Вот мы тут «носимся» с полупроводниками, всевозможными сложными этапами их производства, легированием, p-n переходами и прочим… «А счастье было так близко» — приходило ли вам в голову, что в качестве диода может работать любое обычное пламя, например, от свечки?! А в качестве триода?! :-)
Если не интересоваться, то кажется, что многие из тех физических величин, с которыми нам приходится сталкиваться в реальной жизни — представляют собой неизменные константы.
Однако, если всё же начать немного разбираться, то выяснится, что всё довольно относительно!
И сегодня, мы поговорим о некоторых из подобных примеров, где следствием изучения этого могут быть вполне конкретные и полезные применения…
Физика, всё же, удивительная штука, и, порой открывает мир совершенно с неожиданных сторон — например, как вам понравится, что можно вызывать физическое движение объектов, простым воздействием магнитного поля?!
Несмотря на кажущуюся странность такой возможности — это широко известный научный эксперимент, одним из авторов которого являлся сам знаменитый Эйнштейн…
Человечество всегда испытывало потребность в точном определении координат — собственно, из-за проблем с этим в прошлом, возникал целый ряд проблем.
Новое время, уже в XX веке, принесло с собой и новые проблемы — скорости движения кардинально выросли, что, в свою очередь, осложнило сложившиеся методы определения координат.
Тем не менее, тот же самый XX век принёс и кардинальное изменение в этой области,
А именно — определение координат с помощью всего лишь света!
Впрочем, давайте обо всём по порядку…
Техническая наука в любой области изобилует, порой, довольно парадоксальными решениями, которые, тем не менее, если разобраться, вполне себе имеют право на существование и, к тому же, приводят к интересным следствиям — то есть, полезны для современного применения: именно таким и является знаменитый «парадокс Фергюсона», касающийся зубчатых передач, который удивляет впервые ознакомившихся с ним людей людей, уже более 260 лет, и, к тому же, имеет интересное следствие в наши дни, так как зная его принципы, можно успешно проектировать механические суставные передачи роботов, с парадоксальным (на первый взгляд) движением…
Prof. D.E. Hughes (1879) V. Induction-balance and experimental researches therewith , The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science
Человек всегда хотел проникнуть в то, что невозможно для невооруженного глаза и одним из наиболее интересовавших его областей — было разработать некоторый способ для нахождения металлов в недоступных зрению местах, так как их имеется весьма большое количество и разнообразие: например, под землёй, в теле человека, в стенах и т.д.
Трудно переоценить важность этой задачи, которая привела к появлению примечательного изобретения, в дальнейшем, с последующими модификациями, широко распространившегося и применяющегося повсеместно — да, речь пойдёт об металлоискателе, но не о том, что всем известно, а о том, что, пожалуй, легло в основу всего направления…
До начала нашего рассказа, давайте я загадаю вам загадку: можно ли выпрямить переменный ток, без полупроводниковых элементов (диоды и т.д.)? А можно ли то же самое провернуть, с точностью до наоборот — то есть, постоянный ток превратить в переменный, без сложных схем и полупроводниковых элементов? Можно ли понизить/повысить напряжение электрического тока (и другие его параметры — частоту, количество фаз) — без трансформаторов и электронных схем?
А теперь, совсем вопрос на засыпку («вот ведь валит!» © — неизвестный студент :-D):
а можно ли теперь всю эту красоту провернуть с помощью одного и того же класса устройств?
Как ни странно, можно, если это устройство называется «умформер» (но были и более продвинутые варианты, о них тоже будет ниже)…
Не так давно мы рассмотрели такую интересную тему, как переменные резисторы и их потенциальную замену достаточно интересными решениями.
На мой взгляд, рассмотрение той темы было бы неполным, если бы не рассмотреть ещё и крайне интересный и, в буквальном смысле, «крайний» вариант — когда резистор не пропускает ток вообще! :-)
Выглядит странновато, и вообще, возникает вопрос — «а зачем же тогда такой резистор и вовсе нужен?!», но, тем не менее, и такие интересные элементы в электронике бывают!
Не знаю как для вас, но для меня, с того самого первого момента, когда я стал интересоваться электроникой, существовала одна, скажем так, «загадочная» :-) сущность, разобраться в сути которой мне всегда было интересно — конденсаторы переменной ёмкости!
Хотя бы даже по той простой причине, что в те далекие (почти уже былинные) времена, когда у меня впервые начали возникать вопросы подобного рода, переменные конденсаторы достать было весьма проблемно (для собственных экспериментов; несмотря на то, что они повсеместно присутствовали в «музыкальных центрах» (радиоприёмник + проигрыватель пластинок) прошлого — «радиола»-х).
