|
Автоматическая установка обычно состоит из нескольких электрохронометров (по числу дорожек), стартового пистолета, фотореле с зеркальным вращающимся осветителем и фото- или киноаппаратом.
В стартовом пистолете вмонтированы два контакта, замыкающиеся во время выстрела при срабатывании курка. Контакты соединены проводами с реле пуска автохронометров.
На линии финиша, где поперек беговой дорожки натянута шелковая ленточка ( егун разрывает ее грудью), установлен осветитель. От него параллельно ленточке посылается узкии луч света, направленный на фотоэлемент реле. Когда спортсмен первым добежавший до финиша, пересекает луч, фотоэлемент затемняется: срабатывает реле, и первый электрохронометр останавливается. При пересечении луча следующим спортсменом останавливается второй электрохронометр и т. д.
СТАРТ
Следует отметить, что значительное отклонение питающего напряжения от номинала (127 ± 20 вольт и 220 ± -j-30 — 35 вольт) не влияет на работу данного двигателя Так как отклонение по частоте в электросети от величины 50 герц не допускается (такое отклонение может вызвать аварийное положение в энергосистемах), то ра бота секундомера стабильна. Секундомер может фикси ровать действия по времени с точностью до 0,005 сек. Он состоит из трех основных частей: электродвигателя — моторчика Уорена (типа СД-60, развивающего 60 оборотов в секунду), передаточного шестеренчатого меха низма и старт-стопного механизма, состоящего из элек тромагкитного реле, выпрямителя и двух рычагов. Показания электросекундомера фиксируются стрелкой и электромагнитным счетчиком.
При изготовлении прибора основное внимание следует уделить деталям передаточного и старт-стопного механизмов. С этого и следует начать работу по сборке секундомеров.
Передаточный механизм. Детали передаточного механизма показаны на рисунке 3 (они обозначены номерами по порядку их сборки). Детали механизма, их четыре, лучше всего изготовлять из бронзы или латуни.
Втулка 1 вытачивается на токарном станг-г. Она имеет центральное сквозное отверстие без резьбы, а в утолщенной части отверстие с резьбой для крепящего винта 6. Втулка надевается на ось электродвигателя, закрепляется винтом и служит для сцепления оси мотора с передаточным механизмом.
Барабан сцепления 2 — наиболее сложная деталь механизма -также вытачивается. Он состоит из диска, двух утолщений и стопорного упора. В центральное отверстие барабана с одной стороны вводится втулка 1,
с другой — ось 4. В правой утолщенной части барабана просверливается сквозное отверстие диаметром 4 мм. В это. отверстие с противоположных сторон вставляют ся две щетки сцепленнр 3. Щетки сцепления представ ляют собой небольшие1 пружинки, на концах которых закрепляются кусочки Текстолита или резины. Сверху пружинки (чтобы не вЦладали из отверстии) прижимаются резиновым кольцом. Щетки создают возможность проскальзывания втулки 1 в барабане 2 во время вращения мотора при остановке передаточного механизма, и они же служат для сцепления при пуске, В левой утолщенной части барабана имеется отверстие с резьбой для винта, крепящего утолщенную часть оси 4. Винт служит для жесткого крепления оси. Кроме того, в диске на резьбе устанавливается стопорный упор, необходимый для остановки передаточного механизма при приведении стрелки к «нулевому» положению. По периметру диска (узкой поверхности) напильником делается поперечная насечка. Она необходима для мгновенного затормаживания барабана при остановке хронометра. Ось 4 вытачивается согласно размерам, указанным на рисунке 3. Ока имеет на тонком конце нормальную правую резьбу под гайку, а на утолщенном — контактный выступ 5.
Старт-стопный механизм. Детали старт-стопного механизма выполняются из железных полосок толщиной 2 — 2,5 мм. Рычаг возврата 9 вырезается в виде фигурной планки с тремя «ступеньками». Верхние края ступенек отгибаются, как показано на рисунке 4. Получаются три небольших упора — верхний, нижний и средний, и сверлятся два отверстия. Второй рычаг 10 — пусковой, вырезается в виде металлической пластинки.
С одного конца она завертывается в трубку (рис. 5) — образуется отверстие для крепящего винта. Затем рычаг зажимается в тиски, и свободный конец пластинки рычага поворачивается плоскогубцами на 90°. Кроме того, по размерам, указанным на рисунке 6, вырезаются и сгибаются по линиям, показанным пунктиром, угольники 11 и 12 для закрепления оттягивающих пружин рычагов, 13 — для крепления электромагнитного реле 14 — для установки оси шкива возвратного тросика.
