Текст книги "Юный техник, 2001 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кристалл вместо катушки

Как устроен наушник, известно, наверное, всем: катушка с большим количеством витков тонкого провода, постоянный магнит, железная мембрана. Но есть наушники, вскрыв которые многие удивятся: ни катушки, ни магнита, а всего-навсего маленькая пластинка и мембрана из пластмассы. Речь идет не о привычном электромагнитном телефоне, а о пьезоэлектрическом.

С пьезоэффектом мы знакомы по школьному курсу физики: переменное напряжение, приложенное к пьезокристаллу, вызывает его механические колебания с частотой подведенных электрических, воспроизводя речь или музыку.

Если присоединить пьезотелефон к звуковому генератору и плавно поднимать частоту электрических колебаний, в какой-то момент можно заметить резкое увеличение громкости тонального сигнала. Всплеск амплитуды колебаний пьезокристалла вызывается явлением резонанса.

Оказывается, пьезокристалл не так прост, его эквивалентная электрическая схема представлена «хитрым» соединением реактивных и активного сопротивлений, как показано на рисунке 1.

Рис. 1

Первый пик громкости происходит, когда наступает последовательный резонанс в цепочке элементов C_q, L_q, R_q, второй пик отвечает параллельному резонансу между этой цепочкой и ветвью с элементом С_о. Повторим, что реально этих деталей в кристалле нет, в нем проявляются лишь их свойства.

Между резонансными частотами кристалл обнаруживает свойства индуктивности, подобно катушке с проволочной обмоткой. Вне указанного промежутка кристалл являет свойства конденсатора. Именно потому пьезотелефон, включенный непосредственно в коллекторную цепь транзисторного каскада УЗЧ, будет молчать – ведь через конденсатор нет ходу постоянной составляющей тока. А чтобы пьезонаушник зазвучал, нужно шунтировать его резистором.

Свойства пьезоэлементов, уже упомянутые, и те, речь о которых впереди, дают возможность конструировать разноообразные устройства, позволяющие уменьшить количество намоточных узлов, а то и вовсе без них обойтись, а потому более простых и технологичных.

Для примера на рисунке 2 показана известная схема карманного устройства, подающего сигнал тревоги с весьма значительной громкостью.

Звукоизлучателем служит «пьезодеталь» типа СП-1. «Раскачивает» излучатель генератор прямоугольных импульсов, собранный на интегральном таймере DA1 и задающей частоту цепочке элементов R1, R2, С1. Включенный на выходе автотрансформатор Т1 создает на излучателе BQ1 переменное напряжение порядка 25 В.

Источником питания может служить батарейка типа «Кроны»; устройство включается в работу подачей питания выключателем SA1. В роли последнего может быть тумблер, «кнопка» или контакты, управляемые разнообразными датчиками.

Автотрансформатор наматывается на сердечнике выходного трансформатора переносного приемника типа «Селга-404» и имеет около 900 витков провода ПЭВ-1 0,09, с отводом от 80 витков, считая от заземленного конца.

Другое интересное качество пьезокристалла – высокая стабильность частоты колебаний вблизи положения параллельного резонанса. Вводя пьезокварц в колебательный контур, можно эффективно стабилизировать частоту генератора радиосигналов, что избавляет от необходимости подстраивать радиоприемник. На рисунке 3 приведена схема «кварцованного» генератора, способного работать в диапазоне частот от 100 кГц до 100 МГц, при установке соответствующего кварцевого резонатора ZQ1 (в роли индуктивности) совместно с емкостным делителем С2, С3.

Каскад на транзистоpe VT2 служит буфером, устраняющим влияние цепей на выходе на работу генератора. Приведенные на схеме номиналы конденсаторов С2…С5 обеспечивают работу на частоте порядка 10 МГц (диапазон КВ 31 м). Для получения на выходе амплитудно-модулированных сигналов на вход устройства достаточно подать колебания звуковой частоты с напряжением в несколько милливольт. Рассмотренный узел можно использовать в переговорном устройстве или для передачи сигнала грамзаписи на радиовход магнитолы, включенной на запись с эфира.

Помимо кристаллов кварца, в технике используют пьезокерамику. Из нее изготавливают, например, фильтры промежуточной частоты 465 кГц для приемников-супергетеродинов. Керамические фильтры заменяют многозвенные традиционные фильтры, содержащие множество катушек и конденсаторов, не требуют кропотливого монтажа и настройки. Используя пьезокерамический фильтр и многофункциональную микросхему, можно собрать простой «карманный» супергетеродин согласно схеме на рисунке 4.