Да и, кроме того, в обыденной практике подобные конденсаторы не часто встречаются (как потребные для самоделок), что, опять же, уменьшает количество поводов с ними «пообщаться поплотнее» (хотя, если память мне не изменяет, их частенько предлагалось использовать в составе схем самодельных металлоискателей — будучи школьником я как раз пытался собрать нечто подобное, но отказался из-за отсутствия подобного конденсатора под рукой).
Ну и в целом, как выясняется, переменные конденсаторы как класс представляют собой очень интересный объект для рассмотрения, чем мы сегодня и займёмся!
Все, кто так или иначе имел дело с электроникой, например, пытался собирать какие-то свои хобби-схемы, сталкивался с одной весьма простой задачей, которая, как ни странно, может иной раз попортить нервы довольно сильно: обычные резисторы!
Вроде бы, ну что там может быть сложного? Обычный пассивный элемент, известный всем — подбирай по мощности/сопротивлению/типу монтажа (сквозной/поверхностный) и вуаля…
Однако, из своего опыта, мне вспоминается, что с резисторами связаны две банальные проблемы: 1) нужного никогда нет под рукой; 2) непонятно, какой нужен (надо подбирать иной раз «на живую»).
Да, с развитием современных маркетплейсов и онлайн-торговли проблемы в значительной мере ушли, но, тем не менее, думается, что ознакомление с альтернативным путём, будет для многих интересно! ;-)
В связи с вышесказанным, я тут накопал некоторое количество информации, которое, думается, может быть для некоторых весьма полезным…Итак…
Какая техническая область развивается практически всю историю человечества, идя с ним рука об руку и, несмотря на все прошедшие века и технические изменения, — до сих пор, в основе своей, находится на том же уровне, что и многие тысячи лет назад?
И это безусловно — бритьё! :-)
Любой кто имел дело с лазерами, например, в самом простом варианте, даже баловался с обычной красной лазерной указкой, замечал, наверное, одно интересное явление: если навести лазерный луч на какую-либо поверхность — поверхность оказывается как бы покрытой ярко сияющими мелкими блёстками, и этот эффект тем более заметен, чем с большего размера лазерный луч светит на поверхность — просто-напросто, из-за обычно неидеальности оптической системы лазера, бытовые недорогие лазерные указки красного цвета имеют достаточно большое* расхождение луча и этот луч освещает достаточно большую площадь, на которой этот эффект становится ещё более заметен.
В прошлом, я думал, что «ну, просто луч настолько яркий, что подсвечивает малейшие шероховатости, ничего странного» — однако, как выясняется, науке этот эффект давно известен, за ним скрывается очень интересное явление и он может быть применён весьма любопытными способами!
Что мы знаем о повороте на определённый угол и его удержании в робототехнических системах?
Думается, что на данный момент, мы все настолько сильно подсели на разнообразные цифровые устройства, алгоритмы и принципы, что нам (наверное, что даже и большинству), зачастую, даже сложно себе представить, что подобная задача может быть решена и кардинально иным способом! :-)
Тем не менее, в истории существовали (и даже в данный момент существуют!) целый класс абсолютно иных аналоговых устройств, который вполне себе успешно справляется с тем же самым вопросом — и называются подобные устройства «сельсины»…
Любой, кто пытался изготавливать печатные платы самостоятельно, сталкивался с тем, что процесс этот довольно медленный и грязный.
В некоторой (и даже в существенной) степени, его можно сделать менее пачкующим, если использовать вместо классического хлорного железа другие составы, например ту же самую соль, в смеси с перекисью водорода и лимонной кислотой (ещё один общеизвестный состав).
Но что же делать со скоростью? Или, вот ещё проблема: зачастую (а особенно при изготовлении относительно габаритных плат) требуется также запастись и относительно большим количеством травящего раствора.
После чего начинается «задумчивое потряхивание платы в этом растворе, глядя в угол комнаты» :-B, — что безусловно отвлекает от других дел и, к тому же, занимает не сказать, чтобы уж совсем маленькое время…
Конечно, это всё не является проблемой, если делать печатные платы вам приходится раз от разу, и изредка… Но, всё существенно усложняется, если попытаться делать платы хотя бы малыми сериями — здесь уже любая эффективность будет ко двору, так как за рабочий день их не натрясёшься…
Тем не менее, есть один интересный способ, с весьма широкими возможностями, который, наверняка, далеко не каждому попадался на глаза! ;-)
И способ этот — сборка простых установок типа «ротоспрей»…
Продолжение статьи (начало ТУТ).
Основная проблема, с которой пришлось иметь при вводе в эксплуатацию дуговых источников света заключалась в необходимости обеспечить их мощным источником питания, который мог бы выдерживать как зажигание дуги, так и поддержание её горения.
