Твой друг электроника

Рис. 31. Электрические схемы модели летящего спутника (а) и «радиомаяка» (б)

Модель радиомаяка

Интересную модель радиомаяка можно сделать, применив звуковой генератор с прерывателем. Схема такой модели показана на рис. 31, б. В этом случае для прерывателя необходимо выполнить не один, а два диска. Первый диск, служащий для прерывания звука, должен иметь чередование выступов, соответствующих какому-нибудь радиотелеграфному знаку, например «у», состоящему из двух коротких и одного длинного звукового сигнала (..—).

Второй диск с выступами одинаковой величины предназначается для переключения ламп маяка. В связи с тем, что эти лампы будут питаться от сети напряжением 127 или 220 в, контакты прерывателя могут быстро обгорать. Чтобы этого не произошло, контактные пары нужно шунтировать конденсаторами. Конденсаторы нужно взять с бумажным или слюдяным диэлектриком величиной 1–2 мкф с рабочим напряжением 400 в. Лампы маяка покрасьте в зеленый и красный цвета.

Переключатель гирлянд

Без пушистой нарядной елки, весело мигающей огнями лампочек, не обходится ни один новогодний праздник. Простой переключатель для елочных гирлянд можно собрать по схеме, показанной на рис. 32. Такой переключатель, собранный по схеме мультивибратора на транзисторах Т₁ и Т₂ типа П13 — П16, служит для коммутации двух гирлянд ламп, включенных в сеть переменного тока.

Гирлянды переключаются при помощи реле Р, включенного в нагрузку одного из плеч моста. Такое реле с сопротивлением 200 ом можно использовать готовое или изготовить из выходного трансформатора транзисторного приемника. Для этого на каркас трансформатора нужно намотать обмотку сопротивлением 200 ом, использовав провод ПЭЛ-0,1. Сердечник собирается только из Ш-образных пластин. Пластины набиваются только с одной стороны каркаса. Над разомкнутой стороной сердечника укрепляются якорь и пластины от старого реле.

Питается схема от двух батареек для карманного фонарика, соединенных последовательно. При желании можно питать схему от выпрямителя, который на выходе давал бы постоянное напряжение около 10 в.

Для предотвращения обгорания пластин реле Р в цепь переключающих пластин следует включить два конденсатора С₃ и С₄ с бумажным диэлектриком или вместо них две цепочки RC, где емкость конденсаторов 0,05 мкф, а величина сопротивлений резисторов 200 ом. Эти ячейки будут служить для гашения искр в момент переключения контактов. Группы-гирлянды ламп Л₁ — Л_n составляются из лампочек МН15 (6,3 в, 0,28 а). При напряжении 127 в потребуется 18 лампочек, а при напряжении 220 в — 34 лампочки.

Описанная схема не требует какого-либо налаживания или настройки, она проста в изготовлении и работает устойчиво. Надо лишь помнить, что, эксплуатируя переключающее устройство, необходимо соблюдать правила пожарной безопасности. Поэтому, монтируя устройство, следует тщательно изолировать патроны для лампочек, следить, чтобы изоляция на подводящих проводах не была повреждена и т. д.

Очень удобно все переключающее устройство смонтировать в небольшом металлическом кожухе, который устанавливается около елки. Описанное устройство можно использовать и для переключения гирлянд лампочек, применяемых для иллюминации на других молодежных праздниках.

Рис. 32. Переключатель гирлянд

Мигающие маски

Используя схему электронного переключателя (см. рис. 32), можно для иллюминации сделать мигающие маски. Из полосок алюминия шириной 50—100 мм сгибаются несколько обручей. По периметру обручей можно просверлить несколько отверстий и заклеить их целлофаном. Внутри обруча укрепляются патрончики с лампочками, разделенными на две группы и окрашенными в разные цвета. Теперь нужно обручи обтянуть марлей. В центре обруча на марлю наклейте маски смешных человечков (из сказок) или животных.

На свободном поле помещаются несколько блестящих непрозрачных или, наоборот, прозрачных, сделанных из органического стекла звездочек. Остальная часть марли окрашивается темной краской или промазывается клеем. На клей можно насыпать вату — «снег» или измельченные блестящие осколки разбитых елочных украшений. Когда клей высохнет, излишек осколков стряхивается.

Подумайте сами, как еще можно украсить такие маски (рис. 33). Во время работы мультивибратора маски будут освещаться различными цветами (в которые окрашены лампочки).

