Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 02

Мы не призываем к отказу от радиовещания или сложившихся традиций строительства. Просто о существующей опасности надо знать и подходить к ней с открытыми глазами.

В одном из ближайших номеров мы вам расскажем, как и чем измерить интенсивность радиоволн, сконцентрированных различными окружающими нас предметами, а также защититься от их опасного воздействия. Но это лишь часть решения проблемы. Мы считаем, что безопасность людей должна быть главной заботой государства. Об отношении официальных структур к данным, приведенным в статье, мы вам сообщим.

Дорогие друзья!

Мы продолжаем публикацию глав из книги Тома Тита «Научные забавы», выпущенной в свет «Издательским домом Мещерякова» (начало см. в «ЮТ» № 9 за 2007 г.).

СИЛА ДЫХАНИЯ

Приготовь для опыта: 2 толстые книги, полиэтиленовый пакет.

Силу, с которой ты выдуваешь воздух из легких, можно измерить специальными приборами. Но достаточно простого полиэтиленового пакета, чтобы убедиться в том, как велика эта сила.

Положи пакет на стол, открытым концом к себе, а на него — две толстые книги. Тебе не составит труда силой своего дыхания сбросить этот груз с пакета.

БУМАЖНАЯ КАСТРЮЛЯ

Приготовь для опыта: бумагу, проволоку, свечу, булавку, спички, спиртовку, нитки, воду.

Вырежи из бумаги круг 15 см в диаметре. Один конец толстой проволоки согни в кольцо 7 см в диаметре, другой конец оберни вокруг свечи, как на рисунке. Теперь придай бумаге вогнутую форму и помести эту бумажную чашечку на кольцо так, чтобы по крайней мере на 2 см бумага выступала над кольцом. Это даст возможность налить в чашечку столько воды, чтобы уровень ее был немного выше проволочного кольца.

Это — обязательное условие, иначе не выйдет опыт.

Зажги свечу и отрегулируй высоту кольца над огнем; пламя должно слегка лизать самое донышко нашей бумажной кастрюли. Укрепи проволочную спираль в нужном положении, воткнув в свечу под спиралью булавку. Через несколько минут вода в бумажной кастрюле закипит, а бумага не загорится, так как вода будет поглощать все тепло, отдаваемое пламенем свечи.

Можно сделать бумажную кастрюлю иначе: сложить из листа бумаги коробочку и подвесить ее над огнем на нитках.

Этот материал я начал делать 8 декабря 2007 г., в Международный день борьбы с изменением климата, вызванным экономической деятельностью человечества. Сжигание огромной массы углеводородов — нефти, газа, угля — на тепловых электростанциях приводит к повышению концентрации СО 2в атмосфере, парниковому эффекту и глобальному потеплению, не говоря уж о том, что запасы углеводородов невосполнимы.

Стало совершенно очевидно, что электроэнергию надо экономить и, уж во всяком случае, не потреблять ее там, где без этого можно обойтись. В этот день, в 20 часов по среднеевропейскому времени, отключали освещение Бранденбургских ворот в Берлине, Эйфелевой башни в Париже, а многие жители разных стран, участвовавшие в акции, отключали в своих домах ненужные электроприборы. И я решил внести свой, пусть небольшой, вклад в решение общей проблемы.

Вы знаете: почти во всех электро- и радиоприборах есть индикаторы включения. Когда-то ими служили лампочки накаливания, потребляющие 1…2 Вт мощности (помножьте 6,3 В на 0,28 А для стандартной миниатюрной лампочки), потом появились светодиоды (СД), потребляющие меньше, всего 10…15 мА при напряжении зажигания около 2 В (20…30 мВт). Но эта мощность выделяется на самом СД, а сколько еще на гасящем резисторе R1 (см. рис. 1) в стандартной схеме включения?

При напряжении питания 9 В получается уже почти 100… 150 мВт, что для батарей питания довольно много. Действительно, батарея из «пальчиковых» элементов АА разряжается полностью таким током индикатора дня за четыре, батарея «Крона» еще быстрее, но ведь надо еще питать и сам аппарат, например, радиоприемник. А ведь элементы и батареи стоят денег, да и производство их требует намного больше энергии, чем они в себе содержат!

В основу предлагаемых индикаторов положены два принципа.

1. Постоянно горящий индикатор, хотя мы к нему и привыкли, неэффективен в выполнении своей основной функции — привлечения внимания к работающему аппарату. Мигающий свет и заметен лучше, и требует меньшей яркости. Вспомните, как мигает огнями самолет, идущий на взлет или посадку, и насколько он заметнее на фоне постоянно горящих звезд или огней ночного города.

Итак, если заставить индикатор светить короткими вспышками, скажем 0,05 с, разделенными относительно длинными промежутками (0,5 с), он будет и заметнее, и экономичнее раз в десять.

2. Необходимо избавиться от гасящего резистора R1 (рис. 1), бесполезно расходующего энергию.

Напомню, что прямо к батарее СД подключать ни в коем случае нельзя, поскольку ток через него при напряжениях больше напряжения зажигания (1,5…2,5 В, в зависимости от типа) растет неограниченно, ведь СД светит в режиме так называемого «лавинного пробоя» в толще полупроводника.

Мигалка на микросхеме (МС) — решение проблемы не думая, «в лоб». Она реализует только первый принцип, заставляя СД мигать и тем самым уменьшая потребляемый ток. Именно так и сделаны уже выпускаемые промышленностью мигающие светодиоды со встроенной МС.

Использована простейшая и самая дешевая цифровая МС K176ЛA7, содержащая четыре логических элемента (инвертора) структуры КМОП (Комплементарная, Металл — Окисел — Полупроводник). Подойдут также МС типа K176ЛA5 и аналогичные серий К561, К564.

В них использованы ключи — полевые транзисторы, — для управления которыми практически не требуется никакой мощности. Когда на входе инвертора высокий потенциал, на выходе — низкий, и наоборот. Но выходной ток может быть значительным — до нескольких миллиампер, что как раз достаточно для зажигания СД. Роль гасящего резистора выполняет сама МС.

Схема мигалки показана на рисунке 2.

Входы элементов, выполняющие логическую операцию 2И-НЕ, соединены вместе (логика не использована). Входы четвертого элемента DD1.4 следует соединить с общим проводом или с «плюсом» источника питания, чтобы он не работал и не потреблял лишнего тока. Если же надо увеличить яркость вспышек СД, входы и выход этого элемента допустимо подключить к аналогичным выводам DD1.3. Параллельно включенные элементы отдадут вдвое больший ток.