Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 06

Мест… 4

Объем двигателя… 1797 см 3

Мощность… 190 л.с.

Привод… передний

Максимальная скорость… 230 км/ч

Время разгона до 100 км/ч… 6 с

Топливо бензин… А98

Длина… 4380 мм

Ширина… 1710 мм

Высота… 1338 мм

Полная масса… 1550 кг

Объем топливного бака… 50 л

В статье «Как ракета находит цель» мы рассказали о головках самонаведения ракет. Вот продолжение темы. Однажды некий студент очутился в обеденный перерыв в пустынной лаборатории секретного НИИ, где на испытательном стенде стояла новейшая ракета. Любопытство заставило студента подойти поближе, и тут ракета повернулась. Быть может, случайность? Студент двинулся было дальше, но ракета вновь повернулась, «глядя» на него своим стеклянным глазом. Это повторилось, когда герой сдвинулся еще на шаг в сторону. Его охватил ужас…

Так, если верить этому рассказу, студент впервые познакомился с ракетами, наводящимися на тепловое излучение тел. Вообще-то головки самонаведения ракет должны следить за пышущим жаром в тысячи градусов далеко в небе двигателем самолета. Но чувствительность их может быть достаточно высока, чтоб чувствовать, словно кобра, даже тепловое излучение находящегося рядом человека.

Возможно, рассказ о подобных устройствах подскажет вам выбор профессии. Но если вы даже поступите в институт, где занимаются такого рода устройствами, построить свою систему самонаведения удастся, в лучшем случае, лет через пять. Мы понимаем, что для вас, дорогие друзья, это огромный срок. А потому предлагаем приступить к делу уже сейчас.

На наших страницах вы видите простейшее устройство, которое может следить за перемещением источника света, например, лампы фонарика или луча лазерной указки (рис. 1).

Рис. 1. Общая компоновка и кинематическая схема следящего устройства.

Оно состоит из четырех фотосопротивлений, закрепленных на специальной платформе, способной поворачиваться относительно вертикальной и горизонтальной осей. Делается это при помощи двух электродвигателей, а работает каждый из них от своей электронной схемы. Датчики света установлены на сравнительно большом расстоянии друг от друга, линзы отсутствуют. Это упрощает систему, но яркий свет «притупляет» реакцию датчиков света, и лучше использовать ее при неярком освещении. Зато, когда система заработает, ее можно будет бесконечно совершенствовать. (Думаем, мы вместе постепенно доведем ее до совершенства.)

Для чего же может пригодиться такая следящая система? Все зависит от вас. Можете просто развлекаться, заставляя ее следить за лучом. Можете сделать из нее солнечные часы, поскольку она способна, как подсолнух, отслеживать положение солнца на небе. Заменив фотодатчики на микрофоны, можно будет сделать из нее звуколокатор (о том, как его сделать, мы расскажем в одном из следующих номеров). С ней можно, наконец, поехать на выставку и, получив приз, уехать очень далеко, например, в Гренобль. Да и вообще на базе этой следящей системы можно сделать множество замечательных игрушек, а то даже и вполне серьезных устройств.

Но — к делу. Электроника «кобры» состоит из двух одинаковых каналов управления. Один из них отвечает за перемещение следящей системы по вертикали, другой — по горизонтали. Поскольку каналы управления одинаковы, рассмотрим работу одного из них (рис. 2).

Рис. 2. Схема канала управления.

Основа схемы — операционный усилитель DA1, на вход которого поступают сигналы от датчиков освещенности R1 и R2. Когда они освещены одинаково, напряжение на резистор R5 не поступает, и на выходе DA1, а также на выходе усилителя мощности, состоящего из транзисторов VT1 — VT4, напряжение равно нулю. Ротор мотора Ml находится в покое.

Если на один из фоторезисторов падает больше света, чем на другой, на вход операционного усилителя поступает сигнал рассогласования. После усиления он попадает на двигатель и заставляет его вращаться, поворачивая головку самонаведения в той или иной плоскости до тех пор, пока освещенность фоторезисторов не сравняется. Головка самонаведения окажется нацеленной на источник света, и напряжение на двигателе упадет до нуля.

Коэффициент усиления DA1 определяется соотношением резисторов R8 и R5. Если вы считаете, что его нужно увеличить, повысьте номинал R8.

С помощью переменного сопротивления R9 вы можете выставить «ноль» на выходе операционного усилителя при отсутствии сигнала на его входе (отключив при налаживании сопротивление R5 от движка резистора R2). Переменный резистор R2 позволяет скомпенсировать некоторую разницу параметров фоторезисторов R1 и R2.

Выходной каскад схемы достаточно мощен, чтобы обеспечить работу практически любых малогабаритных электромоторчиков. Поэтому можете использовать любой доступный с напряжением питания от 3 до 6 В. Если выходные транзисторы при макетировании схемы будут заметно греться, при окончательном монтаже лучше установить их на радиаторы площадью около 100 см 2, вырезанные, например, из дюралевого или алюминиевого уголка.

Источник питания — двухполярный. Он должен обеспечивать ток для двух электродвигателей. Остальные элементы схемы потребляют по сравнению с ними мало электроэнергии. Если не сумеете найти стабилитроны, можно обойтись и без них. Тогда резисторы R4 и R6 можно исключить из схемы.

Теперь о механике. Система слежения состоит из двух одинаковых механических схем, работающих независимо друг от друга, каждая в своей плоскости.

На рисунке 1 показана классическая кинематическая схема, построенная на шкивной передаче. Крутящий момент передается с электродвигателя на поворотную ось системы слежения через понижающий редуктор, который необходим, чтобы повысить силу электродвигателя, но и для снижения его оборотов: при большой скорости вращения фотодатчики могут не успеть отследить «цель». Схема управления плавно регулирует подачу питания на электродвигатели и тем самым замедляет скорость их вращения. Но, поскольку обычные двигатели быстроходны, в кинематическую схему включен постоянный двухступенчатый редуктор, понижающий скорость вращения в 30 раз (для двигателя со скоростью вращения 3600 об/мин.).

На схеме показаны редукторы со следующими отношениями: ступень 1–1:5; ступень 2–1:6. Если при постройке системы слежения будет возможность использовать червячный редуктор — это наилучший вариант, установка получится намного компактней. В крайнем случае, можно сделать редуктор, надев на вал электродвигателя резиновый кембрик, соприкасающийся со шкивом. В этом случае, правда, придется изобретать еще узел, поджимающий их друг к другу.