изогнутой под прямым углом, укрепите вблизи одного ролика. Вторую упругую пластинку прикрепите одним концом к основанию при помощи шурупов, а свободный ее конец должен находиться на некотором расстоянии от отогнутого первого контакта. На шейках роликов туго натяните тонкую нихромовую проволоку диаметром 0,10—0,15 миллиметра. Такую проволоку можно извлечь из старых проволочных остеклованных или открытых сопротивлений, которые продаются в магазинах радиотоваров. К середине проволоки прикрепите проволочный крючок и зацепите его за перемычку, сделанную из старой расчески. Второй крючок прикрепите к подвижной контактной пластинке и зацепите за перемычку с другой стороны, как показано на рисунке 63, б. Подожмите под шурупы гибкие изолированные проводники длиной 10–15 сантиметров каждый. Такие же проводники присоедините к концам нихромовой проволоки на шейках роликов. Между основанием и свободным концом подвижной контактной пластинки прикрепите оттяжную пружинку – и реле готово к действию.
Принцип работы реле состоит в следующем. Туго натянутая холодная нихромовая проволока поднимает вверх свободный конец подвижной пластинки, который плотно соприкасается с неподвижным контактом, замыкая электрическую цепь. При этом по цепи потечет электрический ток, нагревая нихромовую проволоку. При нагревании проволока удлиняется и провисает между роликами. В это время оттяжная пружина отводит вниз подвижную контактную пластинку, размыкая электрическую цепь. Движение тока в цепи прекращается, нихромовая проволока, охлаждаясь, сокращается. При охлаждении она снова туго натягивается между роликами, поднимая вверх подвижную пластинку, свободный конец которой снова замыкает электрическую цепь, и весь процесс повторяется снова.
Теперь нужно приобрести пищик (зуммер). Его можно купить в магазинах радиотоваров или электросвязи.
Если под руками не окажется готового зуммера, его легко изготовить самим.
Внешний вид зуммера и конструкция его деталей показаны на рисунке 63, в. Он состоит из корпуса, электромагнита, якоря, контактно-регулировочного винта с контргайкой и изоляционных прокладок. Схема включения зуммера показана на рисунке 63, г. Он работает точно так же, как электрический звонок. При замыкании электрической цепи зуммера по катушке электромагнита проходит ток, и сердечник электромагнита намагничивается, притягивая к себе якорь. В этот момент размыкается цепь между острием контактно-регулировочного винта и якорем, движение тока в цепи прекращается, электромагнит размагничивается, и якорь под действием своей упругости отходит в первоначальное положение, замыкая снова цепь зуммера.
Регулируя винтом расстояние между якорем и сердечником электромагнита, можно подобрать такую частоту колебания якоря, при которой он будет издавать звук. Высота тона звука зависит от частоты колебания якоря, и ее можно изменять контактно-регулировочным винтом.
Зуммер надо изготавливать в следующем порядке. Сделайте сердечник электромагнита из мягкой стали по форме и размерам, показанным на рисунке 63, в. Корпус зуммера изготовьте из мягкой листовой стали толщиной 1,5–2 миллиметра и приклепайте к нему сердечник на расстоянии 16 миллиметров от одной его стенки. Из плотной бумаги вырежьте полоску шириной 17 миллиметров, оберните ее вокруг сердечника, склейте, обвяжите нитками, и вы получите гильзу. Когда она просохнет, снимите ее с сердечника.
Из картона вырежьте две щечки, приклейте их по краям гильзы и просушите. Полученный каркас катушки покройте несколько раз изоляционным лаком и просушите.
Намотайте на каркас катушки 300–400 витков обмоточного провода марки ПЭЛ-0,3 – ПЭЛ-0,4.
Якорь изготовьте из листовой тонкой упругой (закаленной) стали толщиной 0,08 – 0,1 миллиметра. В качестве якоря можно взять старое лезвие от безопасной бритвы. Подберите небольшие кусочки изоляционного материала (плексигласа, гетинакса, карболита, текстолита, пластмассы и проч.) и сделайте из них три изоляционные прокладки.