Преобразователь частоты на транзисторе VT1 связан через пьезокерамический фильтр промежуточной частоты ZQ1 с микросхемой DA1, которая усиливает сигнал ПЧ, детектирует его и дает усиление звукового сигнала, достаточное для прослушивания через ушной телефон BF1.

Блок конденсаторов настройки может быть типа КП4-5, пьезокерамический фильтр – ФП1П-022, телефон типа ТМ-2А.

Батарею питания можно собрать из трех гальванических элементов LR03. Использованная здесь микросхема не относится к числу новейших, но встречается в продаже. В зависимости от выбранных данных входного и гетеродинного контуров приемник может принимать радиовещательные станции в диапазонах средних либо коротких волн.

Для приема на КВ-диапазоне 25…50 м используйте каркасы диаметром 7 мм с подстроенными сердечниками. У катушки L1 должно быть 18 витков провода ПЭЛШО 0,4, намотанных в один слой виток к витку, у L2 – 2 витка ПЭЛШО 0,2, L3 содержит 2 + 4 + 28 витков провода ПЭЛШО 0,2. Подбором номинала резистора R1 устанавливают ток коллектора транзистора VT1 на уровне 0,5…0,7 мА.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

Дорогие друзья!

Подводим итоги конкурса «ЛЕГО», объявленного в журнале «ЮТ» № 10 за 2000 год.

Победителями стали:

· Сергей Скобелев из Новосибирской обл. (главный приз – КОНСТРУКТОР «ЛЕГО»);

· Иван Шипилов из Краснодарского края;

· Дмитрий Чернявский из г. Москвы;

· Владимир Студеникин из г. Кемерово.

Поздравляем!

ПРИЕМ

ЗАОЧНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ШКОЛА (ЗИФМШ)

объявляет прием учащихся в 9, 10 и 11-й классы на 2001/2002 учебный год

Главная цель школы – помочь обучающимся глубже постичь математику и физику, развить инженерный склад мышления и лучше подготовиться к поступлению в высшие учебные заведения. Выпускники школы имеют льготы при поступлении в Петербургский государственный университет путей сообщения.

Прием в ЗИФМШ проводится по результатам решения вступительного задания, публикуемого ниже. Рядом с номером задачи указывается, для какого класса она предназначена. Например, 4 (9, 10) означает, что задача 4 входит в конкурсное задание дня 9-го и 10-го классов. Задание для каждого класса состоит из шести задач. Решение вступительного задания необходимо прислать по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект, 9, ПГУПС, ЗИФМШ, на конкурс. В письмо вложите анкету, заполненную печатными буквами по следующему образцу:

Фамилия, имя, отчество: Сидоров Иван Петрович

Класс (указывается по состоянию на 1 сентября 2001 г.): десятый

Подробный домашний адрес: 524806, г. Тверь, ул. Садовая, д. 55, кв. 77

Номер и адрес школы: школа № 5, г. Тверь, ул. Зеленая, д. 7

Зачисленным в ЗИФМШ в течение гола высылаются учебные пособия и контрольные задания; решенные задания оцениваются и рецензируются. Успешно закончившие в ЗИФМШ получают удостоверение.

ЗАДАНИЕ НА КОНКУРС

1. (9) является целым числом. Найдите это число.

2. (9) К чашкам весов подвешены две гири – фарфоровая и железная – равного веса. Нарушится ли равновесие весов, если гири опустить в сосуд с водой? Ответ обосновать.

3. (9, 10) Из круга вырезали концентрический с ним круг, площадь которого составляет 81 % от площади исходного круга. Какой процент от радиуса первоначального круга составляет толщина кольца?

4. (9, 10) Лампы и амперметр включены так, как показано на рисунке.

Во сколько раз отлетаются показания амперметра при разомкнутом ключе К от показаний при замкнутом ключе. Сопротивление ламп одинаково. Напряжение поддерживается постоянным.

5. (9, 10, 11) Ведро, в котором находится смесь воды со льдом массой 10 кг, внесли в комнату и сразу же начали измерять температуру смеси. Получившийся график зависимости температуры t° от времени τ изображен на рисунке.

