Простой стробоскоп с двумя излучателями

Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Спасибо.

Как добавить наш сайт в исключения AdBlock

QRZ.RU > Каталог схем и документации > Схемы наших читателей > Дайджест радиосхем > Простой стробоскоп с двумя излучателями

class=»small»>

Простой стробоскоп с двумя излучателями   На рис.1 приведена принципиальная схема стробоскопа с двумя лампами, которые вспыхивают поочередно. Стробоскоп собран в виде двух отдельных блоков. Блок управления лампами выполнен в одном корпусе, а лампы-вспышки выполнены в виде отдельных блоков и могут выноситься и устанавливаться в различных местах. Лампы питаются от одного общего блока конденсаторов большой емкости, этот блок постоянно подзаряжается от сети 220 В через схему удвоения.   Задающий генератор собран на двух элементах DD1.1 и DD1.2. он генерирует прямоугольные импульсы с частотой 5…20 Гц. Частоту можно плавно регулировать резистором R7. Элементы DD1.3 и DD1.4 работают как триггер, управляя транзисторами VT1. VT2. Сигналы управления поступают на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2. открывая их поочередно. Мощные импульсы управляющего напряжения поступают через разделительные конденсаторы СЮ. СП на высоковольтные трансформаторы ТР1. ТР2. которые осуществляют поджиг ламп HL1. HL2. Газ в лампе ионизируется и происходит мощная вспышка света, при этом разряжается накопительная емкость, состоящая из блока конденсаторов С1-С8. Конденсаторы заряжаются от сети через токоограничивающий резистор R1.   Переключатель S1 служит для разрядки блока емкостей через резистор R3 после окончания работы. Это необходимо для предотвращения поражения электрическим током, когда стробоскоп находится в выключенном состоянии. Устройство питается от сети 220 В без применения трансформатора. Дня питания цепей управления применен параметрический стабилизатор. Он собран на токоограничивающем резисторе R2 и стабилизаторе на VD3, VD4, С9. Уровень питающего напряжения равен 14 В.   Импульсные трансформаторы ТР1 и ТР2 изготавливают самостоятельно. В качестве сердечника применен ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 30 мм из феррита марки 600НН. Первичная обмотка (I) содержит 30 витков провода ПЭТВ 0,25; вторичная (II) — 2500 витков ПЭЛШО 0,1. При намотке вторичной обмотки каждый слой изолируется конденсаторной бумагой. Поджигающим электродом для лампы ИФК-2000 служат 10 витков проволоки диаметром 0,5 мм. намотанных вокруг колбы.   Детали стробоскопа находятся под напряжением сети, поэтому корпус и другие несущие конструкции должны быть сделаны из изоляционного материала. Ось резистора R7, которым регулируют частоту вспышек, изолируют ручкой с хорошими изоляционными свойствами. О разряде блока емкостей судят по свечению индикаторного диода HL3, который светится тогда, когда емкости заряжены. Источник: shems.h2.ru

Russian Hamradio — Простой стробоскоп для дискотеки.

На дискотеках очень распространены осветительные приборы, создающие периодические яркие вспышки света. Их обычно, хотя и не совсем правильно, называют стробоскопами. Схема одного из подобных устройств, очень простого, показана на рисунке 1. Соединенные параллельно резисторы R1, R2 ограничивают ток зарядки накопительного конденсатора С2, а диод VD1 не дает ему разрядиться в отрицательных полупериодах сетевого напряжения. Цепь R3C1, тиратрон с холодным катодом VL1 и трансформатор Т1 образуют генератор импульсов.

По мере зарядки конденсатора G1 через резистор R3 растет напряжение, приложенное к межэлектродному промежутку тиратрона VL1. Как только оно достигает значения, равного напряжению зажигания тиратрона (приблизительно 100В), в последнем вспыхивает газовый разряд и конденсатор С1 разряжается через обмотку I трансформатора Т1.

Наведенный в обмотке I трансформатора импульс амплитудой в несколько тысяч вольт инициирует разряд в лампе-вспышке EL1. Накопленная конденсатором С2 электрическая энергия преобразуется в световую. По окончании вспышки разряженный конденсатор С2 вновь начнет заряжаться через резисторы R1 и R2, а конденсатор С1 — через резистор R3 и цикл повторится.

Рис.1.

Детали

Резисторы R1, R2 — проволочные ПЭВ-25. Их можно заменить несколькими другого типа и номинала, соединенными таким образом, чтобы сопротивление сборки составило 100. .. 150 Ом, а суммарная мощность — не менее 50Вт. Например, включить параллельно пять резисторов ПЭВ-10 560 Ом.

Конденсатор С1 — любой металлобумажный (например, МБМ) или пленочный (К73-17) на напряжение не менее 160В. Конденсатор С2 — оксидный К50-27. При отсутствии конденсатора емкостью 100 мкФ его можно составить из нескольких параллельных меньшей емкости на напряжение не менее 450В. Резистор R3 может быть любого типа. Его номинал подбирают, добиваясь нужной частоты вспышек, которая не должна, однако, превышать 1,5 Гц.

