Юный техник, 2010 № 04

Один из наиболее эффективных вариантов решения мебельного шкафа имеет корпус (1) с боковыми стенками (2) и внутренними ящиками (3). К внутренним поверхностям боковых стенок (2) шкафа вертикально прикреплены профильные полозья (4), в пазах (5) которых размещены направляющие ролики (6), прикрепленные к наружной стороне (7) боковых стенок подпружиненных ящиков (3).

При этом подпружиненность каждого ящика (3) обеспечивается двумя выгнутыми вверх металлическими или пластиковыми пластинами (8) и в таком положении закрепленными возле боковых стенок нижерасположенного ящика (3) посредством установки концов пластин (8) в скобки (9), прикрепленные к задней и передней стенкам ящиков (3).

Все верхние, т. е. ящики (3), располагаемые выше среднего роста человека, скреплены вместе подвижной связью (1), выполненной с возможностью фиксации в определенной позиции, например, путем наматывания на держатель (11), установленный на передней кромке одной из боковых стенок (2) шкафа.

Для удобства наблюдения содержимого ящика (3) в его передней стенке сделан вырез (12). Подвижная связь (10) может быть выполнена, например, в виде шнура или цепочки, жестко прикрепленной к ящику 3 и к последующим верхним ящикам. При сборке шкафа на внутренних поверхностях боковых стенок 2 вертикально закрепляют профильные полозья 4 (см. фиг. 2), в пазы 5 которых вставляют направляющие ролики 6 ящиков 3. В таком состоянии ящики 3 могут свободно перемещаться вверх и вниз посредством качения роликов 7 в пазах 5 полозьев 4.

Затем в каждом ящике 3, возле его боковых стенок вставляют в переднюю и заднюю стенки ящиков 3 скобки 9, в которые в свою очередь вставляют концы упругих пластин 8. В таком положении они выгибаются вверх и обретают упругость, а каждый опирающийся на вершину согнутой пластины 8 верхний ящик 3 приобретает свойство подпружиненности.

При эксплуатации шкафа пользователи не испытывают неудобств, чтобы достать содержимое ящиков, расположенных выше 1,5 м.

При необходимости обратиться к содержимому ящиков 3, расположенных выше 1,5 м, пользователь берет рукой конец гибкого шнура (цепочки) 10 и тянет его вниз. Верхние ящики, соединенные шнуром 10 (см. фиг. 1), сжимают пластины 8 всех нижних ящиков 3.

При этом межъящичное пространство уменьшается и ящики 3 сдвигаются вниз. Нужный ящик 3 на удобном для пользователя уровне фиксируют, наматывая конец шнура 10 на держатель 11 или, в случае использования цепочки, ее фиксируют на держателе 11 одним из ее звеньев.

По окончании работы с содержимым ящика 3 конец шнура 10 снимают с держателя 11 и отпускают. Ящики 3 за счет распрямления пластин 8 поднимаются и занимают свое первоначальное положение.

Таким образом, в предложенной конструкции мебельного шкафа достигается технический результат — улучшение условий эксплуатации.

Заявленный шкаф может быть сделан на любых предприятиях мебельной промышленности, что соответствует критерию его патентоспособности — промышленная применимость.

(Продолжение следует)

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Усилитель низкой частоты

В прошлом номере журнала мы рассказали об усилителе мощности звуковой частоты (УМЗЧ), рассчитанном на вполне конкретные параметры: напряжение питания, сопротивление громкоговорителя или телефонов, выходную мощность. А как быть, если эти параметры вас не устраивают и вам хотелось бы построить УМЗЧ с другой выходной мощностью (возможно, гораздо большей) и другим напряжением питания? Искать описание другой конструкции? Мы предлагаем другой путь — рассчитайте УМЗЧ сами, в соответствии с вашими требованиями! А что касается схем усилителей, то они довольно стандартны, и лишь иногда требуется незначительная коррекция, описание которой несложно найти, посмотрев материалы других разработок.

Стандартным, в частности, стало построение выходного каскада на комплементарной паре транзисторов с разной проводимостью: p-n-p и n-p-n. Упрощенная схема каскада с однополярным питанием (+Uп относительно общего провода) дана на рисунке 1.

