Текст книги "Юный техник, 2009 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ПОЛИГОН
Загадка механического паука

Дорогая редакция!

На одном из стендов выставки НТТМ в 2008 году я сфотографировал странную шагающую модель, похожую на паука. Но поговорить с участниками стенда не успел. Не знаете ли вы, как эта модель может быть устроена?

Максим Царьков, г. Тула

Человек издавна пытается подражать живой природе. На первых порах с этой целью создавались механические подобия живых существ и даже людей. Так, задолго до нашей эры у китайских императоров были рычащие механические драконы и поющие птицы. Европейцам, если верить легендам, показывали механического рыцаря, который демонстрировал свое умение владеть мечом, что позволяло императору гордиться мастерством своих подданных. Сохранились смутные сведения о механических куклах в Древнем Риме. Но достоверно в Европе такие «игрушки» появились позднее.

По преданию, немецкий философ Альберт Великий (ок. 1193–1280), потратив 20 лет труда, создал механическую женщину, которая могла говорить и ходить. Его ученик, знаменитый богослов Фома Аквинский, вероятно, испугавшись, ударил ее палкой, и она рассыпалась на множество металлических деталей.

Более ничего подобного Альберт Великий сделать не успел, однако оставил нам немало сбывшихся предсказаний. Среди них точно назвал столетие открытия Америки – «берега по ту сторону Геракловых столбов», а также время, когда люди полетят на Марс и Луну. Было у него и предсказание, относящееся к нашей теме: «Будет создана шагающая машина, в которой сидят люди».

Шагающий робот очень сложен.

Предсказание Альберта Великого сбылось: уже давно созданы, например, шагающие экскаваторы. Есть и военные роботы, способные двигаться по сильно пересеченной местности.

Часто они похожи на рыцарей в жестких панцирях или на крабов. Двигаются они очень даже неплохо. Один из таких роботов, получивший название BigDog, разработан в США. Он сохраняет равновесие даже на льду, может скакать на своих четырех ногах рысью и иноходью.

Есть роботы, прекрасно лазающие по деревьям, по ровным каменным стенам, умеющие ходить по потолку. Вот только делают они это слишком медленно или, лучше сказать, не очень быстро. Специалисты считают, что дело в недостаточной мощности управляющего компьютера. Хоть он и делает миллиарды операций в секунду, а мало – нужны триллионы. Может быть, это и так, но вспомним: даже обычная муха с ее крошечным мозгом летает с огромной для ее размера скоростью и в доли секунды успевает оценить опасность и спастись. Так что компьютер компьютером, но очень важен еще и алгоритм движения робота.

Несколько рычагов и шарниров – вот и вся «начинка» механического паука.

Уже упомянутые шагающие экскаваторы существуют девяносто лет и передвигаются, не нуждаясь в сложных вычислительных комплексах. То же можно сказать о модели механического паука, фотографию которой прислал нам Максим Царьков. Главное, что ее отличает от многих других механизмов, – это простота.

Паук имеет две пары ног, приводимых в действие кривошипом. Каждая нога состоит из четырех ведущих стержней, образующих параллелограмм. Один конец каждого из стержней параллелограмма соединен с неподвижной осью на корпусе или с пальцем кривошипа. На рисунке разными цветами показаны положения звеньев ног паука при полном обороте кривошипа.

Отдельные фазы движения «механического наука» изображены цветом.

Схема привязки шарниров к корпусу шагающей машины.

Паук сначала приседает на брюшко, затем перебрасывает ноги вперед. Когда они станут на грунт, дальнейший поворот кривошипа поднимает тело паука и переносит его вперед. После этого начинается новое приседание. Если оба кривошипа вращаются с одной скоростью, паук движется прямо. Если изменять скорости вращения кривошипов относительно друг друга, паук будет двигаться криволинейно.

Простейшую модель паука можно сделать из деталей металлического набора «Конструктор» и редуктора с электромотором от самого простого игрушечного автомобиля. В таких игрушках оба задних колеса обычно расположены на общей оси. Если вместо них поставить два кривошипа, то получится привод для ног паука, движущегося прямолинейно. Если скорость вращения оси игрушечного автомобиля слишком велика, нужно добавить замедляющую передачу, которую можно сделать из деталей того же набора.

Шасси модели можно спаять из жести от кофейной банки, согнув ее блестящей стороной внутрь. Для того чтобы оно было прочным и выглядело аккуратно, проведите по линии сгиба один-два раза резаком по металлу. Ноги модели – из любого металла или пластмассы толщиной около 2 мм. Их размеры показаны на схеме.