Основанием, на котором крепятся все механические детали и электрический двигатель, являются металлические стенки; 7 — передняя стенка, 8 — задняя. Стенки могут быть сделаны из листовой латуни или меди толщиной 1,5 — 2 мм. В стенках высверливается ряд отверстий для укрепляемых и крепящих деталей. Все отверстия для крепящих винтов в стенках и рычагах делаются без резьбы. Размеры и точки отверстий показаны на рисунке 7 (обе стенки показаны со стороны электродвигателя),
Из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 5 — 6 мм ножовкой отрезаются втулки: четыре втулки 15 длиной 25 мм устанавливаются между мотором и задней стенкой, четыре втулки 16 длиною 20 мм — между задней и передней стенкой и четыре втулки 17 длиною 10 .ид — между передней стенкой и лицевой панелью. И, наконец, из листа алюминия или пластика размером 200X200 мм изготовляется лицевая панель хронометра с отверстиями для крепящих винтов, осей стрелок и тросика рычага возврата.
Сборка электросекундомера. Сборка начинается с укрепления рычагов. Рычаг возврата 9 крепится на пе-, редней стенке 7 при помощи винта с гайкой и контр-j гайкой. Для лучшего хода между рычагом и гайкой nai винт обязательно надевается шайба. В левом верхнем:, углу стенки на двух винтах (рис. 8) устанавливается угольник 11 для оттягивающей пружины этого рычага.
Пусковой рычаг 10 устанавливается на задней стенке 8 со стороны механизма также при помощи гайки и контргайки. Между стенкой н пластинкой рычага на винт надевается втулка. Величина втулки (около 10 мм) подбирается так, чтобы резиновая трубка, надетая на пластинку. пои поднятом рычаге прижалась к диску барабана 2. На этой же стенке находится угольник 12 для оттягивающей пружины. Расположение названных деталей на задней стенке со стороны механизма показано на рисунке 8.
Наиболее ответственным этапом сборки является соединение передаточной линии (рис. 9, 10).
В отверстия корпуса электродвигателя вставляются четыре винта 18, на винты надеваются втулки 15 и задняя стенка 8, на которой уже смонтированы рычаг пу ска 10 и угольник 12. При этом ось мотора должна сов падать с отверстием в стенке. Отдельно собирается пе редаточкый узел, состоящий из втулки 1 и барабана 1 Конец втулки 1 вводится в центральное отверстие бара бана 2. В диаметральные отверстия в утолщенной части барабана вставляются щетки сцепления 3. Сверху щетки закрепляются резиновым кольцом или изоляционной лентой.
Весь узел надевается на ось электродвигателя и закрепляется винтом, имеющимся в утолщенной части втулки 1.
На винты 18 надеваются втулки 16 и передняя стенка 7, на котооой устанавливаются рычаг возврата 9 и угольник 11. Затем в центральное отверстие барабана 2 через переднюю стенку 7 вставляется и закрепляется винтом ось 4. Стрелка 23, отсчитывающая сотые доли секунды, помещается и закрепляется между двумя гайками на оси 4. Оба рычага — сначала возврата, затем пуска — устанавливаются в верхнем положении при помощи оттягивающих пружин, закрепленных соответственно в угольниках 11 и 12. Средний упор рычага возврата должен находиться выше пластины рычага пуска.
Рис. 6. Угольники креплений
Пластина же рычага пуска должна прижиматься резиновой прокладкой к диску барабана 2.
Пуск механизма*. Подключите электродвигатель к сети переменного тока. Ось электродвигателя и соединенная с ней втулка I начнут вращаться. Оттяните вниз рычаг пуска 10 — движение втулки под действием пружин и щеток сцепления передается барабану 2. Последний, не удерживаемый теперь рычагом 10, приведет в движение через ось 4 стрелку 23. Стрелка, отсчитывающая время, пушена.
Если сейчас освободить рычаг пуска, резиновая прокладка прижмется к диску барабана. Вращение деталей передаточного механизма прекратится, стрелка остановится. Однако электродвигатель и втулка 1, проскальзывающая между щеток 3 барабана 2, будут продолжать работать.
* Нормальное рабочее положение хронометра — вертикальное.
Для приведения стрелки к «нулевому» положению нужно оттянуть рычаг возврата 9 вниз. При этом средний упор возвратного рычага отодвинет (вниз) пластинку рычага пуска 10. Барабан 2 и ось 4 снова начнут вращаться. Верхний упор рычага возврата 9 станет на пути стопорного барабана 2. При их соприкосновении барабан 2 и ось 4 с находящейся на ней стрелкой остановятся. Положение стрелки должно соответствовать «нулевому». Опустите рычаг возврата 9 — и резиновая прокладка рычага 10 станет удерживать барабан 2 до следующего пуска.