Рис. 33. Мигающие маски

"Твердость руки"

Оригинальный аттракцион для молодежного вечера можно сделать, используя принцип медицинского прибора тремометра (см. рис. 34), предназначенного для определения степени напряжения мышц.

На листе из алюминия, латуни или железа — планшете — токонепроводящей краской или лаком нарисуйте сложные фигуры и пробуйте обвести их концом металлической спицы — щупом. Предварительно планшет и щуп соедините со звуковым генератором, как показано на рис. 34.

Звуковой генератор собирается на одном транзисторе Т₁ типа П13 — П16 с коэффициентом усиления В порядка 30–40. Частота генератора определяется емкостью конденсатора С₁ и сопротивлением резистора R₁. Трансформатор Тр — любой выходной от транзисторного радиоприемника. Если имеется трансформатор, рассчитанный на работу в двухтактном режиме, то следует использовать половину первичной обмотки. Выход генератора нагружается маломощным громкоговорителем, например типа 0,2 ГД-1 (если при включении генератор не работает, необходимо поменять местами концы первичной или вторичной обмоток трансформатора).

Планшет лучше всего выполнить в виде плоской деревянной коробки. Звуковой генератор с громкоговорителем укрепите внутри коробки, а металлическую пластину — на одной из плоскостей коробки. Планшет с нарисованными на нем фигурами можно заменить двумя стойками с проволокой, по которой передвигается проволочное кольцо. Теперь возьмите в руки щуп и обводите фигуру (или проносите кольцо от одной стойки до другой) — как только собьется рука, из громкоговорителя раздастся звуковой сигнал — значит, «ошибка», передавайте щуп товарищу. Выигрывает тот, кто первый без ошибок обведет все фигуры "или пронесет кольцо. Можно сделать несколько таких приборов и устроить соревнования.

Рис. 34. Развлекательный аттракцион «Твердость руки»

Электронный кладоискатель

Это несложное устройство можно использовать для занимательной игры — поиска клада. Какого? Об этом нужно подумать организаторам праздника. Это может быть железная коробка с конфетами или какой-либо предмет, обернутый металлической сеточкой.

Зимой «клад» можно спрятать около елки и закрыть сверху ватой или декоративной тканью. Летом, если праздник проводится в лагере, «клад» можно даже зарыть на небольшую глубину в землю.

Устройство для поиска клада состоит из двух однокаскадных генераторов, собранных на транзисторах типа П13—П16, и однокаскадного усилителя, собранного на транзисторе такого же типа. Принципиальная схема устройства показана на рис. 35.

Рис. 35. Металлоискатель

Генерация создается за счет обратной связи между катушкой L₁,включенной в цепь коллектора Т₁ (первый генератор), и катушкой L₂, включенной в цепь базы. Частота генерации (порядка 80—100 кгц) определяется индуктивностью катушки L₁ и емкостью конденсатора С₁. Аналогично работает и второй генератор, собираемый на транзисторе Т₁. Через последовательно соединенные катушки связи L₃ и L₆ генерируемые колебания подводятся к усилителю, который собирается на транзисторе Т₃. К выходу усилительного каскада подключаются головные телефоны Тлф.

Во время работы устройства через головные телефоны протекают переменные токи с частотой обоих генераторов и с разностью этих частот. Изменение частоты одного из генераторов (при внесении в зону контура железных предметов) сразу же отразится на высоте звука в телефонах.

Работу по сборке конструкции лучше всего начать с изготовления катушек L₁, L₂ и L₃, которые наматываются в виде рамки. Для этого нужно из гетинакса или органического стекла выпилить рамку с внешними размерами 300х400 мм. По углам рамки укрепляются стойки — четыре болта или шпильки, на которые и укладываются витки этих катушек. Чтобы не повредить изоляцию катушек, болты нужно обернуть изоляционной лентой. Сначала наматывается катушка L₁ (с отводом от 15-го витка, считая сверху). Затем наматываются витки катушки L₂ и, наконец, L₃. Данные всех катушек устройства приведены в табл. 1 (при намотке катушек не забудьте оставить выводы длиною 20–25 см). Верхние (по схеме) концы катушек соединяются между собой в один общий вывод. К общему выводу и ко второму выводу катушки L₁ припаивается конденсатор C₁.

