Текст книги "Юный техник, 2008 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

СДЕЛАЙ ДЛЯ МЛАДШЕГО
Проще не бывает

Подковообразный магнит, моток проволоки, вязальная спица и полоска тонкой листовой жести – вот и все, что нужно для изготовления простого, но очень сильного электромотора.

Обычно ротор электромотора имеет сердечник, состоящий из множества сложных по форме пластин электротехнической стали. У нашего мотора ротор вообще сердечника не имеет. Этим и обусловлена его простота.

Вот устройство мотора.

На валу укреплена кольцевая катушка, а рядом с ней коллектор. Они и образуют ротор электродвигателя. Его конструкция ничем, кроме числа витков, не отличается от нарисованной в учебнике «рамки с током в магнитном поле» – прообраза любого электродвигателя. Электрический ток подводится к ротору через щетки.

Обычно их делают из специальной угольно-графитовой массы. У нас же их роль выполнят два упругих жестяных контакта.

Вал ротора закреплен на стойках. Чтобы он не скользил, возле стоек припаяны два колечка из медной проволоки. Стойки привинчены к доске, а на ней в специальном гнезде стоит подковообразный магнит (его можно купить в магазине наглядных пособий или попросить в физическом кабинете).

Делать мотор начните с изготовления катушки. Подберите круглый предмет, диаметр которого на 5 – 10 мм меньше, чем внутренняя полость магнита. Положите на него четыре отрезка прочных ниток и намотайте поверх них внавал 30–40 витков изолированного провода диаметром 0,3–0,5 мм так, чтобы получилась катушка толщиной около 10 мм. Затем завяжите нитки и снимите катушку. Далее ее нужно симметрично, точно по диаметру, и аккуратно, чтобы не повредить изоляцию витков, насадить на вязальную спицу диаметром 2–3 мм. Катушка под действием магнитных сил будет вращаться и должна будет вращение передать на вал. В местах, где сквозь нее проходит вал, туго, крест-накрест завяжите нитки. Для прочности эти места, да и все витки катушки пропитайте нитролаком или клеем для мебели и просушите.

Самое сложное – коллектор. Намотайте на вал несколько полосок писчей бумаги с клеем шириною 15–20 мм и диаметром намотки около 10 мм. У вас получится втулка коллектора.

Материал втулки должен выдерживать температуру пайки. Клей ПВА, мебельный и «Момент» не выдержат нагрева. Хороша во всех отношениях эпоксидная смола, но она требует большого опыта, а после работы с ней придется долго отмывать руки. Самое лучшее в данном случае – это клейстер. Разведите чайную ложку муки в половине стакана воды, поставьте стакан в кастрюлю с горячей водой и помешивайте до получения похожей на кисель массы. Клей готов. Им нужно выклеить втулку коллектора, а затем сутки ее просушить.

Магнит и моток проволоки – вот весь мотор.

Коллекторные пластины желательно сделать из тонкого листового металла – меди или латуни. Их нужно выгнуть на хвостовике сверла диаметром 8 – 10 мм, а затем укрепить на втулке коллектора при помощи ниток и клея типа «Момент» или «БФ». После этого можно припаять к ним провода катушки. Для получения максимального крутящего момента двигателя важно сориентировать пластины коллектора относительно плоскости катушки, как это показано на рисунке.

Щетки, подающие ток к коллектору, представляют собою упругие полоски из жести от кофейной банки. В обычном состоянии этот металл пластичен, но положите полоски на стальную пластину и слегка простучите молотком. После такой обработки жесть станет упругой, как пружинная сталь.

Щетки крепятся к деревянной подставке мотора винтами-саморезами. К ней же крепятся и стойки. Их также можно сделать из жести. Но для повышения жесткости к каждой из них лучше припаять жестяную косынку, как показано на рисунке.

Если мотор делается только с демонстрационной целью, то достаточно в стойках просверлить отверстия и пропустить через них вал.

Чтобы плавно регулировать скорость и даже изменять скорость вращения, двигатель нужно оснастить траверзом.

_{На рисунке: 1– стойка; 2– катушка ротора; 3– коллектор; 4– щеткодержатель; 5– щиток траверза; 6– втулка подшипника.}

Изготовление стойки с «оловянным» подшипником.

Но вообще-то двигатель развивает приличную мощность и вполне пригоден, например, для привода пропеллера вентилятора. В этом случае придется позаботиться о подшипниках.

