Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 04
В любительских ионисторах электролитом служит 25 %-ный раствор поваренной соли либо 27 %-ный раствор КОН. (При меньших концентрациях не сформируется слой отрицательных ионов на положительном электроде.)
В качестве электродов применяют медные пластины с заранее припаянными к ним проводами. Их рабочие поверхности следует очистить от окислов. При этом желательно воспользоваться крупнозернистой шкуркой, оставляющей царапины. Эти царапины улучшат сцепление угля с медью. Для хорошего сцепления пластины должны быть обезжирены. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их промывают мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды. После этого прикасаться к ним пальцами не стоит.
Активированный уголь, купленный в аптеке, растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой намазывают тщательно обезжиренные пластины.
При первом испытании пластины с прокладкой из бумаги кладут одна на другую, после этого попробуем его зарядить. Но здесь есть тонкость. При напряжении более 1 В начинается выделение газов Н2, О2. Они разрушают угольные электроды и не позволяют работать нашему устройству в режиме конденсатора-ионистора.
Поэтому мы должны заряжать его от источника с напряжением не выше 1 В. (Именно такое напряжение на каждую пару пластин рекомендовано для работы промышленных ионисторов.)
Подробности для любознательных
При напряжении более 1,2 В ионистор превращается в газовый аккумулятор. Это интересный прибор, тоже состоящий из активированного угля и двух электродов. Но конструктивно он выполнен иначе (см. рис. 2).
Рис. 2
Обычно берут два угольных стержня от старого гальванического элемента и обвязывают вокруг них марлевые мешочки с активированным углем. В качестве электролита употребляется раствор КОН. (Раствор поваренной соли применять не следует, поскольку при ее разложении выделяется хлор.)
Энергоемкость газового аккумулятора достигает 36 000 Дж/кг, или 10 Вт-ч/кг. Это в 10 раз больше, чем у ионистора, но в 2,5 раза меньше, чем у обычного свинцового аккумулятора. Однако газовый аккумулятор — это не просто аккумулятор, а очень своеобразный топливный элемент. При его зарядке на электродах выделяются газы — кислород и водород. Они «оседают» на поверхности активированного угля. При появлении же тока нагрузки происходит их соединение с образованием воды и электрического тока. Процесс этот, правда, без катализатора идет очень медленно. А катализатором, как выяснилось, может быть только платина… Поэтому, в отличие от ионистора, газовый аккумулятор большие токи давать не может.
Тем не менее, московский изобретатель А.Г. Пресняков успешно применил для запуска мотора грузовика газовый аккумулятор. Его солидный вес — почти втрое больше обычного — в этом случае оказался терпим. Зато низкая стоимость и отсутствие таких вредных материалов, как кислота и свинец, казалось крайне привлекательным.
Газовый аккумулятор простейшей конструкции оказался склонен к полному саморазряду за 4–6 часов. Это и положило конец опытам. Кому же нужен автомобиль, который после ночной стоянки нельзя завести? Однако дальнейшие опыты Преснякова (о них мы расскажем отдельно) говорят за то, что этот недостаток можно устранить.
И все же «большая техника» про газовые аккумуляторы не забыла. Мощные, легкие и надежные, они стоят на некоторых спутниках. Процесс в них идет под давлением около 100 атм, а в качестве поглотителя газов применяется губчатый никель, который при таких условиях работает как катализатор. Все устройство размещено в сверхлегком баллоне из углепластика. Получились аккумуляторы с энергоемкостью почти в 4 раза выше, чем у аккумуляторов свинцовых. Электромобиль мог бы на них пройти около 600 км. Но, к сожалению, пока они дороги.
А. ИЛЬИН
Рисунки Ю. АНТОНОВА
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Трансформатор цвета
Светодиоды, вы, наверное, знаете, потребляют в десятки раз меньший ток, чем лампы, да еще способны загораться и гаснуть в тысячные доли секунды. Так что использовать их для гирлянд гораздо интереснее.
Но вот цветовая гамма светодиодов пока скромна: красный, оранжевый, желтый и зеленый, да еще белый. Можно, конечно, окрасить бесцветные прозрачные корпуса чисто белых светодиодов цветными лаками. Но тогда гирлянда со светодиодами принципиально ничем не будет отличаться от привычной и гораздо более дешевой — на лампочках.
