Текст книги "Юный техник, 2004 № 10"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
Урок внутри вольтметра

Показывая классу опыты по электричеству, в школах пользуются демонстрационными гальванометрами. Однако шкалы этих приборов хорошо видны далеко не всем. А стоит сделать прибор покрупнее, он станет громоздким, неудобным в обращении. Выход из положения прост – сделать гальванометр настолько большим, чтобы внутрь его умещался… весь класс.

Эту идею учителя пытались осуществить давно. На стене ставили зеркальный гальванометр, у которого роль стрелки выполнял отклоняемый зеркалом луч света. Он отбрасывал зайчик на огромную шкалу во всю стену класса. Казалось бы, все хорошо, но источником света служила лампочка карманного фонаря, и ее лучик виден был только при полном затемнении. К тому же зеркальный гальванометр портился от малейшего сотрясения. А в любом классе, как известно, несколько раз в день случается «землетрясение»…

Так что идея эта ни в одной школе не прижилась. И вот сегодня мы вам предлагаем ее осуществить, воспользовавшись опытом… танкостроителей.

Основой прибора (рис. 1) служит «двухтактный» усилитель, одно из плеч которого собрано на транзисторах VT2, VT4, VT6, а второе – на транзисторах с обратным типом проводимости VT3, VT5, VT7. Между общей точкой (эмиттерами) выходного каскада и средней точкой источника питания (GB2, GB3) включен маломощный электромотор Ml. Его направление вращения зависит от того, какое из плеч выходного каскада открыто и подает питание двигателю. Нетрудно видеть, что при отпирании транзистора VT6 ток от батареи GB2 течет через обмотку «движка» M1 слева направо, а при включении VT7 ток от батареи GB3 течет через обмотку справа налево. При этом направление вращения изменяется на противоположное. Ось моторчика соединена с понижающим редуктором. Линейно перемещающийся штифт кинематически связан с лазерной указкой EL1, поворачивающейся на опоре на некоторый угол, при этом «кидая» световой зайчик на экран с неподвижным изображением шкалы, градуированной в единицах измеряемых прибором величин.

Подобная система использована в танковых дальномерах и выдерживает любую тряску. А луч лазерной указки хорошо виден даже в солнечный день.

Чтобы прибор «чувствовал» величину измеряемого напряжения и соответственно управлял поворотом указки на угол, пропорциональный напряжению, ко входам усилителя (базы транзисторов VT2, VT3 и их общая эмиттерная точка) присоединена диагональ измерительного мостика. Он образован переменным резистором R5, ползунок которого связан с осью указки, а также постоянным резистором R4 и коллектор-эмиттерным переходом транзистора VT1. Сопротивление этого перехода может изменяться в широких пределах в зависимости от величины измеряемого напряжения, подаваемого на базовый делитель R1, R2.

Пусть на исходной позиции измерений напряжение на входе равно нулю, и ползунок резистора R5 находится в верхнем (по рис. 1) положении, а зайчик указки – на нулевом делении шкалы. При этом транзистор VT1 заперт, напряжение на его коллекторе равно напряжению вспомогательного маломощного источника GB1, как и на ползунке R5. Следовательно, на базы и эмиттеры VT2, VT3 подаются напряжения, разность которых равна нулю, и все транзисторы усилителя заперты. Если на базу VT1 подать небольшое напряжение, он приоткроется, напряжение на его коллекторе несколько снизится.

Ко входу усилителя поступит разность напряжений, более положительная со стороны ползунка R5, которая запрет транзисторы VT3, VT5, VT7 и приоткроет VT2, VT4, VT6 – двигатель Ml получит питание и начнет через редуктор смещать ползун R5 вниз, пока разность входных напряжений вновь не станет нулевой. Электропривод остановит указатель EL1 в новом, не нулевом положении. Таким образом, увеличение напряжения на входе сместит лучевой указатель на более «высокое» деление шкалы.

При сбросе напряжения на входе усилителя возникает разность напряжений обратной полярности, и указатель шкалы «поедет» к положению начала отсчета. Для чисто демонстрационных целей в качестве источников измеряемых напряжений используется батарейка GB1 – переключение ее элементов штекером X1 позволяет иметь ступени «0», «1,5 В», «3 В». В положении штекера «0…12 В» последовательно с R1 включается резистор R3, и прибор становится форменным вольтметром, который позволяет измерять и показывать на световом экране величину неизвестного напряжения U _x, для чего к интересующим точкам электрической схемы подносится пара щупов. В таком режиме интересно проиллюстрировать процесс разряда электрического конденсатора емкостью С на сходное сопротивление R нашего прибора.