В принципе батареи питания электромотора следует располагать рядом с ним на шасси. Но для первых экспериментов можно расположить их на пульте управления возле выключателя. При этом модель получится более легкой и сможет двигаться быстрее.

Далее можно вести эксперименты с моделью в самых разных направлениях, прежде всего, сделать паука управляемым. Для этого на правом и левом борту модели можно установить отдельные электромоторы с одинаковыми редукторами и замедляющими передачами для раздельного привода правой и левой пары ног. Ток к ним нужно подавать раздельно. Нажатием разных кнопок на пульте вы сможете получить движение вперед, поворот вправо и влево. Если же добавить тумблер, переключающий полярность питания электромоторов, получите движение назад. Ваша модель станет полностью управляемой.

А. ИЛЬИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
О чем говорят на Си-Би?

Сейчас выпускают много интегральных микросхем (ИМС), в которых уже есть все основные узлы супергетеродинного радиоприемника, иногда даже включая УЗЧ. Их используют во многих радиовещательных приемниках, но собирать приемник на вещательные диапазоны не очень интересно, они продаются в любом киоске и довольно дешевы. Заманчиво послушать то, что недоступно рядовому радиослушателю.

Гражданский диапазон ( Citizen Band, СВ, произносится как Си-Би) первоначально придумали американцы, чтобы каждый, купив радиостанцию, мог беседовать в эфире с друзьями. С 90-х годов этот диапазон открыт и у нас – лицензию можно получить за 20 мин., заплатив небольшой налог и купив радиостанцию. Регламент радиосвязи отводит для Си-Би диапазон 26…28 МГц, лежащий как раз между 11-метровым радиовещательным и 10-метровым любительским. Его широко используют таксисты, пожарники, служба спасения, водители-«дальнобойщики», да и другие граждане, желающие установить связь, например, между домом и дачей.

С распространением сотовых телефонов «бум» Си-Би-связи несколько поутих, но все равно на диапазоне, как правило, много народа. Чтобы послушать их разговоры, не нужно никаких лицензий, достаточно построить приемник на этот диапазон.

Была выбрана отечественная ИМС типа К174ХА2, очень дешевая, но, тем не менее, уверенно работающая на этих частотах. Зарубежный аналог – ТСА440. В ней нет УЗЧ, но его легко собрать на ИМС той же серии К174УН7 или использовать готовый, от старого телевизора или радиоприемника. Годится и любой другой УЗЧ или даже высокоомные телефоны, подключенные к выходу приемника. Принципиальная схема приемника показана на рисунке 1.

На ней видим все дополнительные детали. Это входной контур L1C2, связанный с антенной через конденсатор С1, а с ИМС через катушку связи L2; контур гетеродина L3C7…C9 с катушкой обратной связи L4; фильтр основной селекции ЭМФП-465-6; выходной контур УПЧ L5C14 и детектор VD1 с сопутствующими деталями. ИМС хороша тем, что не надо заботиться, например, о подборе режима транзисторов.

В ней заложены и дополнительные функции. Так, усиление по РЧ можно изменять, подбирая резистор R1. При желании можно сделать его переменным (от 3,3 до 6,8 кОм). Имеется автоматическая регулировка усиления (АРУ), предотвращающая перегрузку детектора сильными сигналами и позволяющая прослушивать все станции с примерно одинаковой громкостью. Если найдется стрелочный прибор на 150…300 мкА, например индикатор уровня записи от старого магнитофона, его можно подключить к выводу 10, и он будет индицировать уровень принимаемого сигнала.

Для намотки катушек приемника понадобятся два цилиндрических каркаса диаметром 5,5…6 мм с ферритовыми или альсиферовыми подстроечниками М4. Контурные катушки L1, L3 содержат по 6 витков провода ПЭЛ 0,4…0,5, а катушки связи L2, L4 – по 2 витка любого, более тонкого провода. Их наматывают прямо поверх контурных. В качестве L5 подойдет готовая катушка ПЧ от любого транзисторного приемника. Она в экране и иногда содержит встроенный конденсатор. Тогда С14 не нужен. Конденсатор настройки С 7 – любого типа.

Лучший ФСС на 465 или 500 кГц – электромеханический фильтр (ЭМФ). На входе и выходе у него установлены катушки возбуждения, настраиваемые конденсаторами С5 и С6 в резонанс на ПЧ. У примененного ЭМФ-465-6 (цифры указывают номинал ПЧ и полосу пропускания в кГц) эти катушки разные, что обеспечивает согласование с высоким выходным сопротивлением смесителя и низким входным сопротивлением УПЧ. Если такого ЭМФ нет или он дорог, допустимо использовать любой пьезокерамический фильтр от транзисторных приемников, но его желательно включить еще с одним (готовым) контуром ПЧ L6L7C5 для дополнительной селективности и согласования. Схема дана на рисунке 2.