Намотанные катушки и конденсатор C₁ слегка приподнимаются и обматываются сверху двумя-тремя слоями изоляционной ленты. Затем, для лучшего закрепления катушек (осторожно тонким сверлом вдоль расположения витков), просверливаются два ряда отверстий. Через эти отверстия пропускается рыболовная леска, и, таким образом, катушки будут прочно прикреплены к рамке. Теперь угловые стойки-болты не нужны, их можно осторожно удалить. К рамке прикрепляется рукоятка. Ее можно сделать из деревянных брусков или бамбуковых палок.

При монтаже устройства желательно применять транзисторы одного типа с коэффициентом усиления В = 30–40, конденсаторы со слюдяным диэлектриком типа КСО-1 и КСО-2, резисторы — малогабаритные мощностью 0,12—0,25 вт. Катушки второго генератора наматываются на карбонильном сердечнике типа СБ-4. Он, в свою очередь, имеет подстроечный сердечник диаметром 8 мм, который выводится через стенку корпуса. После сборки прибора на него одевается ручка, и он служит для подстройки прибора. На сердечник СБ-4 сначала наматывается катушка L₄ (с отводом), затем на нее наматываются катушки L₅ и L₆. Данные катушек прибора приведены в табл. 2. При налаживании прибора сначала при помощи частотомера или осциллографа определяется частота первого генератора, затем на эту же частоту настраивается и второй генератор. При настройке первого генератора второй генератор отключается; для этого отпаивается вывод эмиттера транзистора Т₂. При настройке второго генератора отпаивается эмиттер транзистора Т₁, а настройка проводится путем подбора величины конденсатора С₄ при среднем положении подстроечного сердечника катушек L₁, L₅, L₆. При увеличении емкости конденсатора С₄ частота колебаний уменьшается и наоборот. Регулировкой частоты второго генератора нужно добиться «нулевых» биений, при этом звук в головных телефонах исчезает. Затем нужно немного сдвинуть настройку — должен хорошо прослушиваться звук низкого тона, что соответствует максимальной чувствительности прибора. Если теперь рамку с катушками поднести к металлическому предмету, звук в головных телефонах должен измениться.

Электронная часть (все детали прибора вместе с источником питания) монтируется в небольшом металлическом корпусе. В корпусе делается отверстие для соединительных проводов, идущих к катушкам L₁, L₂, L₃, и для подстроечного сердечника катушек L₅, L₆. На корпусе монтируются два гнезда для головных телефонов Тлф и выключатель питания Вк₁ типа тумблер. Корпус укрепляется в средней или верхней частях рукоятки рамки.

При поисках «клада» рамку нужно вести на небольшом расстоянии от пола или от земли. Прибор хорошо реагирует на предметы, находящиеся от рамки на расстоянии 100–150 мм.

ПРИБОРЫ СРОЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ

Различная правильно переданная спортсмену информация позволяет быстрее освоить и правильно выполнить то или иное упражнение. Звуковой генератор может быть применен во многих случаях, когда спортсмену нужно дать информацию о ритмичности движения или движений, выполнении определенного элемента или фазы упражнения, нарушении темпа, задержке на старте и др.

Такая информация может поступать в виде периодически повторяющихся или одиночных звуковых сигналов. Активно осмысливая, самостоятельно или под руководством тренера, свое движение при этих сигналах, спортсмен устраняет ошибки или убеждается в правильности выполняемых движений. Подобные приборы могут использоваться и при судействе соревнований.

Инерционный контактный сигнализатор

Такие сигнализаторы могут быть применены для получения срочной информации о силе, амплитуде, ритмичности движений, а также об ошибках в схеме движений бегуна, во время разбега, при прыжках в высоту и длину или движений лыжника-гонщика, или гребца.

Прибор состоит из звукового генератора, собранного, например, по схеме мультивибратора, и инерционного датчика. Последний работает по принципу инерционного замыкателя (см. рис. 36, б).

Датчик собирается в небольшом пластмассовом или скленном из органического стекла корпусе размером 45x30x10 мм (рис. 36).

Рис. 36. Инерционный контактный сигнализатор

Внутри корпуса 1 монтируются плоская стальная пружина 2 (см. рис. 36, а), контакты 3 и 4 и регулирующие винты 5. На нижнем конце пружины 2, взятой, например, от старых часов, припаивается грузик 6, а верхний припаивается или прочно зажимается в пропиле винта 7, закрепленного на резьбе в верхней стенке корпуса. Снаружи на этот винт навертываются две гайки, верхняя — фигурная, получится клемма для подключения одного из проводов 8, идущих к звуковому генератору (к точкам а и б).

