Техника твоими руками

Пульс-пару сделайте из одного реле с нормально замкнутыми и одного реле с нормально разомкнутыми контактами.

Одно из реле пульс-пары должно срабатывать с некоторым замедлением. Для этого нужно к сгибу якоря припаять еще одну узенькую жестяную полоску (ее подберите опытным путем). Тогда вследствие увеличения упругости места сгиба якоря реле будет срабатывать немного медленнее.

Чтобы пульс-пара во время своей работы включала и выключала еще одну электрическую цепь, к реле с нормально замкнутыми контактами приделайте под якорь еще один контакт. При размыкании одного контакта другой при этом будет замыкаться и включать нужную электрическую цепь.

Шаговый распределитель

Для дальнейшей вашей работы необходимо изготовить два шаговых распределителя. С их помощью вы сможете, пользуясь минимальным количеством проводов, управлять несколькими приборами или механизмами.

Сделайте простейшие шаговые распределители. Они не будут настолько совершенны, чтобы само-контролироваться, но с их помощью вы сможете проследить, как работают более сложные устройства.

Шаговый распределитель состоит из электромагнита, якоря с собачкой, храпового колеса, щетки и диска с контактами.

В книге С. Д. Клементьева «Телеавтоматика» (Учпедгиз, 1955 г.) достаточно подробно описано, как сделать электромагнит и храповик.

Мы позволим себе привести здесь выдержку из этой книги.

«Берут стальной болтик длиной около 35 миллиметров. На длине 30 миллиметров от головки болтик обвертывают жестью так, чтобы его диаметр получился не менее 8 миллиметров. Это будет сердечник электромагнита. На него наматывают два-три слоя бумаги. Под головку приклеивают круглую щеку диаметром в 20 миллиметров, а внизу — квадратную щеку со стороной 20 миллиметров. На получившийся каркас аккуратно наматывают около 800 витков изолированного провода диаметром 0,25—0,30 миллиметра.

Сердечник вставляют в отверстие ярма электромагнита. Ярмо можно согнуть из десяти сжатых в тисках и пропаянных по ребрам полосок отожженной жести.

Якорь также можно спаять из нескольких слоев жести. С одной стороны припаивают к нему стальную проволочную спираль-подшипник, а с другой — П-образную проволоку — ось собачки. Собачку сгибают из жести. К этому же концу якоря сверху припаивают свернутую из струны пружинку, которая будет прижимать собачку к храповому колесу. С ярмом якорь соединяется посредством П-образной проволоки, а чтобы он не двигался из стороны в сторону, по обе стороны его надевают по нескольку проволочных колец. К ярму и якорю припаивают концы спиральной пружинки. Эта пружинка после выключения тока из обмотки электромагнита возвращает якорь обратно, до упорного регулировочного винта.

Корпус нужно сделать из полоски латуни шириной 30 миллиметров. На нижней стенке корпуса просверливают отверстия для крепления электромагнита, а на верхней стенке — для регулировочного винта. Под отверстие для регулировочного винта припаивают гайку. Вторая гайка на регулировочном винте нужна для его закрепления.

Храповик делают так. Проводят циркулем на кусочке плотной бумаги окружность радиусом около 50 миллиметров и делят ее на 24 части, затем проводят радиусы и окружности будущего храповика: наружную— диаметром 19 миллиметров и внутреннюю — диаметром 17 миллиметров. Затем карандашом прочерчивают косые зубцы. Чертеж храповика аккуратно обрезают ножницами и наклеивают на ровный кусочек жести. Осторожно пропиливают зубцы маленьким напильником. В центре храповика нужно просверлить отверстие для оси.

Стойки подшипника оси храповика выгибают из жести и припаивают к ним медные проволочные спирали. В них будет вращаться ось храпового колеса.

После этого собирают в корпусе электромагнит с ярмом и якорем, припаивают одну из стоек с подшипником, надевают на ось храповое колесо и замечают его место: храповик должен оказаться как раз под серединой собачки якоря. Когда отмечено место, храповик припаивают к оси. Если храповик не „бьет“, можно припаять стойку со вторым подшипником».

Затем к оси храповика нужно припаять латунную пластинку, изогнутую таким образом, чтобы она пружинила, касаясь укрепленного перед ней вертикально диска, вырезанного из фанеры, с расположенными по окружности шестью латунными контактами.

Когда от пульс-пары, описанной выше, будет поступать электрический импульс в электромагнит, якорь будет притягиваться, собачка — нажимать на зуб храпового колеса и латунная щетка передвигаться по диску распределителя.