Сделайте в стойке керном небольшое углубление, залейте в него капельку оловянного припоя, а когда остынет – просверлите в нем отверстие. Если через него пропустить стальной вал, то получится своеобразный подшипник с очень низким трением и износом.

Наконец, попробуем мотор испытать. Прежде всего добейтесь, регулируя положение стоек, чтобы вал легко вращался. Далее присоедините мотор к батарее или выпрямителю на 3–6 В, и он заработает с легким жужжанием.

Теперь вы можете проделать множество занимательных опытов.

Присоедините к клеммам мотора вольтметр и попробуйте питать его постоянным током более высокого напряжения. Без перегрева обмотки он легко выдержит до 24 В. Но коллектор при этом начинает сильно искрить и греться. Нетрудно заметить, что одна из причин заключается в щетках – у них мала площадь соприкосновения с коллектором. Если конец щетки разрезать на узкие полоски, то нагрев коллектора уменьшится.

Когда-то, давным-давно, к коллектору электромотора ток подавали при помощи разрезных пластин, гребешков, пучков и щеток из проволоки. Делалось это ради увеличения числа точек контакта. При изменении величины питающего напряжения ваш мотор будет менять скорость, а при смене полярности – направление вращения. Но можно щетки установить на щиток, который поворачивается относительно геометрической оси вала. Если его повернуть на 180°, то при постоянном напряжении питания мотор будет плавно увеличивать и уменьшать свою скорость, да еще и изменять направление вращения. Называется это устройство траверзом.

Траверз состоит из пластины, закрепленной в поворотной втулке, сквозь которую проходит вал двигателя (см. рис.).

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Измерим мощность волн

Как мы уже писали, вокруг множество различных источников электромагнитных полей и волн (см. статью «Проблема поющего крюка» в «ЮТ» № 2 за 2008 г.). Это и большие ЛЭП, и домашняя электропроводка, бытовые электроприборы, например, микроволновые печки, компьютеры и сотовые телефоны, радиовещательные, телевизионные и сотовые станции.

Существуют нормы предельных уровней полей, и их соблюдают, но… Каждый из окружающих нас проводящих предметов является антенной. Он принимает радиоволны и снова излучает их. Возникает пестрая интерференция волн со своими минимумами и максимумами, а вот они-то могут оказаться выше допустимых. Проверить электромагнитную обстановку и позволит самодельный индикатор.

Если все в порядке и уровни полей невелики, индикатор все равно окажет большую помощь при выборе места установки телевизионной или радиовещательной УКВ-антенны – ее ведь надо располагать там, где максимум поля – только так вы получите чистый сигнал без помех и искажений. В разных местах моего балкона, например, показания индикатора от поля УКВ ЧМ-радиостанций изменялись от 1200 до 10 мВ.

И третья область применения индикатора: изучение условий распространения радиоволн. В парке недалеко от Останкинской телебашни показания индикатора достигали 3…5 В, но стоило отойти в «тень» дома…

Впрочем, попробуйте сами! Даже снять «карту» распределения поля внутри вашего дома или квартиры весьма интересно и поучительно!

Для простого УКВ-индикатора вам понадобятся только раздвижная телескопическая ТВ-антенна (усы), четыре диода, измерительный прибор и немного проводов. Разумеется, не обойтись и без паяльника. Схема предельно проста (см. рис.) и полностью соответствует детекторному радиоприемнику, но УКВ-диапазона. Сигнал, принятый дипольной антенной, детектируется диодным мостиком, и получившийся постоянный ток поступает на измерительный прибор.

Схема индикатора радиоволн.

Мостовая схема детектора выбрано не случайно.

Такой детектор не нарушает симметричности диполя, не требует дополнительных деталей (дросселей, трансформаторов), даже блокировочный конденсатор, обычно включаемый параллельно выходу детектора, ему не особенно нужен. Как показал опыт, подключение конденсатора дает увеличение показаний всего на несколько процентов. Кроме того, мост, в отличие от обычного детектора на одном диоде, использует обе полуволны переменного высокочастотного сигнала, следовательно, если можно так пошутить, симметричен не только в пространстве, но и во времени.

От выбора диодов зависит чувствительность индикатора. В принципе, подойдут любые маломощные высокочастотные германиевые диоды, например, ГД507, Д311, Д18…Д20. При выборе по справочнику надо отдавать предпочтение диодам с меньшей собственной емкостью.