В нижней части корпуса закрепляются два контакта — передний 3 и задний 4. Они выполняются так же, как и верхний, только головки винтов срезаются и вместо них припаиваются серебряные контакты (например, от пластин старого реле). Такие же контакты нужно припаять и к грузику.

Регулирующие винты 5 устанавливаются на резьбе и после регулировки упругости пружины зажимаются контргайками. Одна из боковых стенок корпуса делается съемной для удобства доступа к деталям датчика. Готовый датчик при помощи четырех винтов с гайками прикрепляется к ремешку. Таким образом, датчик может или прикрепляться при помощи ремешка с пряжкой к телу спортсмена, или при помощи пружинных зажимов пристегиваться к его одежде (рис. 36, в).

Второй провод, идущий к звуковому генератору, находящемуся в кармане одежды спортсмена или прикрепленному к его поясу, подключается к контакту 3 или 4. При положительном или отрицательном ускорении пружина с припаянным на нижнем конце грузиком изгибается. Контактные площадки грузика соединяются с контактами 3 или 4, и цепь включения генератора (или головного телефона) замыкается. Причем можно сделать и так, что цепь будет замыкаться и при отрицательном, и при положительном ускорении. Для этого контакты 3 и 4 нужно соединить кусочками проводника. Можно дифференцировать движения, тогда в разрыв цепи одного из контактов включается добавочный резистор. Падение напряжения на этом резисторе приведет к изменению частоты сигнала генератора.

Если есть необходимость в плавном изменении частоты сигнала генератора, то схему и конструкцию датчика нужно несколько изменить (см. рис. 37, а, б). В этом случае винт 7 укрепляется не в верхней стенке корпуса, а горизонтально — между боковыми стенками.

Рис. 37. Сигнализатор с резистором

Пружина 2 укрепляется на нем, как на оси. К грузику 6 снизу припаивается вторая, более мягкая пружинка 9 (массу грузика в этом случае следует увеличить). Эта пружинка выполняет роль скользящего контакта регулируемого резистора 10. Контактная пластина 10 может быть взята от проволочного резистора или изготовлена самостоятельно. Для этого на пластинку пластмассы или картона наматывается тонкая высокоомная проволока. Конец проволоки закрепляется под гайку контакта 3. Регулируемый резистор готов.

Где устанавливать датчик? Это зависит от характера разучиваемого движения. Например, для совершенствования бега датчики укрепляются на голени спортсмена так, чтобы направление сгибания пружины совпадало с направлением движения голени. Упругость пружины регулируется таким образом, чтобы замыкание контактов происходило при достаточно энергичном маховом движении. Укрепление датчика на плече гребца заострит внимание спортсмена на движении плечевого пояса и таза. Кроме того, с помощью таких периодических сигналов бегун, лыжник или гребец может следить за ритмичностью своих движений на протяжении всей дистанции.

Потенциометрический сигнализатор-гониометр

Наибольшее распространение в ряде видов спорта, где необходимо проследить за движением конечностей (рук или ног), — в гимнастике, фехтовании, боксе — получили применение углометрические сигнализаторы, или, как их еще называют, гониометры. Они часто используются и педагогами-тренерами, и исследователями.

Основные элементы такого сигнализатора: регулируемый резистор, включаемый по схеме потенциометра или реостата, и звуковой генератор, в котором при помощи этого регулируемого резистора изменяется частота или громкость звукового сигнала (см. рис. 37, б).

Регулируемый резистор R* (рис. 38, а) укрепляется в месте сочленения двух подвижных планок, причем очень часто скрепляющим их элементом является сам резистор. Для этой цели удобнее всего применять плоские регулируемые резисторы, выпускаемые чешской фирмой «Тесла» (они имеются в продаже). В этом случае на одной из планок закрепляется корпус сопротивления при помощи винта, пропущенного через центральное отверстие, а во второй планке вырезается отверстие, в котором закрепляется подвижное кольцо. Если таких резисторов под рукой не окажется, можно использовать регулируемые резисторы типа СП или других типов.