Окончив проверку работы передаточного механизма, прикрепите механизм к лицевой панели 19. Между панелью 19 и передней стенкой 7 на крепящие винты 18 наденьте втулки 17. Предварительно установите на лицевой панели, справа от мотора на угольнике /5, реле пуска, а с другой стороны между двумя угольниками 14 — шкив для тросика рычага возврата. Реле можно взять типа РС-52. К пластинке якоря реле припаяйте небольшую проволочную петельку. Затем соедините проволочной скобкой петельку на реле с рычагом пуска 10, как показано на рисунках 8 и 11. При притянутом якоре рычаг пуска должен отходить от барабана 2.
Перебросьте через шкив и выведите через отверстие в панели тросик 20 рычага возврата. На тросике узелком закрепите шайбу 21 — она необходима для ограничения хода рычага возврата вниз. Теперь наклейте на панель циферблат. Он должен иметь 100 делений отсчета. Если каждое из этих делений разделить пополам, то можно фиксировать время с точностью до 0,005 долей секунды.
Механизм отсчета секунд. Доли секунд наш электрохронометр будет показывать при помощи стрелки, а вот как отсчитывать целые секунды? Для этого к электросекундомеру присоединяется электромагнитный счетчик 22 типа РС2.720.002, включаемый контактором. Контактор выполняется просто: сзади на лицевой панели, на металлическом угольнике слева (рие. 13), укрепляются две контактные пластины о и б от старого электромагнитного реле. Концы пластин устанавливаются так, чтобы они располагались над утолщенной частью оси 4. В момент, когда утолщенная часть 5 (толкатель) находится в верхнем положении, пластины айв замыкают электрическую цепь, подающую импульс тока на счетчик. При подаче каждого электрического импульса показания на четырехзначном счетчике изменятся на одно деление, то есть будут отсчитываться секунды. Электрический счетчик устанавливается при помощи металлической скобы в отверстии, прорезанном в лицевой панели механизма электросекундомера (см. рис. 9).
После регулировки установите электросекукдомер в деревянный или металлический футляр — кожух (рис. 2).
В этом же кожухе нужно собрать электрическую схему; смонтировать трансформатор и выпрямитель. Трансформатор Тр лучше :всего взять готовый, например от радиоприемника «Рекорд». Он должен иметь три обмотки. Две из них предназначены для подключения к сети переменного тока с напряжением 127 или 220 вольт. Третья обмотка низковольтная, с нее снимается 6 — 8 вольт для питания контрольной (сигнальной) лампы и выпрямителя. Выпрямитель необходим для питания постоянным током реле пуска и электромагнитного счетчика. Выпрямитель Вп соберите по моетиковой схеме на селеновых элементах или диодах типа ДГЦ. Для подключения проводов, идущих к цепи управления, на кожухе установите четыре гнезда или зажима (клеммы) — 7, 8, 5, 6. Кроме того, электрическая часть должна содержать предохранитель Пр, выключатель Вь электролитический конденсатор 40 микрофарад X 30 вольт,--С, контрольную лампу Л — 6,3 в X 0,28 а и переключатель напряжения. Принципиальная схема электрических соединений автохропометра показана на рисунке 1.
Пусковая схема. Пусковая схема, или схема управления, несложна: фотореле и сложная система вращающегося зеркального осветителя заменяются ленточкой, соединенной с двумя контактами, включенными в цепь пускового электромагнитного реле. Электромагнитное реле Р[ нужно взять типа РСМ-1, имеющее две пары нормально разомкнутых контактных пластин. Реле при помощи металлического угольника монтируется внутри кожуха, а контактные пластины и обмотка присоединяются, как показано на схеме (рис. 1). Снаружи к зажимам 7, 8, 5, 6, имеющимся на кожухе установки, подключаются стартовый пистолет с контактами 7 — 8, включающимися в момент выстрела три старте, и контактные пластины 5 — 6, которые размыкаются в тот момент, когда спортсмен натягивает ленточку на линии финиша. Контакты 5 — 6 для установки электросекундомера закрепляются на стойке, находящейся на линии финиша, как показано на рисунке 14. Если у вас нет стартового пистолета, замените его хлопушкой с двумя контактными пластинами (например, от электромагнитного реле), либо используйте флажок, в ручке которого смонтирована электрическая кнопка, как показано на рисунке 15.
