Горизонты техники для детей, 1967 №12

Наша новогодняя елка

Новый год — особенно приятное для всех нас время. А символ этого праздника — елка. Елки бывают разные: большие, маленькие, стройные и пушистые. Одно из самых популярных елочных украшений — электрические лампочки. Наборы разноцветных лампочек имеются в продаже в магазинах. Однако настоящий юный конструктор почти никогда не пользуется готовым, купленным в магазине набором разноцветных лампочек. Его елка должна быть украшена гирляндой лампочек собственной работы. Какое удовольствие самому сделать такое украшение, да к тому же оно значительно дешевле покупного.

Поэтому мы решили пойти навстречу нашим читателям и предложить простейший способ освещения елки с помощью имеющихся в продаже миниатюрных электролампочек.

Наборы елочных лампочек заводского изготовления состоят из специальных электролампочек небольшого размера напряжением в 14 вольт. Все 16–20 лампочек соединены последовательно, что позволяет включать их прямо в сеть 220 вольт (например, 16 лампочек по 14 вольт = 224 вольта). Конечно, легче всего купить лампочки и соединить их последовательно проводами, то есть сделать гирлянду из готовых лампочек. Однако, цена лампочек высока, а цвет не особенно красивый.

Мы предлагаем изготовить елочный набор из лампочек другого типа. Лучше всего взять круглые 12-вольтовые лампочки (с обозначением на цоколе 12в/0,22а или 12в/2,5 вт). Двадцать таких лампочек можно соединить последовательно. При большем количестве лампочек (например при 30 штуках) яркость не будет большой, но для елки и не нужна слишком большая яркость. Нетрудно подсчитать, что двадцать таких лампочек дает почти полную яркость (12 в Х 20 = 240 в).

Все лампочки надо соединить последовательно проводом в пластиковой изоляции (лучше всего гибким). Рекомендуем изоляцию темного цвета (зеленого, синего, черного и т. п.), так как она почти незаметна на фоне елки. Способ соединения лампочек показан на рис. 1.

Рис. 1. Способ соединения лампочек 12 в: а) принципиальная схема.

б) фрагмент монтажа.

Места соединений, а также цоколь следует обмотать толстым слоем изоляционной ленты во избежание случайного прикосновения к элементам, находящимся под напряжением сети, что может быть очень опасно. Помимо применения изоляции, лучше всего принять и строго соблюдать следующее практическое правило: сначала развешиваем гирлянду лампочек на елке, а лишь потом включаем ее концы (законченные вилкой) в сеть. После включения лампочек нельзя прикасаться к елке! Впрочем, она и есть для того, чтобы на нее смотреть.

Еще меньших размеров лампочки бывают в карманных фонариках. Их выпускают в двух вариантах: 3,5в/0,2а, 2,5в/0,1а. Чтобы составить гирлянду из лампочек по 3,5 вольта, приспособленную к напряжению 220 в, надо в сумме взять около семи — десяти лампочек. Расчет таков: 3,5 в X 70 = 245 в. В случае лампочек по 2,5 вольта гирлянда должна состоять из ста таких лампочек. Это слишком много для наших целей. Воспользуемся «гасящим сопротивлением» и снизим сетевое напряжение до необходимого нам меньшего значения. В качестве гасящего сопротивления лучше всего взять соответственно подобранные осветительные лампочки.

Рассмотрим конкретный пример: мы хотим соединить последовательно лампочек 3,5в/0,2 а. Для снижения напряжения можем использовать лампочку 220в/25 вт. При таком соединении (рис. 2) лампочки будут гореть не слишком ярко, так как будут питаться слишком низким напряжением.

Рис. 2. Принципиальная схема гирлянды лампочек 3,5в/0,2а с гасящей лампой 220в/25 вт.

Слабосветящиеся лампочки очень красиво выглядят на елке. Кто захочет увеличить яркость свечения лампочек, может добавочно применить другую параллельно включенную лампочку меньшей мощности, например, 220в/15 вт (рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная схема гирлянды лампочек повышенной яркости (две гасящие лампы, соединенные параллельно).

В случае двух лампочек, то есть 25- и 15-ваттной, гирлянда лампочек по 3,5 в светит почти на полную яркость. Количество лампочек в такой гирлянде почти произвольно — от 10 до 40 и более штук.

