«Шкільна автоматична метеостанція, сконструйована учнями середньої школи № 5 міста Кліна, становить технічний інтерес. Оригінально задумані та втілені датчик опадів і реєстрація їх на пульті. Цікаві вказівники напрямку та швидкості вітру, а також термометр.
Подібні метеостанції можуть знайти застосування і в народному господарстві — при облаштуванні агрометеопунктів у колгоспах і радгоспах».
(З висновку начальника метеостанції м. Кліна)
Заочна виставка «Твори, вигадуй, пробуй» продовжується. Перші підсумки підведені радою виставки, яка діє при редакції «Піонерської правди». Серед робіт, відмічених преміями, ті, опис яких на сторінках газети викликав найбільш бурхливий відгук у читачів. «Надішліть креслення, напишіть детально, як повторити конструкцію», — такі листи надходять до ради заочної виставки після більшості публікацій. Дуже багатьом хочеться зробити в своїй школі такий самий ларингофонний кабінет, як у школі № 16 міста Жигульовська, або прилад для виявлення несправностей у прихованій електропроводці (робота Є. Пономарьова зі школи № 4 міста Саранська). Автомат для видалення кісточок з вишень (автор В. Волков з тульської школи № 1) викликав просто потік питань: влітку всім потрібен такий автомат. З увагою віднеслися фахівці до роботи О. Гранкіна зі школи імені Горького міста Талди-Кургана (Казахська РСР) — мініатюрній бормашині з живленням від батарейок кишенькового ліхтарика.
Шкільна гідрометеостанція, про яку розповідається в цьому номері, також дуже сподобалася піонерам. Адже мати в школі власну метеостанцію, та ще й автоматичну, — це так привабливо. Але сконструйоване клінськими хлопцями пристрої можна використовувати не лише в школі. Головна перевага їхньої гідрометеостанції, яка і була відмічена радою виставки, — придатність для народного господарства. Така станція послужить непоганою службою в колгоспах і радгоспах, на тайгових бурових і в рибальських селищах.
Імена перших призерів Всесоюзної заочної виставки «Твори, вигадуй, пробуй» тепер уже відомі. Нагороди — цінні призи та грамоти — отримали творці найкорисніших і оригінальних конструкцій. Але до закриття виставки ще багато часу: остаточні її підсумки будуть підведені в травні 1972 року. Тож юні конструктори, недавно завершивши роботу над приладом, моделлю, автоматом, ще встигнуть представити їх на суд ради виставки. Наш журнал постарається опублікувати описи найбільш цікавих знахідок.
Чекаємо ваших листів, друзі!
Пр — запобіжник, Вк1 — вимикач вимірювального пульта «живлення», Вк2 — триполюсний вимикач вказівника швидкості вітру, Вк3 — вимикач ламп підсвічування пульта, Тр — понижувальний трансформатор 220/24, В — випрямляч, Л1 — сигнальна лампа «пульт увімкнено», Л2 — сигнальна лампа «вказівник швидкості вітру увімкнено», Л3—Л8 — сигнальні лампи дощоміра, Л9 і Л10 — люмінесцентні лампи, Кн — кнопка «злив води», ЕМ — електромагніт дощоміра, R1 і R2 — баластні опори (23 Ω), ТНВ1 — реєструючий прилад термометра зовнішнього повітря, ТНВ2 — датчик термометра, УСВ1 — вказівник швидкості вітру, УСВ2 — датчик-генератор, УНВ1 — вказівник напрямку вітру, УНВ2 — датчик.
Три роки тому ми задумали побудувати шкільну автоматичну гідрометеостанцію (рис. 1). За роботу взялися четверо семикласників: Микола Пономарьов, Олександр Засосов, Сергій Корольков і В’ячеслав Пропій. Створили один варіант, потім другий, більш досконалий — ця реконструкція була виконана в 1970/71 році, коли хлопці закінчували дев’ятий клас.
Головна особливість нашої станції — дистанційний замір. Не виходячи з будівлі школи, можна дізнатися напрямок і швидкість вітру, температуру зовнішнього повітря, кількість випалих опадів. Крім того, ми вимірюємо атмосферний тиск, вологість і температуру повітря в приміщенні.
1 — крильчатка, 2 — дах, 3 — кожух контактів дощоміра, 4 — великий резервуар дощоміра, 5 — поплавок, 6 — малий резервуар дощоміра, 7 — зливна трубка, 8 — клапан, 9 — електромагніт, 10 — штепсельний роз’єм, 11 — датчик вказівника напрямку вітру, 12 — датчик термометра, 13, 16 — кулькові підшипники, 14 — остов, 15 — струмознімачі, 17 — сальник, 18 — штанга, 19 — флюгарка, 20 — датчик вказівника швидкості вітру.
На даху школи розташований ящик (рис. 2) розміром 490X370X360 мм з кількома датчиками. Електричний кабель з’єднує його з вимірювальним пультом (див. фото), який знаходиться в кабінеті географії. На пульті розміром 450X300X150 мм розміщені реєструючі прилади.
ВКАЗІВНИК НАПРЯМКУ ВІТРУ
На металевій штанзі Ø 15 мм і довжиною 500 мм укріплена флюгарка, яка встановлюється за напрямком вітру. Нижній її кінець з’єднаний повідком з валом датчика — кільцевим потенціометром (рис. 3). Три його щітки, розташовані під кутом 120°, з’єднані з трьома фазовими обмотками реєструючого приладу. Вслід за флюгаркою потенціометр «реагує» на зміну напрямку вітру, перерозподіляючи струм у фазних обмотках статора: кожному положенню їх на потенціометрі датчика відповідає певне положення магніта-ротора відносно фаз статора реєструючого приладу.