Продолжительность разряда Т _рсвязана с величинами С и R упрощенным соотношением T _p= 3RC, где R – в омах, С – в фарадах. Разрядная кривая, построенная в координатах напряжение – время (в секундах), имеет характер гиперболы. При нашем входном сопротивлении порядка 200 кОм, конденсатор емкостью 500 мкФ будет разряжаться примерно 300 секунд (5 минут). Такое время позволяет без излишней суеты, заранее наметив масштаб и временные интервалы, построить график зависимости напряжения от времени. Конденсатор подойдет любой электролитический, например, К50-6, на напряжение 16–25 В. Заряжать его можно от адаптера с напряжением 9…12 В через резистор сопротивлением 200 Ом. Для зарядки одной секунды вполне достаточно.

Выбранный диапазон измерений соответствует уровням напряжений, встречающимся в большинстве бытовых полупроводниковых изделий. Заметим, что прибор имеет неплохое входное сопротивление – порядка 15 кОм/В – и не влияет на работу большинства конструкций.

При наличии соответствующих датчиков прибор позволяет измерять любые физические величины, лишь бы их значения можно было преобразовать в напряжение.

Начнем с измерения температуры. Здесь в качестве датчика можно применить термистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого с ростом температуры убывает. Термистор типа КМТ-12, имеющий вид «копеечки» с двумя выводами, можно включить (R14) в базовый делитель при транзисторе VT1 вместо резистора R2 (рис. 2).

Рис. 2

При этом штекер X1 установите в положение «3 В». Цепи, не участвующие в измерении температуры, на рисунке 2 условно не показаны. Началом отсчета будет нормальная температура помещения, когда сопротивление термистора велико, транзистор VT1 отперт, а ползунок резистора R5 находится в нижнем положении. При нагреве термистора R14 его сопротивление снижается, подзапирается транзистор VT1, а ползунок резистора R5 перемещается вверх. Поскольку термистор может работать при температурах до 100 °C и выше, полезно укрепить его на деревянной рукоятке.

Для измерения температуры жидкостей выводы термистора изолируют. Весь узел можно покрыть тонким слоем эпоксидной смолы или заключить в хлорвиниловую трубочку.

Прибор годен и для демонстрации зависимости освещенности объекта от расстояния до источника света. В этом случае достаточно вместо резистора R1 ввести фоторезистор R15 типа СФ2-6 (рис. 3).

Рис. 3

Как и в предыдущей схеме, штекер X1 должен находиться в позиции «3 В». (Не используемые в фотометрических опытах цепочки на рисунке не изображены.) Началом отсчета служит затемненное состояние фотодатчика, когда его сопротивление велико. Понятно, при этом транзистор VT1 заперт, а ползун резистора R5 пребывает в верхнем положении. Освещение снижает сопротивление фотодатчика, и дальше происходит то, что нам уже знакомо. Градуировку шкалы здесь ведите с учетом двух показателей: относительного изменения освещенности, оцениваемой фотоэкспонометром, и расстояния до светильника EL2. Следует принять меры против засветки фотодатчика общим освещением аудитории, например, используя светонепроницаемый козырек.

В конструкции можно использовать моторчик от игрушек. Постоянные резисторы типа МЛТ мощностью 0,25 – 0,5 Вт, гальванические элементы R03 для батареи GB1 и LR14 для GB2 и GB3. Приобретать или изготавливать редуктор, возможно, не понадобится, если на место R5 подобрать переменный резистор со встроенным червячным приводом типа СПЗ-24-А.

Если удастся достать трехполюсный выключатель, им целесообразно заменить пару SA1, SA2.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сетевой громкоговоритель

Сегодня в продаже есть, казалось бы, все, что угодно. Но простейшего громкоговорителя для радиотрансляционной сети не найдешь. А состоит он всего из трех деталей – динамической головки, трансформатора и регулятора громкости, заключенных в футляр со шнуром и штепсельной вилкой. Как видим, устройство «радиоточки» столь просто, что собрать его может каждый начинающий радиолюбитель. Главное – найти трансформатор.