Измерительным прибором послужит любой чувствительный вольтметр или тестер. Весьма чувствительны цифровые тестеры, у них, как правило, есть предел измерения постоянного напряжения (DCV) 200 мВ, или 0,2 В, но удобнее стрелочные приборы. Подойдут головки (микроамперметры) с током полного отклонения 10…50 мкА (чем меньше, тем лучше). Стрелочные головки от магнитофонов имеют ток полного отклонения 150…300 мкА.

С ними индикатор будет работать лишь в достаточно сильных полях. Для получения максимальной чувствительности головку подключают непосредственно к выводам моста. Если же стрелка зашкаливает, последовательно с головкой надо включить добавочный резистор. Например, с головкой на 10 мкА и резистором 100 кОм получаем вольтметр на предел 1 В, с резистором 1 Мом – на 10 В.

От души желаю, чтобы больших пределов вам не понадобилось.

При монтаже индикатора можно обойтись без всяких корпусов и печатных плат. Четыре диода надо сложить вместе, соблюдая полярность, и с каждой стороны попарно спаять выводы. Ленточный фидер антенны отрезают, оставив не более 1… 1,5 см для припайки диодов. С другой стороны к выводам диодов припаивают двухпроводный шнур любого вида и длины для присоединения к прибору. Спаянные выводы диодов надо изолировать пластиковыми трубочками, кусочками изоляционной ленты или заплавить термоклеем.

Поверх всей конструкции целесообразно также надеть трубочку большего диаметра (на фото она снята, чтобы были видны диоды). Как пользоваться индикатором? Диполь – резонансная антенна и работает лучше всего при общей длине «усов», равной половине длины волны. Самая большая длина волны (для 1-го канала ТВ) равна 6 м, и диполь получается короче 3 м, но все равно принимает. При желании или необходимости плечи можно удлинить, надставив их отрезками тонкого провода. На остальных каналах диполь настраивают в резонанс, по максимуму показаний, изменяя длину плеч диполя. Вот почему и удобна телескопическая антенна. При приеме УКВ-радиостанций «верхнего», или FM-диапазона, например, частоты которых близки к 100 МГц, длина волны равна 3 м. Следовательно, плечи диполя надо раздвинуть на 1,5 м (два плеча по 75 см).

При приеме дециметровых каналов ТВ (частоты 500…700 МГц) длины плеч диполя надо делать очень маленькими. Действительно, длина волны, рассчитанная по известной формуле 300/f (МГц), равна всего 0,6 м и меньше.

В этом случае наш диполь легко превратить в так называемую V-антенну, раздвинув плечи на всю длину, но разведя их на угол всего лишь 40… 70 градусов. Получившуюся «рогатку» надо направить концами плеч в сторону телецентра. V-антенна обладает значительной направленностью. Она увеличивает сигнал, приходящий спереди, со стороны концов вибраторов, в то же время ослабляет сигналы, приходящие сбоку и сзади.

Обращайте внимание на поляризацию. Все ТВ-программы в Москве передают с горизонтальной поляризацией, и приемный диполь также надо располагать горизонтально. То же самое относится и к радиостанциям «нижнего» УКВ-диапазона 64…75 МГц. В «верхнем» же диапазоне 88… 108 МГц многие станции перешли на излучение волн с вертикальной поляризацией, вероятно, для облегчения приема на автомобильные штыревые антенны. Приемный диполь в этом случае также должен быть вертикальным.

Держа антенну в руке и наблюдая за показаниями прибора, легко установить направление поляризации приходящих волн. Для облегчения работы с антенной ее полезно оснастить ручкой длиной 30…50 см, сделанной, например, из отрезка пластиковой трубки и надетой на узел крепления антенны. На фотографии показана антенна с такой ручкой, стоящая на подоконнике. Диоды видны на фоне неба у основания антенны.

До Останкинской телебашни более 15 км, тем не менее, стрелка отклоняется на 3/4 шкалы.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

НАШИ ЧЕМПИОНЫ
Знакомьтесь: Владислав Диденко

Владислав Диденко– неоднократный призер наших конкурсов «Приз номера». Мы попросили Влада рассказать о себе.

Ваше письмо с предложением рассказать о своей персоне меня озадачило. Что можно рассказать о себе в 13 лет? Живу с родителями и младшим братом Никитой (ему 6 лет) в пригороде Краснодара, на хуторе Ленина. Учусь здесь же в средней школе № 61, в 7-м «Б» классе.

