Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 10
Если таких труб нет, то для эксперимента можно воспользоваться пылесосом, включенным на половинную мощность, и его же шлангами. Когда все эти приготовления сделаны, остается лишь включить холодильный агрегат и ждать результатов.
Попробуйте измерить температуру задней стенки. Если она не достигает 40 °C, нужно усилить охлаждение камеры. Если охлаждать камеру водой, ваш тепловой насос будет работать еще эффективнее.
В скандинавских странах, например, сложились особенно благоприятные условия для его применения. Там есть очень длинная, изрезанная фьордами береговая линия с незамерзающей морской водой и очень дешевая электроэнергия, добываемая на гидроэлектростанциях. Множество домов, расположенных по берегам, забирают для питания тепловых насосов морскую воду, температура которой даже зимой не опускается ниже нуля. Здесь фреоновые тепловые насосы дают трех-четырехкратную экономию электроэнергии.
Однако электричество для привода компрессора теплового насоса не обязательно. В Германии, на острове Рюген, работают тепловые насосы с приводом от ветродвигателей.
Чтобы обеспечить теплом сельский дом, стоящий на берегу реки, достаточно иметь тепловой насос, приводимый в действие ветряком с пропеллером диаметром около 3 м. Развивая при скорости ветра 4 м/с мощность 2 кВт, он обеспечил бы подачу в дом 6–8 кВт тепла.
Ветряк для привода холодильного компрессора мощностью 200 Вт имел бы диаметр около 2 м. Подробное описание самодельного ветродвигателя такой мощности мы давали в журнале «Юный техник» № 5 за 2001 год.
Причем работать он может и без фреона, на обычном воздухе. 0 тепловом насосе без фреона мы расскажем в одном из номеров в начале следующего года.
А. ИЛЬИH
Рисунок автора
ДЕЛО МАСТЕРА БОИТСЯ
Фонарик спасает телефон
Сотовый телефон — прекрасная вещь, но его аккумулятор, как правило, разряжается в самый неподходящий момент, да еще и там, где нет электричества. Говорят, в ближайшее время американцы намерены выпустить на рынок ручной генератор для питания сотовых телефонов. Вероятно, он будет пользоваться большим спросом. А стоить — страшно подумать! Между тем, такой электрогенератор вы можете сделать себе уже сейчас.
Знаете фонарик с ручным приводом, называемый в быту «жуком»? Его выпускают у нас в стране уже лет семьдесят, и стоит он примерно столько же, сколько чехол для мобильника.
Для начала посмотрим, как он устроен (см. рис. 2).
Поскольку рука движется медленно, а вал генератора требует быстрого вращения, в фонаре установлена повышающая передача: рычаг через зубчатую рейку вращает маленькую шестерню, на оси которой стоит шестерня большая. Она, в свою очередь, сцеплена с крохотной шестеренкой на валу генератора. Благодаря таким ухищрениям вал генератора делает несколько десятков оборотов за один ход рычага.
Примечательно устройство генератора. Он состоит из намагниченного ротора и статора с обмоткой. Вращаясь, ротор создает в сердечнике статора переменное магнитное поле, а оно возбуждает в цепи обмотки переменный ток. Генератор развивает мощность 3–4 Вт с напряжением около 4 В. Поскольку для зарядки аккумуляторов требуется постоянный ток, сделаем самое простое выпрямительное устройство, состоящее из диодного моста и сглаживающего конденсатора.
Зачем конденсатор? Дело в том, что зарядка аккумулятора происходит достаточно эффективно только при напряжении более 1,2 В на каждом его элементе, а на выходе моста напряжение пульсирует от нуля до 4 В. Ток напряжением меньше 1,2 В практически лишь нагревает, но не заряжает аккумулятор.
Конденсатор же сглаживает пульсации напряжения, выдаваемого мостом, не давая ему опуститься до слишком низкого уровня.
На рисунке 1 вы видите фонарик, переделанный в зарядное устройство. Его диодный мост собран на четырех диодах КД522, а сглаживающая емкость — электролитический конденсатор К53-1 — 100,0 мкФ на 16 В.
На верхней стороне корпуса поставлен микропереключатель, отключающий зарядное устройство, если вы захотите воспользоваться фонариком по прямому назначению. Для подключения телефона на задней стороне корпуса укреплен наш стандартный микроразъем РШ2Н-1. Соединительный шнур взят от вышедшего из строя зарядного устройства сотового телефона. Правда, чтобы зарядить аккумулятор на одну минуту разговора, вам придется крутить фонарь минут пять. Но для экстремальных ситуаций это терпимо. При наличии всех деталей переделка фонарика занимает полдня. Получается вещь крайне полезная, даже способная в каких-то ситуациях спасти жизнь.