По сути, он является двухтактным эмиттерным повторителем, и его выходное напряжение (точка В) в точности повторяет входное (точка А). Но при однополярном питании входное напряжение не может быть отрицательным, иначе работоспособность каскада нарушится — транзистор VT1 будет полностью заперт, a VT2 открыт. Поэтому на вход должна быть подана «подставка» — постоянная составляющая напряжения, равная половине напряжения питания, а на нее уже наложен звуковой сигнал (осциллограмма на схеме слева).

Форма напряжения в точке В такая же, но на громкоговоритель нужно подать только звуковой сигнал, поэтому нужен разделительный конденсатор С1 большой емкости.

Он заряжается до половины напряжения питания и снимает «подставку», не препятствуя прохождению колебаний звуковой частоты. Осциллограмма напряжения на громкоговорителе (в точке С) отображает колебания звуковых частот, положительные и отрицательные относительно общего провода.

Теперь мы можем связать напряжение питания Uп, сопротивление нагрузки (громкоговорителя) Rн и выходную мощность Рн простыми формулами. Как видим, амплитуда колебаний в точке С (осциллограмма справа) не может превзойти Uп/2. Тогда максимальная амплитуда тока через громкоговоритель, по закону Ома, равна Uп/2Rн. Мощность переменного тока равна половине произведения амплитуд тока и напряжения, поэтому Рн = Uп∙2/4Rн.

Таким образом, максимальная (пиковая) мощность УМЗЧ полностью определена напряжением питания и сопротивлением громкоговорителя. Поясним примером УМЗЧ автомобильного приемника или магнитолы. Напряжение питания 12 В, сопротивление нагрузки 4 Ома. Амплитуда напряжения ЗЧ составит 6 В, амплитуда тока — 1,5 А. Максимальная выходная мощность — 4,5 Вт.

Для тех, кто слабо знаком с измерениями на переменном токе, поясним, что различают эффективные и амплитудные значения переменных напряжения и тока. Пользуясь эффективными значениями, мощность определяют так же, как и на постоянном токе, простым перемножением напряжения и тока. Но эффективное значение составляет лишь 0,707 от амплитудного. Например, напряжение сети 220 В — это эффективное значение. А амплитуда сетевого напряжения в вашей розетке превосходит 300 В. Но мощность, выделяемая переменным током, быстро изменяется от нуля при переходе переменного напряжения через нуль до максимума на пиках. Потому-то приходится вводить коэффициент 1/2 при расчете мощности через амплитудные значения.

Вы можете использовать приведенные данные и для самодельного домашнего усилителя с 12-вольтовым питанием. Когда-то такие усилители с единственным динамиком вполне устраивали владельцев и «Москвичей» и «Жигулей». Времена меняются, требования растут, теперь и домоседы и автомобилисты хотят все больших мощностей, хотя, на взгляд автора, вряд ли это чем-нибудь оправдано.

В домашних усилителях повышают напряжение питания, и выходная мощность растет пропорционально его квадрату, то есть весьма быстро. Так при 24 В получается уже 18 Вт, а при 36 В — 40 Вт.

В автомобиле с его стандартным 12-вольтовым аккумулятором напряжение питания усилителя повысить трудно и дорого — нужен специальный преобразователь. Стали искать другие возможности, в частности, разработали громкоговорители с сопротивлением 2 Ом. Это позволило повысить мощность УМЗЧ до 9 Вт, но КПД упал, поскольку возросли потери в соединительных проводах. Нашли другой, более изящный, путь повышения выходной мощности вчетверо при тех же напряжении питания и сопротивлении нагрузки.

Речь идет о мостовом УМЗЧ, представляющем собой, по сути, два одинаковых усилителя, питаемые сигналом в противофазе и присоединенные к двум выводам громкоговорителя (рис. 2).

Когда один усилитель отрабатывает положительную полуволну ЗЧ и напряжение в точках А и В приближается к напряжению питания, другой усилитель отрабатывает отрицательную и напряжение в точках С и D приближается к нулю. В результате амплитуда напряжения на громкоговорителе возрастает вдвое, до 12 В, а выходная мощность вчетверо — до 18 Вт.

