Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 03
При чем здесь алкоголики? Так называли в то время людей, употребляющих спирт для полезного дела: шоферы заливали его в баки машин вместо бензина и прекрасно ездили, причем абсолютно без запаха и дыма.
Спирт тогда получали, сбраживая отходы сельскохозяйственного производства, например, кукурузные стебли и початки, солому и даже древесные опилки…
Сырья для его производства было сколько угодно, и спирт стоил в два раза дешевле бензина. Правда, при запуске двигателей на спирту в холодную погоду возникали некоторые трудности. Но их шоферы научились успешно преодолевать. А в остальном спирт бензину не уступал.
Можно, конечно, возразить, что 1 кг бензина при сгорании выделяет 10 000 килокалорий, а спирт только 6000. Это так, но для сгорания спирта требуется меньше кислорода и потому на частичных нагрузках автомобильный двигатель работает более эффективно. Пробег автомобиля по трассе на литре спирта составляет 85 % от пробега на литре бензина, а при езде по городу и того больше. В общем езда на спирте получалась не только экологически более чистой, но и гораздо дешевле.
К сожалению, со временем в России был введен сухой закон, и продажу спирта запретили, так что вопрос о его использовании на транспорте отпал сам собой.
Такой завод на десять тонн биодизеля в сутки можно разместить на любой ферме.
…Но производить биотопливо можно даже в реакторе размером с холодильник.
В конце 1970-х годов в нашей стране был испытан оригинальный процесс использования спирта в автомобильном двигателе. Его не просто сжигали в цилиндре, а предварительно подогревали в присутствии катализатора, и он распадался на окись углерода и водород. Эти два газа, как известно, сами по себе прекрасное топливо, не дающее ни запаха ни дыма, а при их сгорании выделялось почти в два раза больше тепла, чем при сгорании спирта. Но, как вы, наверное, заметили, на разложение спирта требуется тепло. Если брать его от какого-либо топлива, то в процессе не будет никакого смысла. Однако наши ученые использовали бросовое тепло выхлопных газов того же двигателя и в результате получили автомобиль, который мог на литре спирта проехать больше, чем на литре бензина.
К сожалению, примеси, которые всегда есть в спирте, «отравляли» катализатор, и он очень быстро прекращал свою работу. Не удалось эту проблему решить и ученым других стран…
Еще один вид современного биотоплива — это газ, получающийся при брожении. В зависимости от используемых бактерий можно вести процесс брожения таким образом, что будет получаться чистый метан — прекрасное топливо для газовых плит. Несложная аппаратура позволяет получать его из любых практически сельскохозяйственных отходов.
Но вернемся к эксперименту, описанному в самом начале статьи.
Для опыта действительно можно использовать любое растительное масло. Но в промышленных масштабах выгоднее всего использовать рапсовое.
Рапс — это чрезвычайно урожайная культура, дающая до 100 кг масла с гектара. Если смешать тонну масла с 200 кг спирта и добавить в качестве катализатора ту же соду, то получится около тонны прекрасного дизельного топлива — рапсметилового эфира. Кроме того, в процессе производства получится около 200 кг глицерина. Биодизель в 2–3 раза дешевле солярки и пользуется на рынке огромным спросом. Любопытно, что при хорошей очистке получаемый глицерин стоит дороже, чем биодизель. Все это привело к тому, что в мире в производство такого биотоплива включается все больше фермерских хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов, а в США и крупные фирмы.
Для производства биодизеля уже сегодня выпускаются установки, самые разные по мощности — от небольшого завода до крохотного реактора размером с холодильник.
А. ВАРГИН
Рисунки автора
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Серхэкономичный индикатор
(Продолжение. Начало см. в «ЮТ» № 1 за 2008 г.)
Блокинг-генератор — обратноходовый инвертор. Такой индикатор еще экономичнее двух ранее описанных. Что такое блокинг-генератор и как он работает, разберем по схеме первого, простейшего индикатора, показанной на рисунке 1.