Вместо ИФК-120 можно применить другие импульсные лампы-вспышки от отечественного или импортного фотооборудования. Монтируя тиратрон МТХ-90, следует иметь в виду, что черной точкой на его баллоне помечен вывод 1 — катод. Если попался тиратрон со слишком маленьким напряжением зажигания, амплитуда импульса на обмотке II трансформатора Т1 будет недостаточной для поджига лампы-вспышки. В подобном случае стоит поэкспериментировать, заменяя установленный тиратрон другим экземпляром того же типа, другим аналогичным прибором (например, ТХ4Б) или даже неоновой лампой.

Трансформатор Т1 — самодельный, его обмотки размещены на стержне из феррита 400НН или 600НН диаметром 1… 10 мм и длиной 55 мм. Обмотка II намотана первой, в ней 450 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,28 мм. Каждый ряд этой обмотки (150 витков) изолирован от следующего слоем конденсаторной бумаги. Между обмотками I и II проложены три слоя бумаги. Обмотка I — шесть витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,8 мм.

Учитывая значительное тепловыделение элементов стробоскопа, его корпус изготовлен из теплостойкого материала — стеклотекстолита. Делать корпус металлическим крайне нежелательно, так как детали прибора находятся под высоким напряжением. Окно, в котором установлена лампа EL1, защищено матовым или прозрачным стеклом. Позади лампы расположен отражатель света — пластина, окрашенная «серебряной» краской. В районе резисторов R1, R2, конденсатора С2 и лампы EL1 в корпусе предусмотрены вентиляционные отверстия.

И. Кухта

Базовый стробоскоп MONARCH: от 30 до 10 000 вспышек в минуту, продолжительность от 8 до 20 мкс — 1UFK8|6207-110

МОНАРХ

• Вещь # 1УФК8
• производитель Модель # 6207-110
• UNSPSC # 39111706
• № страницы каталога 565 565

Страна происхождения США. Страна происхождения может быть изменена.

Коснитесь изображения, чтобы увеличить его.

Наведите курсор на изображение, чтобы увеличить его.

МОНАРХ

• Вещь # 1УФК8
• производитель Модель # 6207-110
• UNSPSC # 39111706
• № страницы каталога 565 565

Страна происхождения США. Страна происхождения может быть изменена.

«Бросить вызов» гравитации с помощью простого стробоскопа – наука в школе

Автор(ы): Георгиос Чатзисаввас, Келли Джаннакудаки

Это задание было представлено на фестивале «Наука на сцене» 2022 

Взгляните на науку в новом свете: создайте собственный стробоскоп и используйте его для создания красивых оптических иллюзий с помощью воды!

Многие человеческие изобретения переплетаются с нашей потребностью «видеть» за пределами своих чувств. Потребность видеть за пределами своего зрения привела к изобретению микроскопа и телескопа. Когда были сконструированы машины, которые двигались намного быстрее, чем мог уловить человеческий глаз, был изобретен стробоскоп. ^[1] Хотя большинство студентов знакомы с микроскопами и телескопами, мало кто слышал о стробоскопическом эффекте. В настоящее время стробоскопический эффект имеет множество применений, например, в фотографии, медицине или промышленности. Есть также много статей об использовании недорогих цифровых стробоскопов для измерения скорости двигателей. ^[2]

В настоящей работе основной принцип стробоскопии применяется в другом контексте: свободно падающие капли воды создают очень впечатляющие оптические иллюзии.

Экспериментальная установка и результат
Видео любезно предоставлено Георгиосом Чатзисаввасом и Келли Джаннакудаки

С помощью подхода науки, технологии, инженерии и математики (STEM) учащиеся могут увидеть, как мы можем «обмануть» наши чувства и «видеть» дальше их. Этот впечатляющий эксперимент пробуждает у студентов энтузиазм и любопытство узнать больше об этом явлении. Таким образом, это эффективный способ познакомить ваших студентов с основными принципами стробоскопии и расширить эти знания до множества реальных приложений, упомянутых выше. Подходит для студентов
в возрасте 14–18 лет.

Установка состоит из трех основных компонентов (рис. 1): 1) резервуара для слива воды, 2) смотровой камеры и 3) резервуара для сбора воды.

Рисунок 1: Камера
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Резервуар для воды расположен в верхней части конструкции, оттуда поток воды движется вниз по тонкой пластиковой трубе. Подача воды в трубу определяется регулятором расхода воды (рис. 2а). Пластиковая труба заканчивается перед динамиком, который заставляет трубу вибрировать с определенной частотой (рис. 2б).

Рисунок 2: Регулятор расхода воды (a) и динамик (b)
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Камера наблюдения, освещенная светодиодными лентами, находится в середина конструкции. Светодиодное освещение позволяет наблюдателю наблюдать за явлением на разных частотах.

Наконец, водосборник, возвращающий воду в верхнюю часть камеры, находится в нижней части конструкции; таким образом, вода рециркулируется через систему.

Это устройство состоит из трех взаимосвязанных систем, которые можно использовать для создания эффекта «стационарной капли». Хотя расположение может показаться сложным, единственное, что вам нужно сделать, это собрать эти три системы, как подробно описано в следующих трех действиях. Используемые материалы недорогие и легкодоступные.