Какова масса льда, находящегося в ведре?

Теплоемкостью ведра пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/моль·К, удельная теплота плавления льда 0,33 МДж/кг.

6. (10, 11) Найти все значения а, при которых система имеет ровно 4 решения:

7. (10, 11) Какой угол наклона должна иметь крыша, чтобы вода стекала за минимальное время? Ширина крыши 2Ь.

8. (11) Найти среднеарифметическое наименьшего целого и наибольшего целого решений неравенства:

9. (11) В сосуде находится 16 г кислорода и 10 г водорода. Во сколько раз изменится давление в сосуде, когда весь кислород соединится с необходимой для реакции частью водорода? Температура в сосуде поддерживается постоянной. Давлением насыщенных водяных паров пренебречь.

10. (9, 10, 11) В выпуклом четырехугольнике ABCD длина отрезка, соединяющего середины сторон АВ и CD, равна одному метру. Прямые ВС и AD перпендикулярны. Найти длину отрезка, соединяющего середины диагоналей АС и BD.

ТВОИ УНИВЕРСИТЕТЫ

Продолжаем публикацию мини-справочника по московским техническим вузам. Напоминаем: все указанные телефоны – московские, код 095.

Рубрику ведет С. Бузлаков

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Специальности: автоматизация технологических процессов и производств (заочная, дневная, вечерняя); биоэкология (заочная, дневная, вечерняя); бухгалтерский учет и аудит (заочная, дневная, вечерняя); водные биоресурсы и аквакультуры (заочная, дневная, вечерняя); коммерция (заочная, дневная); машины и аппараты пищевых производств (заочная); менеджмент (заочная, дневная); психология (заочная, дневная, вечерняя); техника и физика низких температур (заочная); технология бродильных производств и виноделие (дневная, заочная); технология жиров (заочная); технология консервов и пищеконцентратов (заочная); технология продуктов общественного питания (заочная); технология рыбы и рыбных продуктов (заочная); технология сахаристых веществ (заочная); технология хлеба, мучных, кондитерских и макаронных изделий (заочная, дневная, вечерняя); технология хранения и переработки зерна (заочная); финансы и кредит (заочная); экономика и управление на предприятии (заочная, вечерняя); юриспруденция (заочная, дневная, вечерняя).

Вступительные экзамены: математика (письменно), русский язык (изложение), химия (письменно), обществознание (письменно), биология (письменно), иностранный язык (письменно) – в зависимости от выбранной специальности. Проходной балл в 2000 г. на технические специальности: 9 – 10. Конкурс аттестатов.

Формы обучения: дневная, вечерняя, заочная, дистанционная.

Имеется общежитие. Возможно обучение на договорной основе.

Отсрочка от призыва в армию на период обучения.

Адрес:109803, Москва, ул. Земляной нал, 73. Тел.: ПK – 915-52-10, ПО – 915-33-83. Е-mail: [email protected].

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЮРИДИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Специальности: юриспруденция.

Вступительные экзамены: сочинение; история России; основы государства и права (возможно, в 2001 г. дисциплина будет замелена).

Средний проходной балл в 2000 г. – 9 (сумма баллов за два экзамена, сочинение оценивается по системе зачет/незачет).

Прием документов: на дневное отделение с 25 июня по 15 июля, на вечернее и заочное отделения с 1 июня по 15 июля. Студентам предоставляется общежитие. Отсрочка от армии. Возможно обучение на договорной основе.

Адрес:123286, Москва, Садово-Кудринская., 9.Тел.: спр. – 244-88-90, 244-86-91.

МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. К.А. ТИМИРЯЗЕВА

Специальности: агрономия (агробизнес, пчеловодство и кормопроизводство, технология хранения и переработки растениеводческой продукции); агрохимия и почвоведение (агроэкономическая и правовая оценка земельных ресурсов, агролесомелиорация, сертификация сельхозпродукции); агроэкология; антикризисное управление; бухгалтерский учет и аудит; защита растений; зоотехния (общая зоотехния, птицеводство, коневодство, рыбоводство, пчеловодство, технология переработки продуктов животноводства); математические методы и исследование операций н экономике (информационные технологии, компьютерные системы и информационное обслуживание, экономическая кибернетика); плодоовощеводство и виноградарство (плодоовощеводство, плодоводство, овощеводство защищенного грунта, возделывание лекарственных и эфиромасличных культур); плодоовощеводство и виноградарство (хранение и переработка плодов и овощей, декоративное садоводство); селекция и генетика сельскохозяйственных культур (биотехнология); финансы и кредит; экономика и управление аграрным производством (менеджмент, маркетинг в АПК, экономика и бухучет, организация агробизнеса, организация внешнеэкономических связей предприятий АПК).