Работа установки. Как же работает установка? В момент выстрела контактные пластины 7 — 8, смонтированные в стартовом пистолете или в заменяющем его флажке, замыкаются, а после выстрела — размыкаются. В момент выстрела ток от выпрямителя проходит через пластины 7 — 8, 5- — 6, установленные на стойке у линии финиша, и через обмотку электромагнитного реле Pj. Реле срабатывает, замыкаются пластины самоблокировки 1 и 2. Одновременно соединяются пластины 3 и 4 — включается электросекундомер. Реле заблокировано, и стартовый пистолет или флажок теперь не нужны, их можно отключить.
Пока спортсмен преодолевает дистанцию, электросекундомер работает. Когда бегущий спортсмен касается ленточки и натягивает ее, разъединяются контакты 5 и 6. Ток, идущий от выпрямителя, прерывается, и реле отключается. Контактные группы 1 — 2 и 3 — 4 размыкаются, и электросекундомер останавливается. Стрелки электросекундомера показывают время бегуна, первым пересекшего линию финиша.
Установку можно использовать и для определения времени «взятия старта» спортсменом, то есть времени, прошедшего от момента выстрела до момента «отрыва» спортсмена от старта, Это время, называемое латентным, или скрытым периодом, также характеризует спортивную подготовленность бегуна. А сделать это совсем просто: достаточно только контактные пластины 5 — 6 смонтировать не на стойке, а в стартовой колодке (см. рис. 16), и электросекундомер будет показывать время, затрачиваемое спортсменом на «взятие старта». Такое приспособление поможет тренировке вашей команды: ведь спортсмен, задерживающийся во время старта, редко бывает победителем
АВТОХРОНОМЕТР С ФОТОРЕЛЕ
Юные техники, имеющие опыт по сборке радиокои струкций, могут усложнить контактную схему, приме нив на линии финиша электросекумдомер, автоматике ски включающийся при помощи фотоэлектронного реле Такое реле (в отличие от предыдущей конструкции) со стоит из двух частей: осветителя и самого фотореле.
Фотореле, изображенное на схеме (рис. 17), срабагы вает от луча света, подаваемого осветителем на рас стоянии 5 — 7 метров. В устройстве использован фото элемент Лз типа ЦГ-3 (цезиевый газонаполненный в стеклянном баллоне с двумя выводами) и радиола па Лг типа 6Ж8 для усиления слабых токов фотоэле мента. В анодную цепь лампы Л-j включено электромаг нигное телефонное реле Р типа 100, отрегулированное на ток срабатывания в 8 миллиампер. Для создания наилучшего режима на ее управляющую сетку подается напряжение с потенциометра R2 (величиной 50 ки лоом). Напряжение, подаваемое с потенциометра, уста навливается такой величины, при которой анодный ток радиолампы Лг немного меньше тока отпускания реле при отсутствии луча света, падающего на фотоэлемент Лз. При освещении фотоэлемента Лз через него и последовательно включенное с ним сопротивление Ri (величиной 10 мегом) потечет фототок, который увеличит напряжение на управляющей сетке лампы 6Ж8. При этом возрастет анодный ток, и электромагнитное реле Р сработает, выключив реле пуска Pi, а последнее, в свою очередь, выключит электросекундомер.
В качестве осветителя применяется электрическая лампочка Л4, установленная в тубусе с остронаправленным лучом. Для защиты от попадания дневного света такой же тубус нужно установить и на фотореле. Располагаются фотореле и осветитель-на стойках или столиках на линии финиша примерно на уровне груди спортсменов участвующих в соревнованиях (рис. 18).
Рис. 18. Установка фотореле на линии финиша
ДАЛЬНЕЙШЕЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОХРОНОМЕТРОВ
Наиболее любознательным и подготовленным юным техникам мы даем задания по дальнейшему усовершенствованию электроавтохронометров.
1, Схему с применением фотореле можно модернизировать, установив не один, а несколько электросекундомеров (по числу беговых дорожек), включив в схему и шаговое реле. Тогда можно будет регистрировать время не только победителя забега, но и время преодоления дистанции каждым участником соревнований.
2. На линии финиша можно установить и фотоаппарат с самовозводящимся затвором и автоматическим устройством протягивания ленты (например, фотоаппарат «Ленинград»). Для нажатия затвора фотоаппарата надо поставить электромагнитный рычаг, сделанный из мощного электромагнитного реле, присоединив его к фотореле. При пробеге спортсменом линия финиша включаться будет фотореле, и фотоаппарат одновременно сфотографирует спортсмена или группу спортсменов. . 3. Контактный автохроиометр можно использовать и при соревнованиях по плаванию. В этом случае контактные пластины (5, 6) устанавливаются на дощечке, прикрепленной к бортику бассейна.
|