От прочих трансформаторов, используемых в трактах звуковой частоты, его отличает лишь высокий, порядка 1:30, коэффициент трансформации, нужный для согласования напряжения радиосети с низкоомной динамической головкой.

Оказывается, в этом качестве можно использовать миниатюрный трансформатор, входящий в конструкцию широко распространенных электросетевых 220-вольтовых адаптеров для питания маломощных переносных радиоаппаратов и приборов. Рассчитанный на частоту 50 Гц, трансформатор адаптера неплохо работает и на звуковых частотах. На рисунке 2а показан адаптер, работающий по основному назначению, например, для питания радиоприемника. Здесь разветвленные вторично цепи в целях упрощения условно не показаны. На рисунке 2б тот же адаптер работает в трансляционной точке.

Ее динамическая головка ВА1 и регулятор громкости R1 вместе с радиорозеткой посредством шнура связаны со штепсельной вилкой Х3, а с адаптером – «дублером» радиорозетки X1 и разъемом X4. При этом выпрямитель VD1, C1 адаптера находится в режиме холостого хода и не оказывает влияния на звуковой канал. Динамическая головка ВА1 с сопротивлением звуковой катушки порядка 8 Ом может иметь паспортную мощность 0,25…2 Вт.

Ю. ГЕОРГИЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

В «ЮТ» № и за 2003 г. вы рассказывали о возможности создания машины времени. Мне кажется, что если машина времени в принципе возможна, то она уже наверняка создана в будущем. А стало быть, из будущего к нам люди уже непременно должны бы были прилететь. А если не прилетали, то, получается, машина времени в принципе невозможна. Что вы скажете по этому поводу?

Василий Тропин, 16 лет,

г. Курган, а/я 3473

А что бы ответили Василию вы, читатели?

Мы с сестрой любим мастерить поделки из глины. Поэтому у нас вопрос: как самим изготовить глазурь и декорировать ею свои изделия?

Лида Скоробогатова, 12 лет,

г. Серпухов

Настоящую глазурь изготовить и нанести довольно сложно. Поэтому мы советуем использовать имитацию глазури. На керамические изделия, мелкую декоративную скульптуру вместо настоящей глазури наносят различные лаки или даже силикатный клей. Внешне получившаяся пленка почти не отличается от настоящей глазури.

В нашем краевом музее меня заинтересовала костяная игла времен позднего палеолита. Говорят, ей около 19 тысяч лет. А когда появились металлические иглы?

Вадим Журавский, 12 лет,

г. Кострома

Иголки и булавки, найденные европейскими археологами и относящиеся к I тысячелетию до н. э., по своему изяществу и практичности не уступят сегодняшним. Однако в те времена их изготовляли исключительно вручную из бронзы. Стальные иглы современного вида и машинного изготовления начали производить в XIV веке, когда появились первые волочильные станы для проволоки. Долгое время главными поставщиками иголок в Европе считались Германия и Испания.

История российской промышленной иголки ведется от Петра I. По его указу 8 1717 году русские купцы, братья Рюмины, построили две игольные фабрики и начали производство необходимого инструмента в нашей стране.

Хочу сам смастерить кресло, а для этого необходимо согнуть дюралевую трубу. Много труб я перепортил: дюраль ломается. Может быть, посоветуете что-нибудь?

Паша Рябинин, 14 лет,

г. Челябинск

Обычно место сгиба слегка нагревают на газовой горелке, затем натирают хозяйственным мылом – оно послужит своеобразным индикатором. После этого продолжают нагрев. Когда мыло почернеет, дюраль станет пластичным. В этот момент его и гнут. Еще лучше заполнить трубу мелким речным песком, а концы заглушить деревянными пробками. Затем ее медленно сгибают, предварительно слегка нагрев на огне. В этом случае стенка трубы не сомнется: песок не даст.

У нас с другом вышел спор: способен ли человек обогнать лошадь? Я говорю, что может, в особенности на короткой дистанции, когда лошадь пугается выстрела стартового пистолета и не сразу набирает скорость. А вот мой друг утверждает, что бегуны Кении, случалось, обгоняли лошадей и на длинных дистанциях. Так ли это?