И еще одно достоинство: поскольку постоянная составляющая напряжений в точках В и С одинакова (половина напряжения питания), разделительный конденсатор большой емкости оказывается не нужен. По мостовой схеме построены УМЗЧ большинства современных автомагнитол.

Следующий этап проектирования вашего собственного усилителя — выбор транзисторов для оконечного каскада по их предельно допустимым параметрам. Коллекторное напряжение должно быть не меньше напряжения питания, а допустимый ток — не меньше амплитуды тока в нагрузке.

А мощность, рассеиваемая выходными транзисторами, должна быть, по крайней мере, не меньше, чем выходная мощность усилителя. Ранее выпускали довольно много германиевых транзисторов средней и большой мощности, и среди них удавалось выбрать подходящие. Теперь они сняты с производства, и приходится использовать кремниевые. Они менее подходят для УМЗЧ, поскольку у них выше порог открывания (0,5 В вместо 0,15 В) и потому труднее устранить искажения типа «ступенька».

Кроме того, они более высокочастотные, что для УМЗЧ с полосой не более 20 кГц бесполезно, а иногда даже вредно — может возникнуть самовозбуждение на высоких и сверхвысоких частотах, которое не то что устранить, даже заметить бывает трудно.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

(Окончание следует)

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос — ответ

Слышал, будто в космос отправили аппарат для поисков жизни в иных мирах. Но когда он долетит хотя бы до ближайшей звезды?

Андрей Смирнов,

г. Красноярск

К звездам лететь этому аппарату совершенно не обязательно. Зонд, созданный специалистами NASA и получивший имя Kepler, выведен на околоземную орбиту и оборудован самым большим в мире телескопом-фотометром, с помощью которого, возможно, и удастся обнаружить в космосе иные формы жизни.

Kepler, названный так по имени великого астронома И. Кеплера, будет находиться в космосе три с половиной года. За это время он соберет информацию о 100 тысячах звездных систем в нашей Галактике. Основная разведка будет вестись в созвездиях Лиры и Лебедя. На основе полученных данных можно будет судить, есть ли среди обследованных планет хотя бы одна, подобная Земле, — нагретая до определенной температуры, с большими запасами кислорода и воды.

Моя мама ругается, когда видит меня с наушниками и плеером. Говорит, что при постоянном прослушивании музыки я не только оглохну, но и еще рискую стать аудионаркоманом, поскольку есть музыкальные треки, которые воздействуют на психику человека примерно так же, как и химические наркотики. Неужели это правда? Мне кажется, мама меня просто пугает…

Оксана Дмитриенко,

г. Ставрополь

Нет, Оксана, к сожалению, твоя мама права. Как показали обследования, проведенные отечественными и зарубежными медиками, длительное прослушивание громкой музыки, как через наушники, так и без них, действительно ведет к притуплению слуха.

Что же касается самих аудиофайлов, то все они воздействуют на психику человека. Ради этого, собственно, и слушаем музыку. А «цифровые» наркотики — это такая же маркетинговая уловка, как предложение отправить SMS, чтобы выиграть «BMW».

Будут ли какие-то изменения во вступительных экзаменах в вузы по сравнению с прошлым годом?

Анастасия Корниенко,

г. Краснодар

По сравнению с 2009 годом изменений относительно немного. Прием документов начнется не позднее 20 июня. К этому времени каждый вуз должен определиться с минимальным проходным баллом по каждому предмету. Кроме того, администрация определит, сколько экзаменов — три или четыре — должен будет сдать каждый абитуриент. При этом экзамен по русскому языку входит в перечень обязательных.

Вузы получили право устанавливать «порог успешности» (минимальное количество баллов, с которыми абитуриент сможет участвовать в конкурсе) по всем вступительным испытаниям, а не только по профильным. Скажем, если абитуриент имеет за ЕГЭ по иностранному языку 60 баллов, а вуз определит порог в 63 балла, то документы у него просто не примут.

Наконец, каждый абитуриент теперь сможет подать документы одновременно не более чем в 5 учебных заведений. Контроль за этим будет осуществлен с помощью общей базы данных. При этом в каждом вузе можно участвовать в конкурсе только по трем специальностям. Правда, никто не воспрещает подавать заявления одновременно на очное и заочное обучение, а также на бюджетные и платные места.