Люблю ездить на велосипеде, рыбалку, занимаюсь борьбой самбо и дзюдо. В соревнованиях по борьбе неоднократно занимал призовые места по школе, городу и Краснодарскому краю.

Краевой центр детского и технического творчества, к сожалению, не посещаю. Чтобы ездить туда, уходит много времени – более двух часов в оба конца.

Что же касается моих удачных ответов на вопросы ваших конкурсов, то здесь все обстоит очень просто.

К новому 2007 году дедушка подарил мне подписку на ваш журнал. Прочитав вопросы первого же номера, я попробовал на них ответить. Получилось. Ну, а дальше просто увлекся, появился спортивный азарт.

Основная литература, которой я пользуюсь при подготовке ответов:

1.  Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга.

2.  Факультативный курс физики, 8 класс. Автор О.Ф. Кабардин.

3.  Неорганическая химия. Учебное пособие для вечерней и заочной средней школы. Автор С.А. Балезин.

Есть у меня еще и замечательный консультант, технический руководитель и корректор – мой дедушка. Ему 72 года, в прошлом он – инженер-механик. Живет он в Кабардино-Балкарии, общаемся мы с ним по телефону и письмами.

Вот, собственно, и все.

С уважением Влад ДИДЕНКО

ДАВНЫМ-ДАВНО

Оптический прибор, пригодный для наблюдения Луны и Солнца, предложил англичанин Роджер Бэкон (1214–1292). Это была камера-обскура – ящик с отверстием, напротив которого получалось перевернутое изображение всего, что находится перед отверстием. Этот прибор применил для наблюдения Солнца в 1325 г. философ и астроном, живший на юге Франции, Леви Бен Герсон (1288–1344).

В качестве камеры-обскуры он использовал темный… сарай с отверстием в стене. В 10 метрах от него, на противоположной стене, получалось изображение Солнца в виде диска диаметром около 10 сантиметров, на котором были хорошо видны пятна и протуберанцы. Точность определения углового положения солнечного диска на небосводе превышала точность наблюдения невооруженным глазом в 3 раза. К сожалению, в приборе происходила громадная потеря света. Он еще был как-то пригоден для наблюдения Луны, но даже самые яркие звезды увидеть не удавалось. Из-за этого дальнейшего применения в астрономии камера-обскура с отверстием не получила.

Однако сам факт получения столь простыми средствами изображения, превышающего по четкости возможности человеческого глаза, стоит отметить.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. С какой высоты опаснее для парашютиста затяжной прыжок – с высоты 6 км или 3 км?

2. Где бы птицам летать было легче – на Земле или на Марсе?

3. При повышении напряжения мощность электромотора, как известно, растет. Чем ограничен этот рост?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 11 – 2007 г.

1. Кристаллическая структура льда имеет пустоты, поэтому его плотность меньше, чем воды. Потому он и не тонет.

2. Объемную бомбу на Луне взорвать нельзя, поскольку там нет атмосферного кислорода, поддерживающего горение. Для условий Луны и безвоздушного пространства можно создать специальный боеприпас с окислителем.

3. Если всю Землю застроить ветряками, вращение планеты не остановится.

* * *

Наиболее полные и правильные ответы прислал Федор Акимовиз с. Понизовье Смоленской области. Он и получает приз – подзорную трубу.

Очень близки были к победе Владислав Диденкоиз Краснодара и Тимур Душанбаевиз с. Исянгулово Республики Башкортостан.

* * *

 _{А почему?Холодно ли ежику в иголках? Кто построил таинственный город Мачу-Пикчу в горах Южной Америки? Когда люди придумали кегли? Могут ли дружить кошка и… воробей? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в дом-музей главного конструктора С.П. Королева, с именем которого связаны многие космические достижения нашей страны.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВША– Все годы Великой Отечественной войны на северных морях защищал рубежи Родины, выслеживал и уничтожал корабли и подводные лодки противника гидросамолет МБР-2. Модель этого «морского охотника» вы сможете построить по нашим разверткам для «Музея на столе».}

_{– Юные электронщики соберут прибор, оберегающий домашнюю кошку от опасных для нее мест в квартире, который сможет также выполнять роль охранной сигнализации.}

_{– Самодельщики построят к лету оригинальное спортивно-транспортное средство для переправы и развлечений на воде.}

_{– Как всегда, вы найдете в журнале новые головоломки и полезные советы.}

* * *