Кроме того, как мы видим, существовала проблема и выгорания стержней — а людям хотелось бы чего-то более долговечного (полное время работы дуговых источников света измерялось всего лишь часами, в ходе чего стержни сгорали в них до конца), да и свет их был избыточно ярким — что, безусловно, наверное, хорошо, для освещения площади посреди города, но уже «не совсем» для какой-нибудь уютной кухни…
Наверное, с самого начала человеческой истории, люди осознали, что «свет — это хорошо, а тьма — таит в себе опасность»: охотники знают, что, кажущийся таким тихим и безжизненным лес, в тёмное время суток превращается в самое настоящее густонаселённое место — множество обитателей фауны выходят по своим делам и лес наполняется необычными звуками и неожиданными (не всегда приятными) встречами, избежать которых (или специально искать их, в зависимости от того, «на какой стороне» находится объект — жертвы или хищника) можно было только обладая особыми свойствами организма, в частности зрения, слуха, обоняния.
Исторически, человек всё более и более уступал в этом истинным представителям дикой природы: человеческое зрение не позволяло ему видеть в темноте также уверенно, как это делают многие дикие звери; обоняние не позволяло заранее почуять опасность; отсутствие больших и подвижных ушных раковин — также не могло потягаться с дикими зверями…
Думается, что именно поэтому, активная деятельность человека всё более и более сосредотачивалось на светлом времени суток, а затем, с момента эпохального события (или событий), затерявшегося в веках — открытия огня, человек понял, что теперь, всё в его руках: «день» может наступить в любое время суток, равно как и безопасность!
С того времени утекло много воды, и безопасность человека теперь обеспечивается зачастую иными средствами, чем освещение… Но, тем не менее, несмотря на прошедшую лавину времени, создание и совершенствование источников света всё также находится в значительной степени, в центре внимания людей, приводя к довольно интересным результатам…
Не знаю как для вас, но мне всегда казалось очень странным, что, любой энтузиаст, желающий собирать какие-либо самоделки на базе микроконтроллеров, всегда сталкивается с весьма странной проблемой: как подключить двигатели наиболее простым способом?!
Потому что, самое первое, с чем придётся иметь дело при попытках разобраться с этим вопросом, так это с тем, что в глаза бросается просто какое-то безумное количество плат расширения, какое-то безумное количество датчиков, подключаемых удобным и не совсем образом….
А двигатели? А двигатели в пролёте в прокруте (на первый взгляд)…:-B
Ниже я рассмотрел пару решений, которые нашёл для себя в разные моменты времени в прошлом — возможно, они, в чём-то, будут полезны и для вас! ;-)
В одной из прошлых статей мы рассмотрели такой интересную тему, как анализ нагруженности 3d модели, производимый с помощью open source программы PrePoMax, где для себя отметили, что подобный подход, с использованием внешних модулей, в значительной степени развязывает руки, позволяя производить моделирование в любом удобном инженерном CAD-е, даже том, в котором не реализован анализ нагруженности.
Таким образом, с одной стороны, это может быть довольно удобно, с той точки зрения, что можно делать модель в абсолютно любой среде, после чего произвести её анализ;
с другой стороны, подобный подход, с использованием внешних программ может быть несколько проблемным с той точки зрения, что приходится производить «лишние телодвижения» вместо того, чтобы произвести анализ, и, при необходимости, укрепить модель, в той же самой среде, в которой производится и разработка этой модели.
Для чего всё это вообще может быть нужно: основной целью всего этого является прикидка — а выдержит ли 3d модель ту нагрузку, которая будет к ней прилагаться в дальнейшем?
Далее мы рассмотрим самый простой и доступный в понимании подход, который, на мой взгляд, имеет смысл с точки зрения его применения при анализе моделей для 3d печати, в домашнем техническом хобби творчестве…
История эта началась достаточно давно, ещё в XIX веке, начавшись с одного из переломных моментов, изменивших мнение учёных о природе света, и, много позже, уже в наше время, приведя к поразительным результатам, полностью подтверждающим сказанное в заголовке статьи… ;-)
Изображение вольтовой батареи — работы Алессандро Вольты
Вся наша жизнь в настоящее время проходит в рамках массы разнообразных эталонов отсчёта — систем координат, мер весов, длин, силы, скорости, времени…
Где среди ряда подобных особняком стоит ещё один эталон — напряжения!
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом, а что выступило эталоном электродвижущей силы источника тока, принятым за начало отсчёта?
Вопрос, на самом деле, довольно интересный, так как произошло это достаточно давно и выступило одним из кирпичиков в основании «здания» современной электрики и электроники.
Кроме этого, если задуматься, то становится очевидной и нетривиальность самой задачи — если, например, в отличие от мер длин или веса, где достаточно всего лишь договориться некоторому количеству людей о том, что «вот эту величину принимаем за длину и вес», то как быть с электричеством?!
Ведь мы знаем, что напряжение — весьма нестабильная величина и может изменяться под влиянием множества факторов, например, проседать под нагрузкой, изменяться в зависимости от состояния источника и целого ряда других.
Тем не менее, и этому вопросу также было найдено решение — а какое именно, мы узнаем ниже...