Вступительные экзамены: на экономические специальности – математика (письменно), биология (устно), изложение; на другие специальности – химия, биология, изложение. Проходной балл в 2000 г. – 13–14. Формы обучения: дневная, вечерняя, заочная. Имеется военная кафедра.

Общежитие для студентов (20 руб. в мес.). Возможно обучение на договорной основе.

Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49. Тел.: ПК – 977-14-55, 977-12-74. Адрес ПК: Лиственничная аллея, д.26, ЦНБ, ком. 114.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В. П. ГОРЯЧКИНА

Специальности; автомобили и автомобильное хозяйство (эксплуатация транспортных средств, сервис транспортных средств); информационные системы (в экономике); механизация сельского хозяйства (эксплуатация с/х техники, маркетинг тракторов, автомобилей и с/х техники, инженерное обеспечение экологической безопасности, топливозаправочные комплексы и нефтесклады); профессиональное обучение (механизация с/х производства, электрификация с/х производства, психология профессионального образования, иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации); сервис и техническая эксплуатация транспортных средств и технологических машин и оборудования в с/х (организация и технология тех. сервиса, экономика и управление тех. сервисом, сервис оборудования перерабатывающих предприятий, сервис импортной автотранспортной техники); стандартизация и сертификация (в АПК); экономика и управление но предприятиях технического сервиса; механизация и электрификация сельского хозяйства (электрификация технологических процессов, автоматизация технологических процессов, информационные технологии в электроэнергетике, менеджмент и маркетинг в электроэнергетике); электрообеспечение предприятий; электроснабжение сельского хозяйства.

Вступительные экзамены: математика, физика, русский язык.

Формы обучения: дневная, вечерняя, заочная. Факультет военного обучения готовит офицеров запаса. По окончании присваивается знание «лейтенант».

Студентам предоставляется общежитие. Возможно обучение на договорной основе.

Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 58. Тел.: ПК – 977-23 65. E-mail: [email protected]. http://www.msau.21th.com.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МГИУ)

Специальности: автоматизация технологических процессов и производств; автомобиле– и тракторостроение; двигатели внутреннего сгорания; информационные системы в экономике; материаловедение в машиностроении; машины и технологии высокоэффективных процессов обработки; машины и технология литейного производства; машины и технология обработки металлов давлением; менеджмент; металлорежущие станки и инструменты; оборудование и технология сварочного производства; прикладная математика и информатика; программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем; технология машиностроения; экономика и управление на предприятии в машиностроении; юриспруденция.

Вступительные экзамены на технические специальности: математика, физика, русский язык (зачет/ незачет).

Проходной балл в 2000 г. – 7 – 10 (из 10 возможных).

Формы обучения: дневная, вечерняя, заочная. Студенты проходят военную подготовку по программе офицеров запаса (военная кафедра). Возможно обучение на договорной основе.

Адрес: 109280, Москва, Автозаводская ул., 6. Тел.: ПK – 275-37-28. E-mail: postmaster@masi/msk.su.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)/МАДИ (ТУ)

Специальное. Бакалавры наук (срок обучения 4 года): автоматизация и управление; информатика и вычислительная техника; менеджмент; наземные транспортные системы; строительство; технологические машины и оборудование; экономика; эксплуатация транспортных средств; электротехника; электромеханика и электротехнология. Инженеры (срок обучения 5–5,5 лет) и магистры (срок обучения 6 лет): автоматизация технологических процессов и производств; автоматизированные системы обработки информации и управления; автомобили и автомобильное хозяйство; автомобильные дороги и аэродромы; гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика; двигатели внутреннего сгорания; инженерная защита окружающей среды; многоцелевые гусеничные и колесные машины; мосты и транспортные тоннели; оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов; организация дорожного движения; организация перевозок и управление на транспорте; подъемно транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование; сервис и техническая эксплуатация транспортных и технологических машин и оборудования; средства аэродромно-технического обеспечения полетов; стандартизация и сертификация строительных, дорожных и коммунальных машин; транспортные комплексы ракетной техники; экономика и управление на предприятии (по отраслям: на транспорте, в строительстве); электрооборудование автомобилей и тракторов.

