«Чаша Тантала»
Мы с вами познакомились с отдельными элементами автоматов. Чтобы лучше понять принципы работы автоматов, сделаем несколько простых моделей автоматических устройств.
Предположим, нужно построить аппарат, который через определенное время должен выдавать точно отмеренную порцию воды.
Возьмите бутылку с отрезанным дном или ламповое стекло. Сделайте из пластилина или воска пробку и залепите ею горлышко бутылки или узкую часть лампового стекла. Затем палочкой проделайте в пробке отверстие и вставьте в него резиновую трубку, какие обычно употребляются для электропроводки. Согните дугой резиновую трубку внутри сосуда, а конец доведите до самой пробки. Нужно проследить, чтобы в месте изгиба трубка не зажималась. Подвесьте изготовленный сосуд на веревке к какой-нибудь перекладине и начните лить в него воду.
Как только вода дойдет до верха сосуда, трубка заполнится водой и начнет действовать как сифон. Вода из нее будет вытекать до тех пор, пока не опорожнится весь сосуд. Нужно так отрегулировать струю, наполняющую сосуд, чтобы она текла слабее струи, которая из него вытекает. Тогда прибор через определенные промежутки времени будет наполняться, а затем опорожняться. Каждый раз будет вытекать определенная порция воды.
Этот автомат известен очень давно. Его назвали «чашей Тантала». Почему же он так называется и кто такой Тантал?
Тантал никогда ничего не изобретал. Есть греческий миф о лидийском царе Тантале, которого Зевс осудил на вечные муки. В подземном царстве он очень страдал от жажды, и его страдания усиливались оттого, что он стоял по горло в воде, но напиться не мог. Как только он открывал рот, окружающая его вода исчезала. Потом снова вода прибывала, но, как только Тантал пытался напиться, она пропадала.
«Чашу Тантала» можно усовершенствовать, превратить в реле времени.
Что такое реле времени? Бывает нужно, чтобы какой-то аппарат начал работать не сразу, как только в него поступил сигнал о включении, а спустя некоторое время. Нужно, как говорят, сделать выдержку во времени.
Вот мы и превратим «чашу Тантала» в реле времени. Изменением величины петли резиновой трубки можно добиться, что вытекание воды будет происходить через точно заданное время.
Можно даже сдвоить такие сосуды. В этом случае вода из первого сосуда будет переливаться в расположенный под ним второй сосуд. Второй сосуд начнет действовать тогда, когда первый сосуд опорожнится либо полностью (если сосуды и трубки одинаковые), либо частично.
На сосудах можно укрепить контактное устройство, которое мы делали для сигнализатора уровня. Контакты могут либо замыкать какую-нибудь цепь, либо разрывать ее.
Можно сделать разные комбинации замыканий и размыканий с различной выдержкой времени. Этот прибор действует автоматически по программе, которая ему задана. Важно только, чтобы не изменились условия его работы: например, чтобы струи воды были постоянными.
Пульс-пара
Электрический прибор, который может через определенные промежутки времени включать и разрывать электрическую цепь, можно осуществить с помощью двух реле, соединенных по схеме, называемой «пульс-пара».
Где может применяться такая схема? Предположим, надо установить бакен для обозначения мели или установить несколько бакенов для указания глубокого русла реки, где могут плыть суда.
Совсем необязательно, чтобы фонари на бакенах горели непрерывно; вполне достаточно, если они будут мигать. А если бакены находятся в таких местах, к которым трудно подъехать, или по каким-либо причинам не имеет смысла держать в данном районе специального человека — бакенщика, — тогда устанавливают на бакене батарею с фонарем, который будет работать и ночью и днем не выключаясь. В целях экономии батареи паузу между зажиганиями лампочки выбирают подлиннее. Меняют батареи один раз в несколько месяцев, и фонари на бакенах работают без перебоя. Это бывает гораздо выгоднее, чем оплачивать специального бакенщика, который каждый вечер зажигал бы, а утром гасил фонари.
Пульс-пара дает возможность осуществить такую установку.
Нужно сделать два электромагнитных реле, одно из которых должно срабатывать с небольшим замедлением, то есть его контакты должны замыкаться не мгновенно, а чуть медленнее контактов другого реле.
Замедление должно быть очень небольшое, в долю секунды, и осуществить его можно с помощью слабой, тоненькой резинки, которая будет чуть притормаживать якорь-гвоздь, когда он втягивается в катушку.
У замедленного реле должны работать нормально разомкнутые контакты, то есть верхний контакт и упирающийся в него якорь-гвоздь.
На схеме показано, как нужно осуществить все соединения.
Когда мы нажмем пусковую кнопку Кн и пустим ток в обмотку замедленного реле 1, его контакты замкнутся и подадут ток в обмотку реле 2. Контакты этого реле разомкнутся и разорвут цепь питания реле 1. Контакты реле 1 тоже разомкнутся, и реле 2, лишившись тока, отпустит свои контакты.
Контакты реле 2 при этом замкнутся и включат цепь питания реле 1. И все начинается сначала. Так реле будут включать и выключать друг друга, пока нажата пусковая кнопка.
К свободным контактам одного из реле можно подсоединить электрическую цепь, состоящую из батареи и лампочки, и лампочка будет периодически вспыхивать и гаснуть.