Рис. 1
Его основные элементы — усилитель на транзисторе VT1 и трансформатор Тр1. Число витков основной обмотки, включенной в коллекторную цепь, должно быть в 3…4 раза больше, чем у обмотки обратной связи, включенной в цепь базы транзистора. Важна также полярность включения обмоток. Их начала (намотка в одну сторону) отмечены точками.
При включении питания ток заряда конденсатора С1 будет протекать через переход база-эмиттер транзистора и откроет его. Коллекторный ток, проходя через индуктивность обмотки трансформатора, будет линейно нарастать, а напряжение на коллекторе упадет почти до нуля. Этот импульс, переданный обмоткой обратной связи на базу транзистора, еще более его откроет. Процесс открывания транзистора происходит лавинообразно и очень быстро. Импульс закончится, когда либо зарядится конденсатор С1, либо магнитопровод трансформатора войдет в насыщение.
При этом напряжение на коллекторе начнет расти, это изменение будет передано на базу и закроет транзистор. Второй лавинообразный процесс приведет к быстрому и полному закрыванию транзистора. Генератор окажется заблокирован (отсюда и название) и не будет потреблять тока от источника питания до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1 через большое сопротивление резистора R1. Постоянная времени R1C1 определяет длительность паузы. Таким образом, блокинг-генератор создает короткие импульсы с длинными паузами, что нам и нужно.
Однако амплитуда отрицательных импульсов на коллекторе транзистора примерно равна напряжению питания, и для питания светодиода (СД) они не подходят. Но после окончания импульса в индуктивности основной обмотки трансформатора осталась накопленная энергия! Если не принять мер, она вызовет огромный положительный всплеск напряжения на коллекторе транзистора и может даже пробить его.
Эту энергию и удобно использовать для питания СД. Во время самого импульса (прямого хода) СД не горит, поскольку включен в обратной полярности по отношению к импульсу. Положительный всплеск напряжения после импульса (обратный ход) откроет его, и энергия трансформатора будет передана в СД при том напряжении, при котором он загорится. Длительность свечения определяется накопленной энергией, она тем больше, чем ниже напряжение зажигания.
В радиотехнике, например, в блоках питания телевизоров и компьютеров, широко используют подобные (обратноходовые) преобразователи напряжения, но там они гораздо сложнее и мощнее. Их достоинство в том, что они могут работать в очень широком диапазоне входных напряжений, поддерживая стабильные напряжения на выходах. Телевизоры с такими блоками питания работают при напряжениях сети от 100 до 230 В без каких бы то ни было переключений.
Нежелание наматывать в трансформаторе катушку обратной связи побудило автора составить схему на двух транзисторах (рис. 2).
Рис. 2
Второй транзистор VT1 обратной структуры нужен для инвертирования импульса, поступающего с катушки L1 через конденсатор С1. Он открывается этим импульсом, и его коллекторный ток открывает транзистор VT2. В остальном генератор работает так же, как было описано. Поскольку усиление двух транзисторов больше, сопротивление R1 увеличено. Развязывающая цепочка R2C2 в обоих генераторах устраняет возможные помехи от них по цепи питания; в радиоприемнике это может быть важно.
Индуктивность катушки L1 может быть в пределах от 470 мкГн до нескольких миллигенри. С катушкой большой индуктивности СД HL1 мигает несколько ярче. Этот генератор легко возбуждается с любыми катушками — дросселями на железных и ферритовых сердечниках, с ДВ-катушкой на стержне магнитной антенны, с малогабаритными индуктивностями от импортных телевизоров, мониторов и компьютеров.
При самостоятельной намотке удобно использовать ферритовый сердечник-каркас, по форме напоминающий шпульку для ниток от швейной машинки. На него следует намотать 300…600 витков любого тонкого изолированного провода (автор так и сделал). Индикатор работает при напряжениях питания от 1,5 (один элемент) до 9…12 В, потребляемый ток — десятки микроампер! Он особенно экономичен при малых напряжениях питания: 1,5 В — 10 мкА, 3 В — 40 мкА.
СД во всех индикаторах можно использовать любые, но предпочтительнее сверхъяркие, особенно при низких питающих напряжениях — они ярче и еще заметнее.
Питание индикаторов свободной энергией.