Вступительные экзамены письменные: математика, физика, русский язык (диктант). Формы обучения: дневная, вечерняя, заочная. Есть военная кафедра. Студентам предоставляется общежитие.

Адрес:125829, Москва. Ленинградский пр., 62. Тел.: ПК – 155-01-04. E-mail: [email protected]

ДАВНЫМ-ДАВНО

В комнате выключить свет просто, стоит лишь протянуть руку к выключателю. А если в электросети большого города произошло короткое замыкание? Если линию не отключить, во тьму погрузится весь город. Но сделать это не так просто: при высоком напряжении и огромной мощности между расходящимися контактами возникает электрическая дуга, ионизирующая воздушный промежуток, и ток продолжает течь по нему.

Чтобы справиться с дугой, на заре электроэнергетики на Ниагарской ГЭС в выключателях применили подвижный контакт в виде длинного рычага. Дуга, растягиваясь на два метра, становилась тоньше, охлаждалась окружающим воздухом и гасла. Но не всегда: иногда приходилось временно снимать возбуждение с генераторов, вызывая перерыв в электроснабжении неповрежденных линий. Постепенно стало ясно, что для быстрого гашения дуги необходимо интенсивно отводить тепло при сравнительно небольшом расхождении контактов, и уже в начале XX столетия появились выключатели, у которых контакты располагались в баках с минеральным маслом.

Такую конструкцию имели выключатели Хьюлетта, поставленные на Бруклинской электростанции.

На таком принципе строились, в частности, отечественные «масляники» БМГ-133, имевшие широкое распространение в 40 – 70-х гг. прошлого века. Попытки использовать для гашения дуги сжатый воздух также относятся к началу века. Однако лишь к 1930-м гг. фирме АЭГ удалось создать надежно действующий «воздушный» выключатель, имевший основные черты современных нам конструкций. Сжатый воздух, содержащийся в герметичном резервуаре, по сигналу релейной защиты направлялся в цилиндр с поршнем, разводящим электрические контакты, и в сопло, дающее мощную продувку дугового промежутка. Такие выключатели достаточно сложны, требуют компрессорного оборудования, поэтому применяются на крупных электроподстанциях. В последнее время в городских хозяйствах все большее применение находят выключатели, где гашение дуги происходит в среде элегаза (шестифтористой серы) или в вакууме.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Можно ли вывести космический аппарат на такую орбиту, чтобы с Земли он всегда был виден в одной точке небосклона?

2. Что означает колесная формула автомобиля, скажем 4x2 или 4x4?

3. Почему на автомобилях не ставят двухтактные двигатели простейшей конструкции?

Правильные ответы на вопросы

«ЮТ» № 9– 2000 г.

1. Струйки теплого воздуха становятся видимыми из-за отличия их показателя преломления от окружающего воздуха.

2. Наиболее пригодный двигатель для катера-амфибии «Иволга» – паровая машина. Она способна кратковременно увеличивать свою мощность во много раз. А это необходимо для преодоления речных порогов, перекатов и других преград.

3. Самый простой способ усилить интенсивность оптических сигналов, посылаемых растениями, – это разместить растение в фокусе вогнутого зеркала

* * *

Поздравляем с победой Николая ШАЯХМЕТОВА из Башкортостана! Правильно ответив на вопросы нашего традиционного конкурса «ЮТ» № 9 – 2000 г., он стал обладателем детской энциклопедии.

* * *

_{Подписаться на наши издания вы можете с любого месяца в любом почтовом отделении.}

_{Подписные индексы по каталогу агентства «Роспечать»:}

_{«Юный техник» – 71122, 45963 (годовая); «Левша» – 71123, 45964 (годовая); «А почему?» – 70310, 45965 (годовая).}

_{По Объединенному каталогу ФСПС:}

_{«Юный техник» – 43133; «Левша– 43135; «А почему?» – 43134.}

_{Кроме того, подписку можно оформить в редакции. Это обойдется дешевле.}

_{Дорогие друзья!}

_{Подписаться на наш журнал можно теперь в Интернете по адресу: www.apr.ru/pressa .}

* * *