Схема УЗЧ стандартная, навесных элементов в ней немного. Громкоговоритель годится любой, с сопротивлением от 4 Ом и более (см. рис. 3).

Если не давать максимальной громкости на долгое время, радиатор на микросхему можно не устанавливать (температуру ИМС легко проверить на ощупь). Приемник и УЗЧ получают питание от одной батареи или сетевого адаптера с напряжением 9 В. Ток покоя УЗЧ вместе с приемником не превосходит 20 мА. При большой громкости ток УЗЧ значительно возрастает.

Налаживание начинают с УЗЧ. Прикосновение пальцем к верхнему выводу регулятора громкости R1 должно вызывать сильный фон переменного тока, громкость которого изменяется при вращении ручки. В противном случае ищите ошибку в монтаже. Налаживание самого приемника сводится к настройке контуров.

Тщательно проверив монтаж и устранив все ошибки, присоединяют антенну (провод длиной 2–3 метра) и вращением подстроечника L3 пытаются принять какой-либо сигнал. Настраивая контуры ПЧ, добиваются его максимальной громкости. Ориентируясь по сигналам Си-Би-станций, устанавливают подстроечник L3 и в заключение настраивают входной контур подстроечником L1 по максимальной силе сигналов.

Немного увеличив число витков, пропорционально длине волны, можно настроить приемник и на интересные вещательные КВ-диапазоны 19, 16 или 13 м. Днем там часто проходят очень дальние станции.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Еще в русских народных сказках упоминается о живой и мертвой воде. Время от времени о том же говорят разного рода целители. А на самом деле, существует такая вода или нет?

Олег Винокуров,

г. Астрахань

Оказывается, та вода, которую мы пьем, на самом деле представляет собой смесь как минимум двух разных жидкостей, утверждают исследователи Института общей физики РАН. В одной все протоны в молекулах Н ₂О вращаются в одном направлении, в другой – в разных.

В итоге получаются орто– и паражидкости, которые обладают различными свойствами. К примеру, первая подавляет рост бактерий, а вторая – стимулирует их размножение. Правда, разделить обе составляющие удается лишь с помощью специальной установки, да и то ненадолго. Тем не менее, исследователи полагают, что открытый ими феномен может помочь медикам при лечении некоторых заболеваний.

Слышала об искусственном языке эсперанто, который был изобретен еще в начале прошлого века. Существует ли он сегодня? Кто на нем общается?

Елена Сахарова,

г. Кемерово

Мы попросили ответить на этот вопрос давнего друга редакции председателя Общества эсперантистов Екатеринбурга Виктора Васильевича Кудрявцева. «Прошлый год был урожайным на юбилеи, – рассказал он, – в 1908 году не только упал знаменитый Тунгусский метеорит, но и впервые был осуществлен переход на летнее время, изобретен сигнал SOS, чайный пакетик и показан первый мультфильм. А также была основана Всемирная Эсперанто-Ассоциация.

Язык эсперанто задумывался как универсальное средство общения людей. Знание эсперанто не приносит прибыли в обычном понимании, оно дает доход другого рода – радость общения, открывает возможности самореализации.

Но эсперанто это и целый мир практических возможностей, а именно: быстрое изучение иностранных языков – давно отмечено, что после эсперанто другой язык осваивается вдвое быстрее; международное общение, переписка, знакомства и контакты по всему миру без всяких посредников; необыкновенные путешествия – поездки к эсперантистам по личным приглашениям, через Pasporta Servo(всемирная сеть эсперантистов, которые принимают у себя дома других эсперантистов совершенно бесплатно), поездки на эсперанто-встречи и конгрессы.

Я лично благодаря эсперанто объездил полмира – от Японии до Британии – и ни разу не пользовался услугами турфирм.

Писатель-фантаст Гарри Гаррисон известен также как сторонник языка эсперанто. Во многих его произведениях герои будущего разговаривают на этом языке. А поскольку предвидения фантастов время от времени сбываются, не исключено, что всеобщим языком будущего станет именно эксперанто.

Познакомиться поближе с особенностями этого языка можно через Интернет. Наберите в любой поисковой системе слово «эсперанто», и вам откроются тысячи сайтов на эсперанто и об эсперанто. Среди них есть много курсов обучения, главным образом бесплатных. Но если вы не очень накоротке с компьютером, напишите нам в «Общество эсперантистов»: 620041, Екатеринбург, аб. ящ. 132».