Однако способность новых источников света быстро загораться и гаснуть позволяет получить интересный эффект. Представьте себе, что гирлянда состоит из матовых белых шариков, которые не только светятся, но и плавно меняют свой цвет и яркость.
Это можно сделать, соединяя разноцветные светодиоды в компактные группы и подавая на них импульсы тока различной длительности и скважности. Так получаются «лампы переменного цвета». В основе их инерция зрения, явление, на котором построена кинопроекция. Длительность неподвижного показа каждого кинокадра 1/25 секунды, а инерция нашего зрения удерживает зрительное впечатление о нем 1/10 секунды. Появляющийся в этом промежутке следующий кадр, отличающийся формой или цветом объекта, отпечатает в глазу свой зрительный образ, который совместно с предыдущим создает некоторый новый вариант исходного.
При большой частоте смены кадров возникает зрительная иллюзия плавного перетекания очертаний и расцветок изображения. Если свечение пары близко посаженных светодиодов с красным и зеленым свечением (еще лучше — двухцветный однокристальный излучатель) модулировать поочередно с частотой 100…200 герц, наш глаз воспримет это как некоторое новое свечение. Цветом его можно управлять, изменяя скважность включенных состояний. Таким образом, располагая двумя исходными — красным и зеленым — цветами, можно получить четыре, с дополнительными оранжевым и желтым, занимающими в радужном спектре промежуточные положения.
На рисунке 1 схематически изображено одно из возможных воплощений электронного «трансформатора цветов».
На логических ячейках DD1.1 и DD1.2 типа 2И-НЕ построен самовозбуждающийся мультивибратор, симметрию которого можно изменять с помощью регулируемой цепочки обратной связи VD1, Rl, VD2, R2, управляемой переменным резистором R3. Изменяя положение его ползунка, можем варьировать в значительных пределах длительность полупериодов мультивибратора. Выход последнего через буферные ячейки DD1.3, DD1.4 управляет работой двухтактного ключевого каскада на транзистрорах VT1, VT2.
Рассмотренная схема предназначена в основном для показа принципа «трансформации» цвета излучения; чтобы построить практическую конструкцию, например, электронно-оптической броши либо карнавальной короны, понадобится управлять группами параллельно включенных светодиодов. При указанном на рисунке 1 типе транзисторов количество излучателей в каждой группе может быть порядка пяти.
Поскольку при этом емкости и габариты конденсаторов С2, С3 существенно возрастут, целесообразно видоизменить выходной каскад устройства, как показано на рисунке 2.
Заметим, что введенные в схему стабисторы VD3, VD4 обеспечивают запирание цепей светодиодов при соответствующих полупериодах мультивибратора (на рис. 2 условно не показанного). Для получения более мощного излучения было бы заманчиво использовать вместо светодиодов компактные люминесцентные лампы с резьбовым цоколем.
Сделать конструкцию интереснее можно, если автоматизировать изменения асимметрии мультивибратора, а также разнообразить цветовые пары, включая в них синий (окрашенный белый) и красный цвета, создающие фиолетовое свечение с оттенками.
Ю.ПРОКОПЦЕВ
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос — ответ
Слышал, что человек, у которого выпадают зубы, в то же время теряет и память. Неужто это правда? Какая взаимосвязь между зубами и памятью?
Андрей Колошенко,
г. Ставрополь
Действительно, шведские ученые обнаружили удивительную взаимосвязь между стоматологическими заболеваниями и… функцией памяти. Как оказалось, чем меньше у человека зубов, тем хуже его способности к запоминанию. Профессор из университета города Умеа Ян Бедхал выяснил, что зубные нервы напрямую связаны с нервными центрами, отвечающими за работу мозга. Из-за удаления зубов функции нервных волокон нарушаются, и нейроны в зоне мозга, отвечающей за память, начинают стремительно разрушаться. Этот процесс способен серьезно повлиять на способность к запоминанию, особенно на так называемую «короткую память», например, когда человек пытается и не может вспомнить нужное слово. Причем если зуб расшатался и выпал сам по себе, к примеру, в результате болезни десен, — это еще полбеды. Наибольший урон памяти наносит его насильственное удаление. В результате экспериментов на приматах было доказано, что одновременное удаление сразу нескольких зубных нервов может привести к полной амнезии.