1 — кільцевий потенціометр, 2 — штанга флюгарки, 3 — контактні кільця, 4 — контактні щітки, 5 — обмотка статора, 6 — ротор (постійний магніт), 7 — стрілка і шкала.
На осі магніта-ротора укріплена стрілка, яка обертається разом з ним і показує напрямок вітру.
На бічній стінці датчика змонтований магнітний компас — для орієнтування за сторонами світу.
Встановлювальний кут для зовнішнього пристрою нашої станції 14°.
ВКАЗІВНИК ШВИДКОСТІ ВІТРУ
В основу його роботи (рис. 4) покладено принцип пристрою магнітного тахометра. Генератор-датчик укріплений на штанзі флюгарки. На його валу знаходиться крильчатка Ø 560 мм — вона обертає вал зі швидкістю, що залежить від швидкості вітру.
1 — крильчатка, 2 — ротор, 3 — обмотка статора, 4 — штепсельний роз’єм, 5 — стрілка і шкала, 6 — спіральна пружина, 7 — мідний ковпачок, 8 — постійний магніт, 9 — ротор електродвигуна, 10 — обмотка статора електродвигуна.
Вироблений генератором-датчиком струм через струмознімач надходить по проводах у статорну обмотку синхронного електродвигуна, поміщеного в реєструючому приладі. Там створюється обертове магнітне поле, під дією якого в короткозамкнутій обмотці ротора виникають вихрові струми, і він починає обертатися.
Постійний магніт, розташований на валу ротора, індукує такі самі струми в чутливому елементі — мідному ковпачку. Магнітне поле, яке при цьому виникає, виробляє механічну роботу — обертає ковпачок, а разом з ним і стрілку реєструючого приладу. Безперервному їх обертанню протидіє спіральна пружина.
За шкалою приладу можна визначити швидкість вітру в будь-який час доби. Тарирування шкали в м/сек виконано за допомогою анемометра і секундоміра.
ДОЩОМІР
призначений для визначення кількості опадів у мм, яке зібралося за добу в резервуарі Ø 250 мм і висотою 100 мм. Він зроблений з бляхи (рис. 5) і покритий водостійкою фарбою. Під ним встановлений менший резервуар Ø 79 мм і висотою 100 мм. Кількість води, що займає в першому посуді 1 мм його висоти, у другому займає 10 мм.
1 — поплавок, 2 — великий резервуар, 3 — захисний кожух, 4 — щіткотримач, 5 — шток, 6 — контактна панель, 7 — вугільна щітка, 8 — кабель, 9 — малий резервуар, 10 — електромагніт, 11 — якір електромагніта, 12 — клапан, 13 — зливна трубка.
В малому резервуарі знаходиться поплавок з пінопласту зі штоком, на якому укріплена вугільна щітка. Остання ковзає вздовж вініпластової панелі, на якій змонтовані контактні ламелі. Вони, в свою чергу, з’єднані електрокабелем з сигнальними лампами вимірювального пульта. Контактна система дощоміра захищена від води кожухом. Кожній сигнальній лампі відповідає певна величина опадів у мм.
Спеціальне клапанне пристрої дозволяє зливати воду з резервуарів, не виходячи з приміщення. Натиснувши на кнопку «злив води», ми приводимо в дію електромагніт і гумовий клапан, укріплений на його якорі.
ТЕРМОМЕТР ЗОВНІШНЬОГО ПОВІТРЯ
Принципом, покладеним в основу його пристрою, є залежність електричного опору від температури (рис. 6).
Шкала магнітоелектричного логометра відградуйована за Цельсієм. Сам прилад увімкнено в мостову схему, що складається з чотирьох плечей (R1, R2, R3 і Rt). Перші три виконані з манганіну, матеріалу, практично не змінюючого свій опір при змінах температури. Плече Rt зроблено з міді і поміщено в вимірюване середовище. Металевий корпус, в якому воно знаходиться, укріплений на зовнішньому пристрої і закритий кожухом, вифарбованим у білий колір — для відбиття сонячних променів.
Схема живиться від джерела постійного струму напругою 24 в. Через вимірювальний прилад, увімкнений у діагональ моста, струм не буде протікати лише за однієї умови: якщо добутки опорів протилежних плечей будуть рівні, тобто R1 * R3 = R2 * Rt. На приладі це відповідає температурі 0° С.
На вимірювальному пульті знаходяться електронні годинники, барометр, термометр, що визначає температуру повітря в приміщенні, гігрометр, психрометр і календар. Пульт освітлюється люмінесцентними лампами. Живлення напругою 24 в здійснюється від мережі змінного струму напругою 220 в через понижувальний трансформатор і випрямляльний пристрій — вони розміщені всередині вимірювального пульта.
Наша автоматична гідрометеостанція зручна і проста в роботі. І дешева — ми витратили на неї мінімум коштів (25 руб. на придбання годинників, барометра і деяких матеріалів). В основному ж було використано списане авіаційне обладнання: прилади, комутаційна і захисна апаратура, сигнальні лампи.
Л. ЯКАНІН, керівник шкільного гуртка автоматики і телемеханіки