На рисунке 63, в размеры прокладок показаны ориентировочно, их можно изменять в зависимости от толщины якоря. Вам нужно взять такую толщину двух прокладок, между которыми укрепляется якорь, чтобы расстояние от якоря до электромагнита было бы около 3 миллиметров.
Крышку зуммера изготовьте из медной, алюминиевой или латунной пластинки по форме, показанной на рисунке 63, в. В качестве контактно-регулировочного винта возьмите латунный или бронзовый винтик с двумя гаечками. Конец винтика остро заточите напильником.
Сборку зуммера надо производить в следующем порядке. Наденьте на сердечник электромагнита катушку. Уложите на отогнутые концы корпуса две изоляционные прокладки: тонкую и толстую. На конец корпуса, расположенный дальше от центра сердечника, положите тонкую прокладку, на нее – конец якоря и прижмите его второй прокладкой. Сверху на прокладки уложите крышку зуммера так, чтобы все отверстия совпали, и скрепите с корпусом стяжными болтиками с гайками. Под гайки стягивающих болтов подожмите металлические крепежные лапки, изготовленные по форме, показанной на рисунке 63, в. Болтики, крепящие якорь, надо изолировать от верхней крышки, подкладывая под их головки изоляционные шайбы, а стержни обернуть бумагой.
Закрепите контактно-регулировочный винт на крышке при помощи двух гаек. Припаяйте к якорю один вывод от обмотки электромагнита. Другой вывод от обмотки надо оставить свободным. Подожмите гибкий изолированный проводник под головку стягивающего болтика со стороны толстой изоляционной прокладки – и зуммер готов. Теперь его нужно отрегулировать.
Соберите электрическую схему, как показано на рисунке 63, г. Ваш зуммер будет работать от источника тока с напряжением в 6 вольт. Нажмите кнопку и, завинчивая или развинчивая отверткой контактно-регулировочный винт, регулируйте звучание зуммера. В положении наибольшей громкости туго затяните гайки контактно-регулировочного винта – и зуммер готов к работе.
Разберите схему, укрепите зуммер на основании возле катушки вторичной обмотки и приступайте к изготовлению головы, туловища и лап для кота. Все эти части сделайте из тряпок или папье-маше. Вместо глаз укрепите электролампочки. Припаяйте к цоколям лампочек гибкие длинные изолированные проводники.
После изготовления всех частей для кота приступайте к сборке электрической схемы макета (рис. 63, д, е).
Присоедините один вывод от вторичной обмотки к неподвижной контактной пластинке при помощи пайки. Второй вывод от обмотки трансформатора присоедините к одному концу нихромовой проволоки на шейке ролика. Лампочки, закрепленные вместо глаз, и зуммер соедините параллельно между собой и припаяйте один отвод от них к концу подвижной контактной пластинки, а другой присоедините к свободному концу нихромовой проволоки на шейке второго ролика – и схема готова.
Теперь испытайте макет в действии. Установите основание кота так, чтобы совпали концы обеих половин сердечника трансформатора. Включите первичную обмотку в сеть переменного тока и наблюдайте за работой всех приборов. Если все приборы исправны и схема составлена правильно, макет будет работать сразу после включения в сеть. Если же зуммер работает и лампочки горят, а реле не размыкает контакты, надо заменить нихромовую проволоку более тонкой. Если реле будет размыкать и замыкать контакты очень часто, увеличьте длину нихромовой проволоки. Для этого установите ролики дальше друг от друга и натяните между ними нихромовую проволоку меньшего диаметра.
Вы можете подобрать опытным путем длину и диаметр нихромовой проволоки, при которой реле будет медленно замыкать и размыкать электрическую цепь. Если нихромовая проволока будет перегорать или нагреваться до красного цвета, ее надо заменить более толстой.
После испытания соберите каркас макета, обтяните его материалом так же, как мишку. Проверьте работу макета окончательно тем же способом, которым проверяли макет мишки.
