Юный техник, 2003 № 06

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 см², 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.

На валу горизонтального слежения размещается скользящая электроконтактная группа промышленного образца. Ну а если такой не найдете, увеличьте длину монтажных проводов, а саму систему настройте с помощь ограничителей на угол поворота, не превышающий 360°.

На рисунке показана приблизительная компоновка узлов и деталей. Крышки картеров снимаются, не нарушая крепеж вращающихся деталей, которые размещены так, чтобы легко было заменить пассики.

Следящая система, как вы заметили, опубликована под рубрикой «Полигон». Вы тоже можете ее совершенствовать. Присылайте в редакцию свои варианты механики и электронной части. Будем достраивать систему вместе.

Ю. ПРОКОПЦЕВ, А. АНТОНОВ, А. ИЛЬИН

ЭКСПЕРИМЕНТ

Шарики и физика