Мишка на качелях

Внешне эта игрушка напоминает настоящие качели, на которых вам, конечно, приходилось забавляться в парке отдыха или во дворе дома. Но если на настоящих качелях приходится раскачиваться самим, периодически "толкая" доску, прикрепленную канатами к перекладине, в игрушке эту работу выполняет. .. электрический ток.

Взгляните на принципиальную схему качелей, приведенную на рис. 1. На транзисторе VT1 собран электронный ключ, через который подается питание на обмотку катушки L2 электромагнита. Управляющий сигнал на ключ поступает с обмотки катушки L1, размещенной на том же каркасе, что и L2.

При замыкании выключателя SA1 на транзистор VT1 будет подаваться напряжение питания. Транзистор закроется, поскольку его база с эмиттером через катушку L1 и напряжение смещения на базе отсутствует. В эмиттерной цепи транзистора будет протекать сравнительно небольшой обратный ток коллектора.

Но стоит приблизить к сердечнику электромагнита постоянный магнит (скажем, северным полюсом), как в обмотке катушки L1 начнет наводиться электродвижущая сила (ЭДС). На базе транзистора появится отрицательное напряжение смещения, которое будет увеличиваться с приближением магнита. Транзистор откроется, и через катушку L2 потечет ток. Вокруг сердечника электромагнита образуется магнитное поле, которое начнет притягивать постоянный магнит. Наибольшее напряжение смещения будет тогда, когда постоянный магнит окажется над сердечником электромагнита. При дальнейшем же его продвижении над сердечником окажется другой полюс магнита и ЭДС изменит свое направление. На базе транзистора появится положительное напряжение, и транзистор закроется. Ток через обмотку электромагнита прекратится.

Итак, при определенном положении постоянного магнита относительно сердечника электромагнита появляется сила, подталкивающая магнит. Она и будет раскачивать игрушечные качели.

Диод VD1, шунтирующий обмотку катушки L2, предупреждает возникновение в ней колебаний с частотой, определяемой индуктивностью электромагнита, емкостью монтажа и транзистора. Дело в том, что при открывании транзистора возникает, колебательный процесс, который из-за сильной связи между базовой и эмиттерной цепями может быть незатухающим. Управляющее действие постоянного магнита может прекратиться, и качели остановятся. Диод же, срезая положительную полуволну уже первого колебания, препятствует возникновению этого явления.

Транзистор может быть любой из серий МП39-МП42, диод — любой из серий Д 9 , Д226. Источник питания на напряжение 4,5В или на напряжение 9 В — в зависимости от силы используемого постоянного магнита. Совсем необязательно ставить выключатель питания SA1, поскольку, когда постоянный магнит находится против сердечника электромагнита (качели остановлены), транзистор закрыт и устройство потребляет незначительный ток.

Катушки L1, L2 наматывают на каркасе (рис. 2, а), склеенном из плотного картона или выточенном из подходящего изоляционного материала. Обмотки наматывают одновременно (рис. 2, б), сложив вместе два провода ПЭЛ, ПЭВ или ПЭЛШО диаметром 0,1 ... 0,15 мм, до заполнения каркаса. Внутрь каркаса вставляют сердечник (рис. 2, в), выточенный из мягкой стали, и приклеивают его к каркасу. Чтобы улучшить магнитные свойства сердечника и предупредить его остаточную намагниченность, заготовку сердечника желательно отжечь (нагреть, например, в пламени горелки газовой плиты), а затем охладить при комнатной температуре.

Детали электронной схемы размещают внутри небольшогокорпуса (рис. 3), а качели укрепляют на его верхнем основании. Электромагнит крепят к основанию корпуса 3 (рис. 4) так, чтобы сердечник 4 был вровень с поверхностью основания или немного выступал над ним. Для крепления качелей к этому же основанию прикрепляют две стойки, а между ними устанавливают перекладину. В перекладину вбивают две проволочные скобки и пропускают через них отрезки толстых швейных ниток. Концы ниток привязывают к доске 2 качелей, на которую усаживают фигурку мишки. Снизу к доске приклеивают небольшой постоянный магнит 7.

Учтите: чем сильнее магнит, тем лучше работает электронный ключ. Магнит можно составить из двух магнитов от негодного микроэлектродвигателя — их склеивают так, чтобы северные полюсы были в середине. Подойдет магнит от магнитной защелки (они используются в современной мебели) или от других устройств. Если имеющийся магнит велик, не пытайтесь расколоть его ударами молотка, иначе он размагнитится. Отделить часть магнита можно либо сжимая его в тисках, либо отламывая без удара.

Магнит прикрепляют к доске так, чтобы при остановленных качелях он находился точно напротив сердечника электромагнита и на расстоянии 2 ... 3 мм от него (это расстояние регулируют с помощью нитяных подвесок доски).

Включив питание игрушки, качните доску с мишкой. Если она вскоре остановится, вероятная причина — неправильное включение обмотки катушки L1 электромагнита. Поменяйте местами ее выводы.

Работу электронного ключа можно проверить и так. Выключив питание, подключите параллельно выводам выключателя (иначе говоря, в цепь коллектора транзистора) миллиамперметр на 100 мА. При раскачивании доски или приближении постоянного магнита к сердечнику электромагнита стрелка миллиамперметра будет резко отклоняться. Если она отклоняется слабо, установите более сильный постоянный магнит или увеличьте напряжение питания.