В данном разделе публикуются схемы устройств для проведения различных экспериментов по электронике, физике и другим наукам. Устройства также могут быть полезны в школе для демонстрации различных физических основ.
Ультразвуковой генератор с магнитострикционным излучателем
Демонстрационный прибор «Эффект Доплера»
Концентратор свободной энергии
Концентратор свободной энергии
Источник: Б. Степанов «Концентратор свободной энергии» — Радио, 2010, №10, с.20
В статье приводится описание заметки опубликованной в журнале «QST» за 1999г., в которой автор (Сан-Хосе, Калифорния) использовал энергию близ (1,6 км) расположенной вещательной СВ радиостанции. Устройство позволяло получать ток порядка 200 мА и использовалось для зарядки АКБ.
Для приема «свободной энергии» используется антенна WA1 представляющая луч длиной 43 м, что в несколько раз меньше длины волны СВ станции, поэтому входной импеданс такой антенны имеет заметную ёмкостную составляющую. Конденсатор переменной ёмкости С1 и конденсатор С2 позволяют регулировать приведенное значение ёмкостной составляющей в точке подключения верхнего по схеме вывода катушки L1 (т.е. изменять резонансную частоту последовательного контура). При резонансе на катушке возникает значительное ВЧ напряжение от несущей радиостанции, на которую настроен колебательный контур. В авторском эксперименте при индуктивности катушки 39 мкГн резонанс на частоте 1370 кГц наступал при суммарной ёмкости С1 и С2 равной 950 пФ (интервал перестройки 1100 — 1600 кГц).
Диод VD1 подключается к отводу от катушки примерно в интервале 1/4 — 1/6 ее части считаю от нижнего по схеме конца.
Узел на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD3 — является защитным от перезаряда АКБ и пробоя диодов высоким обратным напряжением при отключенной нагрузке.
Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 50 мм и содержит 60 витков провода диаметром 1,6 мм. Длина намотки: 250 мм, шаг: ~4 мм.
Дроссель L2 намотан на кольце Т-106-2 27х14,5х11,1 мм из карбонильного железа, обмотка состоит из 88 витков проводом диаметром 0,4 мм. Диоды VD1, VD2 — рассчитаны на ток 1 А и обратное напряжение не менее 40 В.
Демонстрационный прибор «Эффект Доплера»
Об эффекте Доплера упоминается на уроках физики при изучении звуковых колебаний. Благодаря этому эффекту, удается определять скорость движения различных объектов, например самолетов. Он используется в радарах, с помощью которых инспекторы ГАИ вылавливают на дорогах водителей — нарушителей скоростного режима. Подобные приборы позволяют следить за скоростью движения облаков, звезд, туманностей.
В радиокружке можно построить предлагаемый простой демонстрационный прибор и на слух “почувствовать» эффект Доплера, прослушивая изменения частоты звуковых колебаний, излучаемых капсюлями головных телефонов. О более сложных приборах, а также о сущности эффекта Доплера было подробно рассказано в статье Майера В., Майера Р. “Приборы для демонстрации эффекта Доплера», опубликованной в “Радио», 1994, № 3, с. 26-28.
На вращающемся диске расположен макет генератора звуковой частоты. Поскольку громкость звука может быть небольшой, подойдет практически любой маломощный генератор с питанием от батареи. В данном случае выбран однотранзисторный вариант с трансформатором (рис. 1), о котором следует сказать несколько слов.
Генерация образуется за счет положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзисторного каскада. Обратная связь подается через конденсатор с одной половины первичной (I) обмотки трансформатора Т1. Нужная частота генерируемых колебаний (ее подбирают во время эксперимента) устанавливается переменным резистором R1.
Вторичная (II) обмотка трансформатора соединена с головными телефонами BF1 и BF2 — здесь применены капсюли от телефонов ТОН-1, но подойдут и от ТОН-2, ТЭГ -1 и других (сопротивление капсюлей должно быть не менее 500 Ом). Вместо МП41 подойдет любой транзистор серий МП39-МП42.