Для лампочек 2,5в/0,1 а в качестве гасящего сопротивления следует взять лампу накаливания 220в/15 вт. Количество лампочек в такой гирлянде также почти произвольно — от 10 до 30–40 и более штук. Гирлянды с миниатюрными лампочками соединяем также, как и в предыдущем случае. Гасящие лампы лучше всего расположить у основания елки.

Изготовляя самостоятельно елочные лампочки, подумайте о том, чтобы они были разноцветными, хотя на елке даже обычные лампочки выглядят очень красиво, особенно если светят темно-оранжевым светом. Наши лампочки можно обернуть тонкой цветной бумагой или цветным целлофаном. Они выделяют малое количество тепла, поэтому не бойтесь такой «упаковки». Большие гасящие лампы заворачивать в бумагу нельзя, так как они сильно нагреваются и могут вызвать пожар.

К. Видельски

Как сделать календарь

Выньте два листка из середины журнала так, чтобы не рассыпались остальные страницы. Как раз в этом месте, на странице 12 и 13, напечатан «Календарь читателя журнала «Горизонты техники для детей».

Календарь наклеиваем на металлический лист, размеры которого должны соответствовать формату журнала в развернутом виде.

Из картона или тонкого металлического листа вырезаем три рамки, как это показано на рисунке 1. Затем к каждой рамке приклеиваем нитроцеллюлозным клеем (или клеем БФ-2) кусочки ферритового магнита. Рамки, покрашенные красным цветом, вкладываем в соответствующие места календаря: одну — к наименованию месяца, другую — к очередному числу месяца, а третью — к определенному дню недели.

Рис. 1.

Благодаря магнитам можно легко передвигать рамки. Кроме того, магниты удерживают рамки в соответствующих местах, даже если нечаянно сдвинем его с горизонтального положения на стене.

Упражняй руку и глаз

Пора нам уже подумать о занятиях в долгие зимние вечера. Мы предлагаем нашим читателям сделать довольно интересное и сравнительно простое по конструкции устройство. Это фотоэлектрический тир, действующий без грохота и патронов, а следовательно, и без возможности несчастного случая. Наш тир совершенно безопасен и предназначен для использования в закрытых помещениях, например, в обычной комнате. Это устройство совсем не сложно и может быть сделано индивидуальным конструктором. Однако наибольшую пользу оно принесет школьным кружкам, пионерским дружинам и отрядам, которые могут проводить между собой настоящие соревнования по стрельбе.

Принцип действия нашего фотоэлектрического тира показан на рисунке. 1.

Рис. 1. Принцип действия фотоэлектрического тира

Ружье — это лампочка, высылающая при нажиме на курок очень короткий, но сильный световой импульс. Он фокусируется простой оптической системой в малое световое пятно диаметром в несколько миллиметров. Такая световая пуля, попав в «десятку», снабженную фотоэлектрическим датчиком с соответствующим усилителем, включает электрический звонок, который громко сигнализирует каждый меткий выстрел.

На рисунке 2 вы видите принципиальную схему ружья. Это простая схема, питающая лампочку 3,5в/0,2а небольшими порциями напряжения величиной в 9 вольт, которое накопляется в конденсаторе огромной емкости.

Рис. 2. Принципиальная ружья.

Емкость подобрана таким образом, что лампочка не «перегорает», так как порция энергии слишком мала. В то же время напряжение питания в три раза выше номинального для этого типа лампочек (9в), благодаря чему она загорается очень ярким светом. Вспышка лампочки сконцентрирована в одной точке, расположенной на расстоянии нескольких метров, с помощью простой оптической системы, собранной из двух линз.

Перечень элементов для постройки нашего приспособления:

для ружья

Кроме того, нам нужны будут еще материалы для сборки самого макета ружья.

Нашим читателям мы, как обычно, предлагаем собрать пробную схему, показанную на рисунке 3.

Рис. 3. Пробный монтаж схемы.

Действие схемы проверяем, нажимая курок, то есть контакт, обозначенный на рисунке буквой «К». После каждого длительного или кратковременного замыкания контакта лампочка дает сильную короткую вспышку. После каждого выстрела надо подождать несколько секунд, чтобы конденсатор снова зарядился» Это продумано специально, чтобы научить стреляющих точно и старательно целиться, а не стрелять быстро и как попало.

Следующий этап работы состоит в сборке оптической системы. Для этого нам нужны две линзы: одна — сильнофокусирующая, короткофокусная (порядка 15–25 мм), например, какая-нибудь лупа с большим увеличением, а вторая — «окулярного» типа длиной фокуса порядка 0,5 метра. Оптики называют такие линзы «плюс две диоптрии». Оптическую систему рекомендуем подобрать опытным путем, установив на одной линии (так называемой оптической оси) лампочку, которая будет питаться от батареи 4,5 вольта, и две линзы. Ориентировочное размещение линз показано на рисунке 4.