Алексей Пивоваров,

г. Звенигород

Относительно кенийских бегунов сведений у нас нет. Но вот недавно 27-летний британец Хью Лобб действительно обогнал скакуна. В данном случае речь шла почти о марафонской дистанции в 22 мили. Человек смог одолеть эту дистанцию за 2 часа и 3 минуты, на две минуты обогнав лошадь.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Совсем недолго – с 1860 по 1863 год – по всей Франции гремела слава изобретателей Понтона Д'Амеркура и Габриеля де ла Ландела, отважившихся строить воздушный корабль «Аэронеф», основанный на принципах вертолета. Средства для этого найти не удалось, и о проекте забыли. Двадцать лет спустя к нему вернулся один из активных сторонников П. Д'Амеркура, знаменитый писатель-фантаст Жюль Верн.

Он учел все достижения техники последних десятилетий и создал новый «Аэронеф». Под названием «Альбатрос» Жюль Верн отправил воздушный корабль в кругосветный полет по страницам своего романа «Робур-завоеватель». Корабль имел 37 мачт, на каждой из которых вращались в разные стороны два пропеллера, заключенные во вращающиеся вместе с ними кольца. Они спрямляли воздушный поток, это увеличивало их тягу. Кроме того, в носу и корме имелись два пропеллера для горизонтального движения. В отличие от парового «Аэронефа», «Альбатрос» приводило в действие электричество. Но писатель не оставил даже намека на устройство его батарей. А вот корпус корабля был сделан из прессованной… рисовой бумаги.

Жюль Верн своим романом «Робур-завоеватель» способствовал развитию винтокрылых летательных аппаратов. О нем с особой благодарностью вспоминали отцы вертолетостроения И.И.Сикорский и Б.Н.Юрьев.

В одном из последних своих романов «Необыкновенные приключения экспедиции Барсака» писатель заглянул в далекое будущее авиации. Так, он описал летательный аппарат, взлетающий, как вертолет, а затем превращающийся в самолет. Различные варианты таких аппаратов построены во многих странах, но пока не вошли в жизнь.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса

1. Правда ли, что молния всегда бьет из тучи в землю или в воду?

2. Справедливо ли Атлантида так называется? Откуда пошло это название?

3. Можно ли запустить электростанцию с асинхронным электрогенератором при помощи аккумулятора?

Правильные ответы на вопросы

«ЮТ» № 5 – 2004 г.

1. Да, летные характеристики самолета связаны с его размерами. Для маленького аппарата плотность воздуха важнее, чем для большого. Ему легче взлететь, но труднее развить высокую скорость.

2. При равной массе металлический шар прокатится дальше шара из резины, так как объем резинового больше и он деформируется при движении. Потому трение его о твердую поверхность выше, чем у металлического.

3. Пневматический двигатель перестанет работать глубоко под водой, когда давление воды начнет мешать выходу отработанного воздуха.

* * *

Поздравляем с победой Елену Посиделовуиз с. Крутого Липецкой области. Правильно и обстоятельно ответив на вопросы конкурса в «ЮТ» № 5 – 2004 г., она получает приз – энциклопедию мотоциклов издательства «За рулем».

* * *

_{А почему?Почему сборник географических карт называется атласом? Как паровоз стал электровозом? Могут ли слоны выучить… шведский язык? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Тиму и Биту, постоянным героям «Нашего мультика», предстоит попасть в 1900 год, чтобы отправиться к Северному полюсу на воздушном шаре вместе со шведским ученым Соломоном Андрэ. А читателей журнала наш корреспондент пригласит в старинный русский город Рязань.}

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

_{ЛЕВША– Два танка – наш Т-60 и немецкий PZ. III – были наиболее распространенными боевыми машинами войны. О том, какие технические достижения того времени были применены в их конструкциях, можно узнать, собрав обе модели для вашего «Музея на столе».}

_{– Подводим итоги конкурса «Хотите стать изобретателем?» и предлагаем новые задачи и головоломки.}

_{– Юные мастера смогут собрать модель «морского охотника», увидеть и воплотить схемы и принципы новых электронно-механических игрушек и оригинальных приспособлений,}

_{– Найти полезный совет, как увеличить площадь рабочего стола, отыскать нужную вещь с помощью электромагнита и… правильно завязывать шнурки на ботинках.}

* * *