Здравствуй, дорогая редакция!

Меня зовут Георгий. Мне 12 лет. Увлекаюсь компьютерами, историей Польши и многими предметами из школьной программы (конечно, не математикой). Люблю технику. Хочу познакомиться с единомышленниками и не только. Еще ищу друзей с Родины – Украины (Полтавы и Запорожья) и из Белоруссии.

Пишите по адресу: Ленинградская обл., г. Сланцы, ул. Ломоносова, д. 11, кв. 6, Шатому Георгию.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Стало привычным, что на DVD-диск можно записать любой кинофильм, да не один. Это делается путем прожигания на нем лазерным лучом особого узора, который считывается как двоичный код и затем преобразуется в изображение. Заменив красный лазер на синий, с меньшей длиной световой волны, удается записать в сто раз больше. Но и это не предел. Как показывают эксперименты, покрыв диск слоем белка родопсина, на диске удастся разместить едва ли не все художественные фильмы земного шара… Но вспомним, как все начиналось.

В 1970 г. специалисты английской фирмы «Декка» перенесли телевизионный сигнал на виниловый диск при помощи раскаленного алмазного резца, колебавшегося по вертикали с частотой сигнала. На диске получилась покрытая бугорками спиральная канавка. Казалось бы, достаточно поставить в канавку иглу, как при проигрывании грампластинок, и при вращении диска она начнет колебаться с частотой записанного сигнала. Останется лишь превратить эти колебания в электрические, послать их в телевизор и получить изображение. Однако игла получалась столь острой, что… прокалывала диск.

Специалисты фирмы заменили иглу острым «коньком». Он своим закругленным носом плавно взбирался сразу на множество бугорков, не разрушая канавки. Колебаться же он начинал, когда его «хвост» сходил с бугорка. Для этого пришлось видеодиск сделать тонким и гибким, да еще подавать под него сжатый воздух. Длительность записи достигла 25 минут, а по плотности на единицу объема она превзошла запись на видеомагнитофоне в 100 раз. Для своего времени это был фурор! Но видепроигрыватель получился слишком сложным и в серию не пошел. После были успешные попытки других фирм по созданию магнитных и емкостных видеодисков. Но появился лазерный видеодиск, и все они ушли в прошлое.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Почему для хранения сжиженных газов часто используются сосуды сферической формы?

2. Действует ли сила Архимеда на подводную лодку, лежащую на грунте?

3. Для чего нужна обмазка электродов, применяемых для электросварки?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 8 – 2008 г.

1. Отличить метеорит от обычного камня можно прежде всего по оплавленной корке на краях.

2. Вода, протекая по камням, вымывает частично растворенные соединения известняка. Кроме того, вода часто несет с собой песок, который служит абразивом. Наконец, при замерзании вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме и расширяет трещины в камне.

3. КПД аммиачного двигателя выше, поскольку образование пара происходит при более низкой температуре. Но нужно иметь в виду, что аммиак довольно ядовит, значит, важно предотвратить его выброс в атмосферу.

* * *

Поздравляем с победой Ирину БОРОДКИНУиз п. Озерный Тверской области. Правильно и обстоятельно ответив на вопросы, она стала обладателем мини-телекамеры.

Близки были к победе восьмиклассник Роман КОМАРОВ из Томска и второклассник Игорь ЧЕРКАШИНиз с. Сосновка Омской области.

* * *

_{А почему?давно ли криминалисты научились искать преступников по отпечаткам пальцев? Что умели инженеры Древней Эллады? О чем может рассказать любознательному человеку обыкновенная… тыква?}

_{Герои нашего мультика продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в старинный немецкий город Кельн на Рейне, а также в уникальный кельнский Музей шоколада.}

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

  _{ЛЕВШАВо время Великой Отечественной войны немецкие танки – «Королевский тигр» и «Ягдтигр» – по мнению военных специалистов многих стран, были непобедимы в танковых дуэлях. Но против нашей авиации эти машины оказались совершенно беспомощны. Вы узнаете о конструкции «Тигров» и сможете выклеить бумажные модели для своего музея.}

_{– Любители электроники найдут схему зарядного устройства для мощных аккумуляторов бытовых и профессиональных шуруповертов.}

_{– Юные механики построят простейший электромобиль для практического изучения правил дорожного движения.}

_{– Также вы найдете в номере новые головоломки В. Красноухова и практические советы.}

* * *