Рис. 4. Оптическая система ружья

Линзы надо расположить таким образом, передвигая их вдоль оптической системы, чтобы на «стене, на расстоянии 3–4 метров, получить как можно меньшую и резкую точку. Размещение лампочки и линз следует точно измерить, записать, а потом точно так же смонтировать окончательно в макете ружья. Линзы закреплять у входа и выхода ствола, длина которого должна быть равна ранее определенному расстоянию между линзами. Механическую часть макета можно выполнить произвольно — любой формы и из любых материалов.

Соблюдайте расстояния между элементами оптической системы, установленные во время проб. Конечно, приклад ружья лучше всего сделать из древесины, а ствол из металлической трубки диаметром около 20–30 мм. В крайнем случае ствол можно сделать из плотной бумаги, наматывая на палку от половой щетки несколько слоев бумажных листов, покрытых клеем. В стволе ружья можно расположить все элементы схемы; размещение не влияет на действие устройства.

На рисунке 5 дополнительно показаны примерные размеры ружья и размещение элементов.

Рис. 5

Второй важный элемент нашего тира, — мишень, посередине которой расположен светочувствительный элемент с усилителем и звуковая сигнализация меткого выстрела. Принципиальная схема аппаратуры показана на рисунке 6.

Рис. 6. Принципиальная схема мишени.

Схема мишени очень проста. Единственная трудность может быть при изготовлении «фототранзистора». Для этого переделываем один из транзисторов П13. Переделка состоит в осторожном срезе лобзиком колпачка транзистора (рис. 7). Эту операцию выполняйте осторожно, чтобы не повредить внутреннюю часть транзистора. Нельзя вводить лобзик внутрь транзистора! Как только обнажится внутренняя часть транзистора, надо осторожно удалить находящуюся там белую защитную массу.

Рис. 7. Срезание колпачка транзистора.

Собираем пробную схему, показанную на рисунке 8. Вместо звонка на время наладки в цепь коллектора выходного транзистора включена миниатюрная лампочка 3,5в/0,2а. Напряжение питания снижено наполовину (одна плоская батарея). Лампочка служит индикатором тока, протекающего в схеме.

Рис. 8. Пробная схема.

Правильно собранная схема потребляет от батареи очень малый ток, поэтому она остается темной. Транзистор без корпуса надо обязательно защитить от действия света. Освещая этот транзистор, получаем соответственно больший потребляемый ток, и лампочка загорается.

Следующая операция — сборка оптической системы и настройка схемы усилителя на максимальную чувствительность. Для этого необходимо линзой собрать световые лучи, идущие от какого-нибудь, находящегося на расстоянии нескольких метров, источника света (например, лампы) и сфокусировать их на наиболее чувствительную точку транзистора. Это будет контакт эмиттер-база, показанный на рисунке 9.

Рис. 9. Чувствительная точка «фототранзистора».

Настройка схемы не представляет трудностей. Её нужно провести очень старательно и точно, так как от этого зависит действие устройства. Для конечных испытаний в качестве источника света рекомендуем пользоваться миниатюрной лампочкой 3,5в/0,2а, питающейся от плоской батареи и расположенной на расстоянии 1–2 метров от фототранзистора. Для оптической системы нашей мишени можно взять любую лупу небольших размеров диаметром 2–5 см и короткофокусную. В правильно настроенной схеме лампочка в выходной цепи: усилителя должна ярко загораться. Если заслоним фототранзистор, лампочка должна сразу же погаснуть.

Если работа на пробной схеме будет правильной, можно все устройство вместе со звонком и двумя плоскими батареями смонтировать в стрелковой мишени, посередине которой надо установить линзу. Теперь еще раз отрегулируйте схему, а затем включите на выходе усилителя (вместо лампочки) звонок и присоедините вторую плоскую батарею. В цепь батареи рекомендуем вмонтировать какой-нибудь выключатель, с помощью которого можно было бы включать и выключать схему.

Мишень лучше всего расположить в небольшом корпусе (рис. 10), защищающем ее от прямых лучей света. Во время пользования мишенью следует подвесить ее на стене так, чтобы на нее не падал прямой дневной свет (например, если будет напротив окна); или искусственный (если находится напротив лампы),

К.Видельский