Таблица 30
Примерная разбивка материала темы по занятиям
Что такое телеуправление?
Управление токами низкой частоты
Управление светом
Управление
Радиоуправление
Микроэлектродвигатель
Принцип управления приборами и механизмами на расстоянии
Принцип индукционного управления
Принцип управления световым лучом
Принцип управления звуковыми колебаниями
Принцип управления с помощью радиоволн
Принцип работы коллекторного электродвигателя.
Микроэлектродвигатель в модели
Индикатор переменного тока. Разработка монтажной платы
Индикатор переменного тока, Намотка ферритового стержня
Индикатор переменного тока. Монтаж схемы
Индикатор переменного тока. Наладка устройства
Опыты со схемой индикатора
Однокомандный приемник телеуправления
Ход теоретических занятий
Касаясь телеуправления, следует ограничиться только общими принципами управления на расстоянии, подразумевая под ним передачу на расстояние импульсов, воздействующих на исполнительные механизмы управляемых устройств. Причем в качестве телесигналов управления здесь могут быть использованы токи низкой частоты, свет, звуковые колебания и радиоволны. Полезно будет расширить круг затронутых вопросов, дав краткую характеристику каждой из перечисленных систем.
В соответствии с намеченной программой первым рассматривается принцип управления с помощью токов низкой частоты (индукционное телеуправление). Здесь следует вспомнить ранее полученные сведения о работе трансформатора и при объяснении материала темы проводить с ним аналогию.
В таком случае первичной обмоткой трансформатора является виток провода, через который пропускают ток низкой частоты. Вторичная обмотка представляет собой катушку, на которую намотано несколько сот витков тонкого изолированного провода.
Исполнительный механизм подключен к катушке. Как только в витке появляется переменный ток, в катушке исполнительного механизма индуктируется переменное напряжение, которое вызывает срабатывание электронного устройства.
Продолжая начатую тему, педагог касается общих принципов управления на расстоянии с помощью сзета. В качестве примера может быть продемонстрирована работа фотореле. Еще лучше, если в кружке имеется движущаяся светоуправляемая модель. Не следует забывать и ранее выполненный ребятами фотосигнализатор. Внимание кружковцев обращают на то, что с помощью световых сигналов может быть осуществлено управление на расстоянии приборами и механизмами.
Далее следует в общих чертах коснуться принципа телеуправления с помощью звуковых колебаний. Можно кратко сказать, что на управляемой модели имеется микрофон, преобразующий звуковые сигналы в колебания тока низкой частоты. После усиления колебания низкой частоты поступают на вход исполнительного устройства — реле, электродвигателя и т. д.
Ребятам небезынтересно будет узнать, что число команд можно увеличить до 6—8. Для этого надо лишь добавить соответствующее число фильтров и реле в приемнике. Передатчиком могут служить свистки с разной тональностью звуков.
Есть еще одна область телеуправления, занимающая большое место в творчестве юных любителей радиоэлектроники. Ею является радиоуправление. Руководитель рассказывает об использовании радиоволн для управления на расстоянии установками и движущимися объектами.
Комплект простейшей аппаратуры радиоуправления состоит из пульта управления, передатчика, приемника и исполнительного механизма. Передатчик через свою антенну излучает радиосигнал, в котором зашифрована команда. В приемнике происходит усиление и распознавание команд управления, принятых от передатчика, В
качестве пульта управления можно использовать обычный телеграфный ключ или кнопку.
Выделенная приемником команда (командный сигнал) воздействует на исполнительный механизм, в качестве которого чаще всего используется обычное электромагнитное реле. Так образуется канал радиоуправления между передатчиком и приемником, который позволяет как бы невидимыми нитями производить управление на расстоянии моделями.
Радиоуправление вызывает большой интерес у юных техников. Вполне вероятно, что после беседы педагога на эту тему многие ребята пожелают тут же приступить к постройке аппаратуры радиоуправления. В данном случае руководителю следует объяснить своим воспитанникам, насколько сложнее построить такую аппаратуру по сравнению с теми устройствами, которые они до того собирали.
Рис. 40
Кроме того, для желающих заняться радиоуправлением необходимо знать, что прежде чем начать делать аппаратуру радиоуправления, даже самую простую, нужно иметь соответствующее разрешение на работу с передатчиком от Министерства связи.