Для закрепления датчика на руке или ноге в планках, которые делаются или из тонких металлических полосок, или из пластмассы, нужно сделать по четыре прорези (попарно). В эти прорези продергиваются ремешки или широкие ленты, при помощи которых все подвижное устройство прикрепляется на суставах руки или ноги (впрочем, не исключается возможность укрепления в тазобедренном и плечевом суставах). На рис. 38, в показано прикрепление датчика для сигнализации о движениях в локтевом суставе.

Обычно сигнализатор укрепляется на суставах конечностей, поэтому величина планок рычагов может изменяться в зависимости от видов упражнений или целей исследований.

Иногда при проведении анализа сложных движений подвижную систему делают не однозвенной, как рассказывалось выше, а двухзвенной или даже трехзвенной. В этих случаях соответственно увеличивается число потенциометрических узлов, причем сигнал может подаваться или с одного, или с нескольких звуковых генераторов.

Провода, идущие от регулируемого резистора, пропускаются под ремешки одной из планок, как показано на рис. 38, а, и далее пропускаются под спортивной одеждой или прикрепляются к телу спортсмена медицинским лейкопластырем. Звуковой генератор помещается или в грудном кармане спортивного костюма, или укрепляется на поясе спортсмена в специальном карманчике.

Рис. 38. Сигнализатор-гониометр

Гидравлический сигнализатор

Метод срочной информации особенно необходим для тех видов спорта, в которых затруднен контроль за движениями. К таким видам в первую очередь относится плавание. С этой целью создан прибор, позволяющий пловцу оценивать качество движений по скорости перемещения тела от каждого гребка. В процессе плавания прибор сигнализирует каждый раз, как только спортсмен достигает определенной (заданной) скорости продвижения от гребка ногами или руками[6].

Сигнализатор с контактным датчиком. Прибор состоит из звукового генератора, собранного по схеме симметричного мультивибратора, гидравлического датчика, собранного по принципу капсулы (датчика) Морея.

Мультивибратор можно собрать по схеме, показанной на рис. 9, выключатель Вк заменяется контактами гидравлического датчика, регулируемый резистор R в этой конструкции не нужен.

Датчик, предназначенный для восприятия давления воды, показан на рис. 39, а. Он состоит из корпуса 2, имеющего по поверхности резьбу для ввинчивания в общий корпус прибора 8, и внутреннюю резьбу для ввинчивания шайбы 5. С одной стороны корпус датчика 2 имеет прилив (бортик) 1 для закрепления резиновой мембраны 12.

К резиновой мембране 12 изнутри прижимается тонкая металлическая мембрана 3, являющаяся одним из контактов датчика. Она удерживается витой пружиной 4, закрепленной винтом с гайкой на шайбе 5. Этот же винт служит для подключения одного из проводов 7, идущих к генератору. В центре шайбы 5 имеется отверстие с резьбой, в которое ввертывается второй контакт датчика винт 6. Кроме того, этот винт 6 является регулятором скорости.

Конец винта 6 затачивается и к нему припаивается серебряный контакт от пластины старого реле. Предварительно на винт 6 навертывается гайка для закрепления второго провода 7, идущего к генератору.

Корпус прибора 8 выполняется из пластмассовой или металлической трубки аналогично корпусу электронной удочки (см. рис. 18).

Внутри корпуса размещаются звуковой генератор и источник питания. Корпус закрывается ввинчивающейся пластмассовой пробкой 10, в центре которой устанавливаются два гнезда для подключения головных телефонов.

Для предотвращения попадания воды соединительные части (резьба) датчика и пробки перед ввинчиванием в корпус промазываются тавотом или техническим вазелином, а на корпус надевается резиновая трубка (например, от велосипедной камеры). Прибор закрепляется при помощи скобы 9 на матерчатом или резиновом поясе 11 с пряжкой.

Сигнализатор применяется для плавания с доской при помощи одних ног, при плавании кролем на груди с помощью одной руки и при плавании на спине с помощью одних рук или ног.

При плавании с доской (см. рис. 39, б) прибор устанавливается под доской, поясок закрепляется на доске. При плавании без доски прибор при помощи пояса закрепляется на теле пловца несколько ниже талии (см. рис. 39, в). При движении пловца в воде резиновая мембрана прогибается от встречного сопротивления воды. Степень прогибания зависит от скорости передвижения. При достижении определенной скорости резиновая мембрана 12 прогибается настолько, что перемещающаяся вместе с ней металлическая мембрана 3 касается контакта винта 6. При этом цепь звукового генератора замыкается, и пловцу через телефонную капсулу подается сигнал.