Если вы на храповике сделали 24 зуба, тогда щетка будет замыкать очередной контакт после четырех передвижений по фанерному диску.

В качестве датчика импульсов для передвижения щеток шагового распределителя можно использовать и ручную кнопку.

Включатели

На деревянной дощечке укрепите винтами на некотором расстоянии друг от друга две полоски жести с приделанными к концам деревянными ручками. Эти полоски должны легко поворачиваться вокруг винтов, которыми они прикреплены к дощечке. Около тех концов, где у полосок жести приделаны ручки, прикрепите винтами согнутые из жести неподвижные контакты включателей. Эти рубильники в схемах будут называться Руб 1, Руб 2 и т. д. Нужно так подогнать детали включателей, чтобы они легко замыкались и размыкались, обеспечивая надежный контакт.

Сигнальные лампочки

На этой же деревянной дощечке рядом с каждым включателем укрепите по одной электрической лампочке от карманного фонаря и подведите к ним кусочки изолированной проволоки со свободными концами для дальнейших соединений. Способ крепления лампочек показан на рисунке.

Модель телеуправления

Установите на некотором расстоянии друг от друга два маленьких электрических двигателя, работающих от карманной батарейки. На их оси наденьте велосипедные ниппельные резиновые трубочки. К ним должны прижиматься склеенные из фанеры диски диаметром около 25 сантиметров. В центре каждого диска укрепите контакт, который надо соединить с осью. К диску должна прижиматься контактная пластинка, укрепленная на подставке. При вращении фанерный диск должен периодически замыкать свои контакты. Эти контакты у обоих электрических двигателей будем называть в дальнейшем К1 и К2.

А теперь мы осуществим сначала так называемую многопроводную схему. Соедините проводами рубильник Руб 1, реле Р1, лампочку Л1 и контакт К1, а также Руб 2, Р2, Л2 и К2 с батареей. Контакты реле Р1 и Р2 нужно включить в цепь питания первого и второго двигателя.

Включите рубильник Руб 1, сработает реле Р1 и включит первый двигатель. Его маленький вал начнет вращаться, и контакт К1 будет периодически замыкать цепь лампочки Л1, и она будет мигать, сообщая, что двигатель работает. При включении Руб 2 второй двигатель начнет работать, сообщив об этом сигнальной лампочкой Л2.

Установку нужно смонтировать так, чтобы рубильники с лампочками были в одном месте, а двигатели и реле — на некотором расстоянии или даже в другой комнате.

Недостаток этой схемы — обилие проводов. А при большом количестве управляемых объектов может оказаться, что для управления сложными промышленными установками понадобятся сотни тысяч метров дорогостоящих проводов.

Это экономически невыгодно.

И вот возникает необходимость передавать на большие расстояния команду и получать ответ о ее выполнении или производить какие-либо измерения по малому числу проводов. Для этого применяется специальное устройство.

На рисунке изображена так называемая малопроводная схема (реле и их контакты на ней обозначены одинаково).

Выше мы уже познакомились с шаговыми распределителями. Надо иметь два таких распределителя: один на командном, другой на приемном пунктах. Приводятся они в движение с помощью описанной ранее пульс-пары или, если вы ее еще не сделали, с помощью кнопки. Нажимая на кнопку Кн, мы посылаем электрический импульс в электромагниты Э1 и Э2, которые передвигают щетки шаговых распределителей Ш1 и Ш2. Кнопка нажимается при передаче команды или когда вы хотите проверить, работают ли ваши механизмы. Кнопка снабжена пружинкой и при отнятии пальца должна размыкаться.

При передвижении рубильников Руб 1 и Руб 2 вправо срабатывают соответствующие реле на управляемых объектах. Их контакты замыкают цепи исполнительных реле Ир1 и Ир2, которые включают маленькие электродвигатели и замыкают цепи для питания исполнительных реле от отдельных батареек. Это нужно для того, чтобы реле не отпустили свои якоря раньше времени. Для остановки электродвигателей нужно обесточить исполнительные реле. Чтобы это произошло, поверните рубильники влево и переведите щетки шаговых распределителей на соответствующие контакты (нижние контакты шаговых распределителей). Сработают реле 1в и затем 2в. Они разомкнут свои нормально замкнутые контакты 1в и 2в.

Обращаем внимание на то, что надежность работы этих схем зависит от тщательности соединений.

На примере очень простых моделей мы познакомили вас с принципом передачи команд и проверкой их выполнения на расстоянии. В жизни это выглядит значительно сложнее, и работают установки с точными приборами контроля гораздо надежнее. Они обеспечивают возможность точной и быстрой проверки производственных процессов.

