Что может микрокалькулятор

Действительно, что же он может? Мы все привыкли, что микрокалькулятор (сокращенно МК) служит для проведения всевозможных расчетов и вычислений. Но не каждому, вероятно, известно, что после несложной доработки МК может стать измерительным прибором, сохранив при этом свою основную «специальность».

Доработка микрокалькулятора несложна и доступна каждому начинающему радиолюбителю. Вскрыв крышку, извлекают монтажную плату, а на корпусе устанавливают два зажима или гнезда и подсоединяют их к вертикальным и горизонтальным шинам, на пересечении которых расположена клавиша [=]. Зажимы служат для подключения различных датчиков и приставок, расширяющих возможности вычислительного инструмента. С их помощью можно определять линейные размеры, площадь и кубатуру различных предметов и помещений, измерять расстояния на местности, считать шаги, проводить физические опыты и многое другое. Об устройстве таких датчиков-приставок рассказывается в этой статье.

Измерить длину в миллиметрах поможет датчик линейных размеров с ценой деления в 1 мм (рис. 1), представляющий собой резиновое колесико со втулкой. К нему крепят диск из фольгированного гетинакса, на внешней стороне которого размечены секторы. С помощью оси колесико устанавливают в вилке, изготовленной из металлической трубки. К вилке прикрепляют две контактные пластины так, чтобы одна из них постоянно касалась колесика, а вторая — его секторов. Многожильные провода пропускают через трубку и припаивают к контактной паре. Противоположные концы проводов оканчиваются однополюсными вилками или клеммами для присоединения к дополнительным гнездам на МК. При движении датчик замыкает электрическую цепь, а МК ведет счет числа замыканий, измеряя расстояние в миллиметрах. Если нужно измерить расстояние в сантиметрах, подсоединяют датчик линейных размеров с ценой деления в 10 мм (рис. 2), представляющий собой обрезиненное колесо с длиной окружности 100 мм, соединенное с храповиком. Его изготавливают из оргстекла Ø 20 мм. По окружности шайбы делают 9 пропилов, а затем, протачивая их надфилем, получают 10 зубьев. Колесо с храповиком удерживает закрепленная на деревянной ручке металлическая скоба, на которой установлены контактные пластины от электромагнитного реле так, чтобы при набегании зуба храповика они замыкались. К пластинам припаивают провода для подсоединения к МК.

Для проведения измерений на местности используют датчик линейных размеров с ценой деления в 100 мм и более. Основой для него служит колесо от велосипеда или детской коляски (рис. 3). А чтобы контактные пластины не засорялись при работе в полевых условиях, используется геркон.

Если к геркону приблизить постоянный магнит, его контактная пара намагничивается и притягивается друг к другу: электрическая цепь, в которую включен геркон, будет замкнута. Когда управляющее магнитное поле уменьшится, контактные пластины под действием сил упругости разомкнутся.

Для управления герконом применяют кольцевые керамические магниты, которые закрепляют на ободе или спицах колеса. Можно на ободе установить только один магнит, тогда датчик будет считать число оборотов. В этом случае в МК вводят данные о длине окружности колеса и датчик будет считать не обороты, а расстояние в единицах длины.

Счетчик шагов (рис. 4) изготовлен на базе стойки с кольцевыми керамическими магнитами. Вдоль оси пластмассовой стойки сверлят сквозное отверстие, в которое помещают геркон. Его выводы соединяют проводами с зажимами МК. Местоположение геркона определяют экспериментальным путем. Берут прибор за стойку и начинают шагать — магнит приходит в колебательное движение, замыкая в такт с шагами контакт геркона.

Измерение длины (пути, траектории, перемещения) производят следующим образом. Прикидывают точность измерения, выбирают датчик линейных размеров с соответствующей ценой деления и подсоединяют к контактным зажимам МК. Измерения производят в следующем порядке: нажимают клавиши [1] [+], измеряют расстояние, то есть перемещают датчик вдоль траектории движущегося тела, и далее набирают [—] [1] (вычитают ранее введенную единицу) — индикатор МК покажет длину пути (траектории) в соответствующих единицах измерения.

Рассмотрим в качестве примера, как измерить линейные размеры лыжи, вычислить ее площадь и определить давление человека массой 60 кг на одну лыжу.

К МК подключают датчик линейных размеров с ценой деления в 10 мм и набирают программу: [1] [+], датчиком измеряют длину лыжи, [—] [1], [Х→П] [1] [+], измеряют ширину лыжи, [—] [1] [х] [П→Х] [=] и получают площадь лыжи в см², переводят результат в квадратные метры путем нажатия клавиш [÷] [1] [0] [0] [0] [0] [Х→П] [9] [,] [8] [х] [6] [0] [÷] [П→Х] и получают давление в Н/м².

Измерение объема покажем на примере обмера комнаты. Датчик линейных размеров с ценой деления в 10 мм подключают к МК и набирают программу: [1] [+], датчиком измеряют длину помещения, [—] [1] [Х→П] [1] [+], измеряют ширину помещения, [—] [1] [х] [П→Х] [=] [Х→П] [1] [+], измеряют высоту помещения, [—] [1] [х] [П→Х] [=].

В результате получают объем помещения в см³. Для выражения объема в кубических метрах полученный результат делят на 106.

Датчик времени (рис. 5) представляет собой метроном, к маятнику которого поверх неподвижного груза прикреплен керамический магнит Ø 15 мм. Под ним, в положении равновесия маятника, расположен геркон, работающий на замыкание. Выводы геркона подсоединены к входным гнездам МК. При прохождении маятником положения равновесия магнитное поле керамического магнита воздействует на геркон, вызывая замыкание его контакта. Перемещая груз вдоль маятника, отсчитывают промежутки времени в 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 с.

У микрокалькулятора нажимают клавиши [1] [+], запускают метроном и далее набирают [—] [1] [÷] [6] [0] (получают время в минутах), [÷] [6] [0] (получают время в часах).

Для измерения малых промежутков времени (опыты по кинематике) устанавливают метроном на отсчет интервалов в 0,25 с.

На микрокалькуляторе нажимают клавиши [1] [+], запускают метроном одновременно с началом движения тела (например, шарика по наклонному желобу), умножают на показание шкалы метронома и получают время движения тела в секундах.

Подобного рода измерители времени могут использоваться в физических экспериментах, на спортивных соревнованиях и т. д.

Датчик числа оборотов, подключенный к зажимам МК, позволяет определить период и частоту вращения диска электрофона, магнитофона. Для этого на диске устанавливают кольцевой керамический магнит. Датчик (геркон) помещают над кольцевым магнитом так, чтобы геркон замыкался при прохождении под ним магнита. Приводят во вращение диск, набирают на МК [1] [+], микрокалькулятор автоматически записывает число оборотов диска, а затем нажимают клавиши [—] [1]. Зная время вращения диска и число его оборотов, можно на МК подсчитать период вращения, угловую и линейную скорости диска, а затем и модуль центростремительного ускорения.

С помощью датчика (геркона) можно также подсчитать и число колебаний любого маятника.

В. ШИЛОВ