Бесполезная машина с суперконденсатором или диалог с умным парнем: 7 шагов (с картинками)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Умный парень. Какие?! Бесполезная машина! Опять таки! Сотни, тысячи засоряющих их YouTube-каналов недостаточно?

Jumbleview. Большинство из них сделано с тумблером, у этого есть тумблер.

SG. И что? Все знают, что они работают одинаково. И вы уже построили Машину с тумблером. Зачем повторяться?

Jv. У этого есть другой набор электрических компонентов и специальная схема.

SG. Действительно? Покажи нам.

Шаг 1. Знакомство с героем

Jv. Вот и наш герой - суперконденсатор, который, несмотря на небольшие размеры, имеет емкость 0,1 Фарада. Для сравнения посмотрите на вторую фотографию, когда она изображена рядом с традиционным электролитическим конденсатором. Несмотря на сравнимые размеры, электролитик имеет емкость 470 мкФ (в 200 раз меньше)!

SG. Зато этот электролитический конденсатор выдерживает напряжение 25 В против 5,5 В у вашего «героя».

Jv. Это правда, но в любом случае разница не такая уж большая по сравнению с емкостью.

SG. Вы настолько горды, что люди могут подумать, что вы его изобретатель. Как это связано с бесполезной машиной?

Jv. Увы, суперконденсатор изобрел не я. Но давайте сделаем следующий шаг, и я покажу вам, как это связано с бесполезной машиной.

Шаг 2: принципиальные схемы

Jv. Вот схемы машины с конденсатором. На верхней диаграмме показано, как это работает, когда машина включена. Переключатель подключает двигатель к аккумулятору, и двигатель перемещает рычаг вперед; электрический ток протекает через цепь диода и реле, установленных параллельно двигателю. Реле принудительно замыкает нормально разомкнутый контакт. Через этот контакт (и небольшой резистор) конденсатор подключается к батарее и получает некоторый заряд.

SG. Хорошо, теперь я понимаю. Когда рычаг поворачивает переключатель обратно, двигатель отключается от батареи, но подключается к конденсатору с противоположной полярностью. Мотор вращается назад и возвращает руку в исходное состояние. Диод теперь остается в противоположном направлении на пути электрического тока, поэтому контакт реле остается разомкнутым, а конденсатор отсоединяется от батареи. Большая часть зарядного конденсатора теряется, пока он обеспечивает движение двигателя, остальное рассеивается на обмотке остановленного двигателя.

Jv. Точно. И мне нравится слово, которое вы использовали: «рассеивается».

Шаг 3: Компоненты

Jv. Ниже представлен список компонентов:

• Мотор-редуктор Solarbotic GM17.
• Суперконденсатор NEC 0,1 F 5,5 В.
• Диод Шоттки 1N5817
• Реле 5 В (NRP04-C50D, Frys electronics)
• Филмор Кулисный переключатель. (Фрайс электроника)
• Резистор 5 Ом, 0,5 Вт
• Четыре аккумуляторные батареи 1,2 В (любого типа).

Кроме того, нужен провод, держатель для батареек, макет для крепления элементов и их подключения.

SG. Классическая бесполезная машина состоит из четырех основных компонентов: аккумулятора, двигателя, переключателя DPDT и микровыключателя. В вашем дизайне их семь. Вы заменили один микровыключатель конденсатором, реле, диодом и резистором. Есть ли в этом вообще какой-то смысл?

Jv. Я верю, что это так. Но давайте сначала построим машину, а потом я объясню.

Шаг 4: размеры

Jv. Вот некоторые размеры основных механических компонентов: рычага, корпуса двигателя.

SG. Вы собираетесь напечатать его на 3D-принтере?

Jv. Увы, у меня нет 3D-принтера, и я не обладаю необходимыми навыками. Кронштейн я сделал из фанеры, а корпус - из деревянных элементов.

Шаг 5: крышка

Jv. Вот чертеж крышки, на которой все должно быть установлено.

SG. Вы собираетесь предоставить чертеж коробки и подробную инструкцию по сборке? Jv. Нет. Сама коробка просто для украшения. То, что нужно для работы станка, будет закреплено на крышке.

SG. В любом случае это, вероятно, не нужно. Вряд ли кто-то захочет повторить это.

Шаг 6: Сборка машины

Jv. Перед вами полностью собранная машина. Корпус мотора крепится к крышке двумя винтами, выключатель вставлен в проем крышки, макетная плата и батарейный отсек прикреплены к крышке на липучке.

SG. Выглядит нормально. На самом деле я ожидал от вас чего-то более уродливого. Но действительно ли это работает?

Шаг 7: Запуск машины

Jv. Работает и довольно надежно. В доказательство - клип.

SG. Теперь я понимаю вашу точку зрения. Когда машина выключена, вы можете вращать рычаг вручную. Это невозможно с микропереключателем.

Jv. Верно. Для бесполезной машины круто полностью отключиться от питания в конце цикла. Другими словами выключенная машина должна быть мертвой. Но на ролике с классическим бесполезным автоматом (начиная со второй 19) хорошо видно, что это не совсем так. Тестер пытается поднять крышку, но тот отпускает микровыключатель и включает двигатель. Эта машина не умерла, она просто притворяется мертвой. Это не относится к машине, представленной здесь.

SG. Это действительно важно?

Jv. Для меня - да. А если серьезно, то считаю, что бесполезная машина имеет большой образовательный потенциал. Как лучше всего познакомить школьников с наукой об электричестве и механике? С этой точки зрения больше компонентов лучше, чем меньше.

SG. Ладно, ладно, вы меня почти уговорили. Но сможете ли вы в следующий раз сделать что-нибудь хоть отдаленно полезное?

Jv. Я подумаю об этом.