Вы можете сделать действующие модели и других устройств, проявив при этом свою смекалку.

* * *

На простых моделях и опытах с ними вы познакомились с некоторыми машинами и приборами, с принципами их работы. Конечно, это очень немногое из того, что вам еще предстоит узнать.

Но, если вы проделали все, что здесь описано, вы сможете кое-что придумать и сами, кое-что усовершенствовать, и это будут ваши первые шаги в изобретательстве.

Советуем все приборы, модели, которые вы сделаете, отнести в школу и хранить как пособия при изучении соответствующих разделов физики и для иллюстрирования докладов на занятиях технического кружка или на пионерских сборах.

А в заключение, как это часто бывает, когда после серьезного доклада или лекции показывают веселую кинокартину, давайте немного развлечемся. Вашему вниманию предлагается увлекательный театр объемных теней. Создать его нетрудно, а удовольствие он доставит и вам и всем, кому вы его покажете.

ТЕАТР ОБЪЕМНЫХ ТЕНЕЙ

В 20-х годах во многих наших городах показывали аттракцион «Чудеса теней». Афиши на улицах обещали что-то совершенно необыкновенное. И это подтвердилось. Необычное началось еще у кассы: к каждому билету выдавали очки — картонные рамки с разноцветными целлулоидными пленками вместо стекол. Красная пленка для левого глаза, зеленая — для правого.

Зрители с нетерпением дожидались окончания кинокартины, после которой должно было показываться загадочное представление. Погас свет, и голос из темноты предложил всем надеть очки.

Ярко из-за кулис осветился экран. На сияющем полотне появилась тень— силуэт человека. Сначала она показалась обыкновенной. Тень как тень. Но, присмотревшись, зрители увидели, что она не совсем обыкновенная, а какая-то выпуклая, объемная и что находится она не на полотне экрана, а немного впереди него.

Силуэт оказался отличным жонглером. Но не его искусство поразило зрителей. Поразило их то, что черный силуэт, жонглируя, все дальше и дальше отходил от экрана. Вот он, огромный, черный, стоит среди зрителей, а в воздухе под потолком стремительно носятся черные тарелки, бутылки, шары… Каждому из зрителей кажется, что он видит жонглера совсем близко впереди себя.

Поработав некоторое время, силуэт жонглера медленно возвратился из зала на экран. Вот он почти слился с ярко освещенным полотном, раскланялся и ушел под бурные аплодисменты публики.

На смену жонглеру появилась девушка, вернее, ее тень. Она, поиграв мячами, решила немного пошутить — стала бросать мячи в публику. Мячи летели с экрана прямо в зал, и каждому зрителю невольно хотелось подставить руки, чтобы их поймать. Однако, не долетев до зрителей, мячи вдруг исчезали в воздухе.

Много веселых сцен было разыграно «волшебными» тенями. В зале то и дело раздавались взрывы смеха, возгласы восторга и удивления.

В заключение на экране появился паук. Постепенно он отделился от экрана, повис в воздухе и стал приближаться к зрителям, все увеличиваясь и увеличиваясь в размерах. Вот уже гигантский черный паук висит над головами изумленных зрителей, медленно шевеля своими огромными ножищами.

Но стоило только вам снять очки, как все «волшебство» мигом исчезало. Экран по-прежнему ярко освещен, а на нем две тени паука — красная и зеленая, немного заходящие одна на другую. Вы спешите снова надеть очки, и сказочный паук опять висит в воздухе.

Этот аттракцион всегда пользовался заслуженным успехом.

В чем же секрет «чудесных теней»?

Все предметы, которые нас окружают, мы видим объемными и размещенными в пространстве. Одно из условий объемного видения заключается в том, что наши глаза расположены на некотором расстоянии друг от друга. Поэтому каждый наш глаз видит предмет не только спереди, но и немного сбоку. Левый глаз видит больше левую сторону предмета, а правый — правую. И, кроме того, изображения в каждом глазу немного сдвинуты по отношению к фону — предметам, находящимся позади. А в зрительных центрах нашего мозга оба изображения, по-разному перекрывающие фон, сливаются в одно целое, объемное представление о предмете.

Если сфотографировать какой-нибудь предмет аппаратом с двумя объективами, расположенными на таком же расстоянии друг от друга, как и наши глаза, то при рассматривании снимков в специальном приборе — стереоскопе каждый глаз будет видеть только то изображение, которое сфотографировано соответствующим объективом. Эти два разные изображения тоже сливаются в одно целое, и мы видим предмет рельефным.