На этом можно бы успокоиться. Но можно и пойти дальше. Дело в том, что КПД ручного карманного фонаря очень низок. Практика показывает, что чем меньше размер электрогенератора переменного тока, тем ниже его КПД. У генератора ручного карманного фонаря КПД не превышает 20 %. А к тому же он получает мускульную энергию руки не напрямую, а через посредников, и каждый из них часть энергии берет на себя. Эти посредники — два пластмассовых зубчатых колеса и зубчатая рейка. Из-за потерь на трение между зубцами и в очень несовершенных подшипниках каждая ступень передает только 90 % энергии. Таким образом, к валу генератора подходит 0,9 x 0,9 = 0,81 энергии руки. На зажимах электрогенератора, с учетом его собственных потерь, выделится 0,2 x 0,81 = 0,162 энергии руки. Согласитесь — не много! Из этих рассуждений следует, что, когда в фонарике горит лампа мощностью 4 Вт, наша рука развивает мощность более 25 Вт.
А если бы все эти потери устранить или хотя бы значительно сократить, ручной электрогенератор нашел бы множество новых удивительных применений. Прежде всего, мы получили бы динамоэлектрический фонарь с лампой 25 Вт. Это уже не фонарь, а прожектор. Возможно, он нужен не часто. Но вот иное применение. Сегодня появились в продаже сверхэкономичные люминесцентные лампы. Потребляя 20 Вт, такая лампа дает столько же света, сколько и стоваттная. Ею от нашего ручного электрогенератора можно было бы освещать целую комнату.
Что же касается сотовых телефонов, то при наличии столь эффективного генератора неудобный и вечно разряжающийся аккумулятор многим покажется вовсе ненужным.
Каковы же пути к этой цели? Прежде всего, нужно совершенствовать генератор. Главный источник его потерь — это вихревые токи. Они образуются больше всего в роторе, который сегодня представляет собою диск из углеродистой стали. Если заменить его диском из магнитного сплава, вихревые потери значительно уменьшатся, а если диском из феррита, то сведутся почти к нулю. Феррит — изолятор, и вихревые токи в нем не возникают. Есть и иной путь. Диск из закаленной углеродистой стали, подобно сердечнику трансформатора, следует разделить на тонкие изолированные шайбы-пластины, в которых удлинится путь вихревых токов, а значит, возрастет сопротивление и уменьшатся потери.
Приглядитесь к сердечнику статора генератора. Он уже сделан из отдельных пластин. Но их толщина по отношению к размерам статора весьма велика. В них путь вихревых токов удлиняется недостаточно. Тут можно воспользоваться опытом авиамоделистов, строящих электрические летающие модели. Им бывает важно увеличить КПД стандартного электродвигателя.
Для этого они разбирают его сердечник и каждую пластину проковывают молотком на наковальне, уменьшая их толщину вдвое. После этого их отжигают и собирают из двух двигателей один, но с высоким КПД.
Механическую передачу от руки к генератору можно улучшить, заменив пластмассовые шестерни металлическими и установив шарикоподшипники. В общем, как говорится, с миру по нитке, бедному — рубашка! Сделайте все это, и американцам вас не догнать!
С.СИНЕЛЬНИКОВ, А.ИЛЬИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
УКВ-приемник с расширенным диапазоном
Этот современный высокочувствительный карманный УКВ-радиоприемник с простым управлением рассчитан на работу в диапазоне 64…108 МГц. В отечественном поддиапазоне он принимает станции в монофоническом режиме, а в FM-диапазоне — в стереофоническом.
Напряжение питания радиоприемника 9…12 В. Ток потребления при средней громкости не превышает 50 мА, чувствительность — не хуже 5 мкВ/м. К выходу приемника можно подключить наушники или динамик с сопротивлением 8 Ом или больше.
Усилитель имеет достаточно высокую выходную мощность 0,5 Вт и будет полезен в походе, на прогулке и на даче.
Принципиальная электрическая схема радиоприемника приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная.
Радиоприемник состоит из двух конструктивно объединенных узлов — УКВ ЧМ тюнера и усилителя низкой частоты. УКВ ЧМ тюнер выполнен на микросхеме TDA7000 (DA1) производства фирмы PHILIPS, которая представляет собой полностью интегрированный УКВ-приемник от антенного входа до выхода низкой частоты, выполненный в одном корпусе. (Эта микросхема очень распространена и стоит недорого.)