Обсуждается сейчас еще одно предложение. Российский союз ректоров предлагает снабдить каждого школьника «Паспортом достижений», в котором будут отмечать все его успехи в школьных, районных, областных, всероссийских и международных олимпиадах и прочих творческих конкурсах. Это поможет отобрать при поступлении наиболее способных и активных.

ДАВНЫМ-ДАВНО

В СССР впервые шариковые ручки появились примерно полвека назад. Но биография этого устройства, возможно, намного длиннее. Так, в рукописи, датированной 1166 годом, обнаружен рисунок пустотелой бамбуковой палочки, внутри которой у нижнего конца располагался шарик. Трубку заполняли чернилами, и они постепенно стекали по мере того, как шарик проворачивался при трении о бумагу или пергамент. Писец в подписи под рисунком указал, что написал 900 строк, «единожды обмакнув» свой инструмент.

Так это было на самом деле или писец выдал желаемое за действительное, неизвестно. Зато известно, что следующий шаг в совершенствовании этого орудия письма некий Дж. Лаудер сделал лишь в 1888 году.

Американец предложил маркер, который представлял собой подпружиненный шарик диаметром 1–2 см, заключенный в специальный корпус, в котором находилась типографская краска. При прочерчивании по поверхности ящика или коробки, шар вращался, и краска оставляла четкие метки.

Однако маркер все-таки не ручка. И честь изобретения настоящей шариковой ручки принадлежит венгерскому журналисту Ласло Иожефу Биро (1899–1985), который в 1938 году, вместе со своим братом Георгом, дипломированным химиком, предложил вместо пера свободно вращающийся шарик, а вместо чернил — специальную пасту.

В 1944 году Биро защитил свое изобретение патентом США и продал лицензии двум крупным американским фирмам. Не успели те как следует раскрутиться, как предприимчивый бизнесмен М. Рейнолдс, случайно купивший шариковую ручку Биро в Южной Америке, без всякой лицензии начал массовый выпуск аналогичных изделий, внеся в конструкцию некоторые изменения.

А для того чтобы избежать суда, Рейнолдс сослался на американский патент, взятый в 1888 году Дж. Лаудом на свой маркер и уже утративший свою силу из-за давности. В итоге Биро не удалось доказать свою правоту.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Почему потоком горячего воздуха легче высушить ту или иную вещь, чем нагревом?

2. Почему нефть из пробуренной скважины довольно часто бьет фонтаном?

3. Почему в воде мыло становится скользким?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 11 — 2009 г.

1. Марс называют Красной планетой из-за скоплений на его поверхности красно-бурого порошка оксида железа Fe₂О₃

2. Для солдат огнестрельное оружие удобнее, поскольку электромагнитное требует громоздких элементов питания.

3. По звуку падения приборы могут отличить падение шарика от падения капли.

* * *

Как мы и обещали, призы — книги «Электрическая Вселенная» — получают пятеро читателей, приславших правильные ответы.

Это Михаил Бахтин из с. Елховка Самарской обл., Леонид Петров из г. Томска, Алексей Кириллов из г. Сергиева Посада, Эдуард Витько из г. Ставрополя и Сергей Федоров из г. Тюмени.

* * *

 _{А почему? Почему Земля теплая внутри? Какими изобретениями прославился великий русский механик-самоучка Иван Петрович Кулибин? Правда ли, что знаменитый барон Мюнхгаузен состоял на службе в русской армии? 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 красивый город на берегу Онежского озера — Петрозаводск.}

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

_{ЛЕВША Немецкий сверхтяжелый танк «Маус» («Мышь») был самым крупным в мире. Какие надежды возлагала на этот танк фашистская Германия и как сложилась судьба гиганта, вы узнаете в рубрике «Музей на столе».}

_{Любители самоходных моделей познакомятся с оригинальной конструкцией понтона-амфибии для транспортировки автомобилей через водные преграды.}

_{Юные электронщики смогут собрать по нашим рекомендациям малогабаритный легко настраиваемый средневолновый радиоприемник повышенной чувствительности.}

_{Владимир Красноухов, как всегда, представит свои новые разработки для вашего досуга, и, конечно же, «Левша» опубликует несколько простых, но полезных советов.}

* * *