Существует и другой способ получения объемного впечатления при рассматривании плоского изображения. Делаются два стереоскопических снимка: один для левого, другой для правого глаза. Затем снимки печатают с некоторым сдвигом на бумагу, причем оба отпечатка должны быть окрашены в разные цвета, например красный и зелено-голубой. Если рассматривать полученное изображение через цветные очки таких же цветов, как и отпечатки, каждый глаз увидит только то изображение, которое ему предназначено, и стереоскопический эффект получается без всякого прибора. Такой способ стереоскопической печати называется анаглифическим.

Как же создается стереоскопический эффект в «Чудесах теней»?

Рассмотрим это на примере.

На рисунке показан один из эпизодов этого аттракциона — висящий в воздухе паук. Зрителям, смотрящим через очки-светофильтры, кажется, что паук ползет прямо на них. На схеме показано, почему это происходит.

За экраном стоят два фонаря со светофильтрами: один — с красным, другой — с зеленым (желательно зелено-голубым). Пучки красного и зеленого света, складываясь, освещают экран желтоватым, почти белым светом. Если на пути этих световых пучков поставить какой-либо предмет, например мяч, то на экране появятся две тени: одна красная, другая зеленая. Там же, где цветные тени накладываются, куда не попадает свет ни от одного фонаря, будет темное место.

Посмотрим теперь на экран через цветные очки-светофильтры. Левый глаз смотрит через красную пленку и видит только правую, зеленую тень. Но вследствие того, что красная пленка поглощает зеленые лучи, зеленая тень кажется черной. Правый глаз смотрит через зеленую пленку и видит левую, красную тень, которая по этой же причине получается черной. На пересечении конусов, идущих от цветных теней через очки в глаза, наше сознание сливает оба изображения в одно — в черную «мнимую тень». Кажется, что она не на экране, а впереди него.

И если теперь мяч придвинуть к фонарям, то цветные тени на экране станут крупнее, расстояние между ними увеличится, а место пересечения конусов приблизится к нашим глазам; кажется, что мнимая тень придвинулась к нам. Когда же, наоборот, предмет удаляется от фонарей к экрану, создается впечатление, что мнимая тень от нас отодвинулась.

Для осуществления аттракциона в больших масштабах применяли мощные фонари со светофильтрами. Можно осуществить «Чудеса теней» и в маленьком масштабе в школе и дома, использовав для фонарей электрические лампочки мощностью по 80 ватт.

Сделайте сначала два фонаря. Для этого возьмите большие жестяные банки из-под консервов или краски. На рисунке даны ориентировочные размеры в миллиметрах. Банки должны быть чистыми— их дно будет служить отражателем. Сбоку надо прорезать отверстие для электрического патрона и сделать еще два отверстия для укрепления банки на кронштейне из толстой проволоки, чтобы ее можно было наклонять.

Для изготовления светофильтров вырежьте из тонкого картона несколько квадратов и сделайте в них круглые отверстия немного меньше диаметра фонарей. К одному такому квадрату прикрепите нитками кружок красного целлофана, а затем с обеих сторон к этому квадрату приклейте столярным клеем по два квадрата и положите под пресс.

Так же изготовьте зеленый светофильтр. Целлофан должен быть жароупорным, негорючим. Такой целлофан применяют для осветительных приборов в театрах. Вместо целлофана можно применить и цветные стекла, только они не должны быть очень «густыми», темными.

Для того чтобы можно было надеть светофильтры на фонари, нужно сделать ободки из картона шириной в несколько сантиметров. Укрепите ободки на светофильтрах с помощью маленьких картонных уголков и столярного клея, а сверху приклейте еще один квадрат из тонкого картона. Помните, что фонари будут сильно нагреваться, поэтому более мощные лампочки применять не следует. В случае необходимости применить более мощные лампочки на фонарях надо пробить сбоку добавочные отверстия для лучшего охлаждения. Очки изготовьте из двух полосок картона, вклеив между ними кусочки того же целлофана.

Экраном будет служить большой лист бумаги, укрепленный вертикально на столе, или натянутая на раму простыня. Простыню, хорошо натянув, можно повесить и в дверном проеме. Фонари установите в зависимости от размеров экрана на расстоянии 1–3 метров от него. Расстояние между центрами фонарей должно быть 25–30 сантиметров.

Можно придумать интересные представления, показать кукольный теневой театр, инсценировать басни, организовать в школе теневую газету. У театра объемных теней много возможностей, и от вас зависит, как их использовать.