Ход практических занятий
Данная тема рекомендует изготовление индикатора переменного тока и проведение с ним ряда опытов. Действие прибора основано на явлении индукции.
Если катушку приблизить к проводу или обмотке с переменным током, в ней индуцируется переменная э.д.с., которая прл соответствующем усилении вызывает срабатывание сигнального устройства (в нашем случае громкоговорителя).
Индикатор позволяет быстро обнаружить неисправный паяльник, не производя никаких измерений тестером и не выжидая понапрасну время, в течение которого паяльник разогреется. Достаточно прибор по очереди поднести к включенным в сеть паяльникам и там, где не будет слышно сигнала, можно с уверенностью сказать, что данный паяльник не работает.
Педагог зарисовывает на доске схему индикатора переменного тока и объясняет назначение и принцип действия устройства (рис. 40).
Оценить конструкцию с точки зрения функционального назначения позволяет демонстрация ее в действии.
Кружковцев инструктируют о порядке изготовления прибора:
намотка катушки (3000 витков провода Г1ЭЛ 0,1 на ферритовом стержне от магнитной антенны);
изготовление монтажной платы;
монтаж схемы;
наладка и испытание.
Приобретенные знания и опыт позволяют кружковцам выполнить данную работу с большой степенью самостоятельности.
Намотку катушек производят внавал с помощью намоточного станка или обычной дрели. Внимание ребят останавливают на магнитных материалах — ферритах.
Ферриты получают прессовкой мелко размельченных окислов железа и других металлов (никеля, цинка, марганца, меди, кадмия), смешанных с изолирующим материалом, с последующим отжигом. Они обладают высокими магнитными свойствами, что обеспечивает им самое широкое применение в радиоэлектронике.
Твердость и хрупкость ферритов не позволяют обрабатывать их резанием и допускают только шлифовку и полировку.
Наиболее распространенная маркировка ферритов следующая. Первым стоит численное значение магнитной проницаемости, а затем идут буквы, обозначающие частотный диапазон применения данного феррита. Ферриты для звуковых и низких радиочастот обозначаются буквой Н (низкочастотные). В маркировке высокочастотных ферритов имеются буквы ВЧ. Применяются они на частотах до 300 Мгц.
Далее в маркировке ферритов следуют буквы, обозначающие состав материала (например, М — марганец- цинковый феррит, Н — никель-цинковый и т. д.). Примеры обозначений ферритов: 4000НМ, 2000НН, 60ВЧ и ДР-
Среди прочих типов ферритов особое место занимают так называемые ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), получившие специальное применение в автоматических и счетно-решающих системах в качестве элементов «памяти».
Ферриты выпускаются в виде колец, стержней, пластин, Ш-образных и Г-образных сердечников, чашеобразных сердечников различных размеров, а также в более сложной конфигурации, например с большим числом отверстий.
После монтажа схемы и испытания устройства начинается второй этап — проведение опытов.
Для первого опыта потребуется приемник, магнитофон или электрофон с достаточно мощным выходом (около 3 вт). Руководитель поручает 2—3 ребятам проложить по периметру комнаты провод сечением около 1 мм2, концы которого подключают вместо динамика ко вторичной обмотке выходного трансформатора.
Теперь в катушке индикатора будут индуктироваться электрические колебания, соответствующие звуковым сигналам, и в громкоговорителе слышна будет речь или музыка. Прием можно сделать индивидуальным, заменив громкоговоритель ДЭМ-4м телефонным наушником ТОН.
Данное устройство можно также использовать для громкоговорящего воспроизведения телефонных разговоров без вмешательства в телефонную сеть.
Второй опыт демонстрирует принципы индукционного телеуправления моделями. Для проведения опыта в схеме выходной маломощный транзистор ТЗ заменяют мощным (П201, П202, П213, П214 и т. д.), а в его коллекторную цепь включают микроэлектродвигатель ДП-4, ДП-10. Полученная таким образом однокомандная аппаратура может быть установлена на движущуюся платформу или модель. В качестве передатчика может служить включенный в сеть переменного тока паяльник. Радиус управления моделью увеличивается при повышении частоты переменного тока и при настройке катушки приемника в резонанс.