Хотя генератор питается от источника напряжением 4,5 В, он работоспособен при снижении напряжения до 1,5 В. Подается питание на генератор выключателем SA1.
В генераторе использован самодельный трансформатор, намотанный на Ш-образном железе (сечение сердечника 1 -2 см2. Обмотка I содержит 600 витков провода ПЭВ диаметром 0,2 мм с отводом от середины, обмотка II — 300 витков такого же провода диаметром 0,25 мм.
Переменный резистор — СП1, постоянный — МЛТ-0,25, конденсатор — МБМ. Могут быть использованы и детали других марок. Детали генератора размещают на деревянной панели (рис. 2) и соединяют между собой многожильным монтажным проводом. Для подключения капсюлей на панели устанавливают зажимы. Сами капсюли располагают на концах деревянной планки длиной около метра, прикрепленной к панели.
Когда включают генератор и поворачивают макет в сторону слушателей, то каждый слышит из капсюлей звук постоянной тональности. Если же подставку слегка раскрутить, источник звука будет двигаться с некоторой скоростью относительно слушателей, периодически от них удаляясь и приближаясь. Тональность звука также периодически станет меняться — повышаться или понижаться в зависимости от положения капсюлей в пространстве.
ж.:»Радио», №9, 1998
Ультразвуковой генератор с магнитострикционным излучателем
(оригинальная статья: ж.:»Радио», №9 1980г., с.36-37, смотрите также книгу «Простые опыты с ультразвуком», Наука, 1978г.)
Устройство состоит из задающего генератора на транзисторе V5, вырабатывающего звуковые колебания на частоте 20 кГц, усилителя мощности на транзисторе V6, магнитострикционного излучателя В1 и блока питания на 20В.
В колебательный контур генератора входит катушка L1 высокочастотного трансформатора Т2 и конденсатор С2. Катушка L3 образует цепь положительной обратной связи, благодаря которой генератор возбуждается. Частоту генератора можно изменять в некоторых пределах подстроечным сердечником катушки L1. Через катушку связи L2 и конденсатор С5 колебания генератора поступают на базу транзистора V6 и усиливаются им. Магнитострикционный излучатель В1 подключен к выходу усилителя мощности через трансформатор Т3. Конденсатор С6 служит для оптимального согласования излучателя с выходом генератора.
Катушки высокочастотного трансформатора намотаны проводом ПЭВ-1 0,51 на каркасе (рис.2а) из оргстекла или плотного картона. L1 содержит 200 витков с отводом от середины, L2 — 36 витков, L3 — 25 витков. Провод всех трех катушек наматывается в одну сторону и надежно изолируется между собой прослойками конденсаторной бумаги.
Трансформатор Т3 намотан на круглом каркасе (рис. 2б). Его обмотки содержат по 100 витков провода ПЭВ-1, между ними сделана изолирующая прокладка.
Магнитострикционный излучатель показан на рисунке 3. Он состоит из вибратора 1 (стержень из феррита 400НН диаметром 8 мм и длиной 160 мм), обмотки возбуждения 4, выполненной на каркасе 3, кольцевого магнита 5 и резинового кольца 2, удерживающего стержень.
Обмотка возбуждения содержит два слоя провода ПЭВ-1 1,0,уложенного на каркасе виток к витку. Между слоями необходимо сделать прокладку из конденсаторной бумаги, сверху обмотка обёрнута лакотканью. Выводы сделаны гибким многожильным проводом.
Транзистор V6 необходимо разместить на радиаторе, остальные детали на плате. Излучатель необходимо сделать в отдельном корпусе для возможности его свободного перемещения.
Для обнаружения УЗ колебаний, возникающих в стержне, надо на рабочий торец стержня положить лезвие от безопасной бритвы и настройкой контура L1 добиться дребезжащего звука.