Юный техник, 2013 № 10

Налейте воду в миску примерно на две трети. Воткните гвоздь в нижний конец огарка свечи с таким расчетом, чтобы свеча плавала, как поплавок.

Перед тем как зажечь фитиль свечи, спросите зрителей, насколько быстро погаснет свеча? Большинство, наверное, посчитает, что пламя зальет водой, как только сгорит часть свечи, выступающая над водой.

Однако действительность обманывает ожидания. Ведь, сгорая, свеча уменьшается в весе и под действием архимедовой силы частично всплывает. Поэтому и горит она дольше, чем предполагалось.

НЕСГОРАЕМАЯ БУМАГА

Чтобы продемонстрировать этот опыт, вам понадобятся металлический стержень, полоска бумаги, спички, а также свеча или спиртовка.

Оберните металлический стержень бумажной полоской, «поколдуйте» над ней немного, объяснив зрителям, что сейчас сделаете бумагу несгораемой, и внесите в пламя свечи или спиртовки. К удивлению зрителей, бумага действительно не загорается. Почему?

Все дело в том, что металл, обладая хорошей теплопроводностью, отводит тепло от бумаги.

Перед тем как показывать фокус, потренируйтесь. Надо точно знать, сколько бумага продержится в огне, пока не загорится, чтобы вовремя вытащить ее из огня.

ВОЛШЕБНАЯ НИТЬ

На глазах зрителей возьмите нитку, привяжите к ней птичье перышко. Держа двумя пальцами, а лучше пинцетом, верхний конец нити, поднесите к ней зажженную спичку. Нить быстро перегорает, и перышко падает вниз.

Возьмите другую нитку, «поколдуйте» над ней, объясняя зрителям, что делаете ее несгораемой. Затем повторите опыт. К удивлению окружающих, нитка опять-таки загорается, но перышко остается висеть.

Секрет здесь такой. Нитки только на вид кажутся одинаковыми. Первая из них самая обычная. Зато вторую перед началом опыта надо тщательно вымочить в насыщенном растворе поваренной соли, а затем высушить. Для надежности нить должна быть вымочена в растворе соли 3–4 раза.

Перед проведением фокуса нужно все тщательно отрепетировать.

АЗБУКА РОБОТОТЕХНИКИ

Датчик положения

В прошлый раз мы с вами говорили о двигателях, с помощью которых приводятся в действие всевозможные механизмы, в том числе и роботы. Теперь разговор пойдет о датчиках или сенсорах — устройствах, переводящих данные, полученные от окружающей среды, в электрические сигналы.

Вы знаете, что микроконтроллер умеет изменять состояние своих выводов по заданной программе. Но он бы не был и вполовину так интересен, если бы у него не было входов — его программа знать бы не знала, что происходит во внешнем мире. Поэтому мы должны дать Arduino связь с внешним миром.

То, что у человека называется органами чувств, в электронике называется сенсорами или датчиками. Глаза заменяют камеры, а уши — микрофоны. Осязание — датчики давления (тензодатчики) и термометры. Обоняние — чувствительные газоанализаторы. Вестибулярный аппарат — гироскопы и акселерометры.

Некоторые электронные датчики значительно чувствительнее человеческих сенсоров и работают там, где невозможно находиться: к примеру, в доменной печи или в открытом космосе. Они умеют распознать то, на что человек неспособен: радиацию или магнитное поле.

Показания датчиков выдаются в виде сигналов. Зачастую это простой цифровой сигнал: ответ «Да — Нет». Для Arduino «Да» — это 5 В, а «Нет» — 0 В.

Естественно, что не на все вопросы можно ответить «Да» или «Нет». Например, какова температура расплавленной платины? Ответ: 3000 градусов по шкале Цельсия. Причем термопара, замерившая температуру, выдаст информацию в виде аналогового сигнала.

Такой сигнал тоже может обрабатывать Arduino. Для этого в нем есть аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Он представляет собой 1024 так называемых компаратора — элемента, умеющего сравнивать сигнал с другим, известным напряжением и сигнализировать, если входное напряжение больше этого известного, или, как еще говорят, опорного напряжения.

Опорное же напряжение создается следующим образом: промежуток от 0 до 5 В разбивается на 1024 ступени опорного напряжения, и принимаемый сигнал поочередно сравнивается с каждой. Так с некоторой погрешностью аналоговый сигнал превращается в цифровой.

Так что давайте дадим нашему Arduino набор простых органов чувств — это и есть датчики разных видов.

Цифровые датчики перемещения.

Сегодня мы поговорим лишь о некоторых из этих датчиков, а именно — сенсорах перемещения и положения. Робот-андроид не сможет толком двинуть ни рукой, ни ногой, если его управляющая система не имеет представления о том, к чему это может привести, в каком именно положении и где именно находится в данный момент сам робот и его рабочие органы.