Занятие 1: Создание стробоскопической системы

Эта система отвечает за создание коротких повторяющихся вспышек света. Для этого используются четыре светодиодные ленты высокой яркости (1000 люмен м ⁻¹ ). Высокая яркость выбрана для того, чтобы явление было видно при любых условиях освещения. Частота вспышки определяется микроконтроллером Arduino UNO, регулируемым приложением для смартфона. Продолжительность включения светодиодов (рабочий цикл) составляет около 5% от периода повторных вспышек. Таким образом, получаются более короткие вспышки светодиодов и лучший визуальный эффект. Это действие должно занять около 50 минут.

Замечания по технике безопасности

Учащимся, страдающим фотосенситивной эпилепсией, следует принимать во внимание соответствующие меры предосторожности.

Материалы

• Плата Arduino
• Последовательный беспроводной модуль HC-05 Bluetooth
• 3 логических уровня N-канальные металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET)
• Резистор 1 кОм
• 9 06 Резистор 20 кОм м 12 В, красная, зеленая и синяя (RGB) светодиодная лента  
• Источник питания 12 В
• соединительные провода
• 1 мини-макет

Процедура

1. Разрежьте светодиодную ленту RGB на четыре части (каждая длиной 50 см) .
2. Припаяйте четыре провода к каждой светодиодной ленте или используйте разъем для ленты.
3. Наклейте две полоски на левую и две другие на правую сторону камеры.
4. Соедините четыре светодиодные ленты параллельно.
5. Создайте схему на макетной плате, показанную на рис. 3.
6. Загрузите скетч «StroboscopicSystem.ino» и загрузите его на плату Arduino.
7. Загрузите и установите приложение «AppforSmartPhone.apk» на смартфон.
8. Запустите приложение на смартфоне и подключите его к Arduino через Bluetooth.

Рисунок 3: Схема стробоскопической системы
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Мероприятие 2: Создание звуковой системы

Эта система отвечает за контролируемую вибрацию водопроводной трубы и таким образом, для контролируемого падения капель воды. По этой причине на конце водопроводной трубы крепится динамик. В устройстве используется динамик мощностью 1 Вт, электрическая схема, действующая как усилитель, и микроконтроллер Arduino UNO (рис. 4). Это действие должно занять около 50 минут.

Материалы

• ARDUINO Плата
• 10 КОМ Потенциометр
• 10 ω Резистор
• 0,1 мкл конденсатор
• 1000 мкл конденсатор
• LM38866
192 ( 2. 100092 210092192192192192192192192192192192192192192192192 20092 20092 20092 20092 9009 2. соединительные провода
• 1 мини-макет

1. Создайте схему на макетной плате, показанную на рис. 4.
2. Загрузите скетч «SoundSystem.ino» и загрузите его на плату Arduino.
3. Прикрепите динамик к верхней задней части камеры.

Рисунок 4: Схема звуковой системы
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Мероприятие 3: Создание гидравлической системы

Эта система отвечает за поток воды в камере и состоит из двух емкостей емкостью 1 литр каждая, пластиковой трубы с внутренним диаметром 3 мм и регулятора расхода воды. Водяной насос и датчик уровня воды обеспечивают постоянный поток воды из одного контейнера в другой. Это действие должно занять около 50 минут.

Материалы

• 2 емкости (1 литр)
• пистолет для горячего клея с горячим клеем
• пластиковая труба с регулятором расхода воды (~30 см)
• плата Arduino
• датчик уровня воды 909 (мы использовали мини-погружной водяной насос 120 л·ч ⁻¹ ) и пластиковую трубу (~1 м)
• резистор 220 Ом
• логический уровень N-канальный MOSFET
• диод
• блок питания
• соединительные провода
• 1 мини-макет

Порядок действий Рис. 5: Контейнер cont1 с трубой и датчиком уровня воды
Изображение предоставлено Г. Чатзисаввасом и К. Гианнакудаки 90913 Сделайте маленькое отверстие в одном емкость ( cont1 – бак для слива воды).

Вставьте пластиковую трубку в отверстие контейнера и закрепите ее горячим клеем (см. рис. 5).

Поместите контейнер ( cont1 ) в верхнюю часть установки.

Поместите водяной насос во вторую емкость ( cont2 – водосборник).

Используйте пластиковую трубу для подсоединения водяного насоса к контейнеру cont1 .

Создайте схему на макетной плате, показанную на рис. 6.

Поместите и закрепите датчик уровня воды в середине контейнера cont1 (см. рис. 5).

Загрузите скетч «HydraulicSystem.ino» и загрузите его на плату Arduino.

Рисунок 6: Схема гидравлической системы
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Результаты

Сначала мы установили частоту звука на 50 Гц. Затем включаем подачу воды, изменяя частоту мигания светодиодов. Когда частота светодиодов равна частоте звука
(f _{светодиод} = f _звук = 50 Гц), каждый раз, когда из трубки вылетает капля, светодиоды загораются. Итак, каждый раз, когда загораются светодиоды, мы делаем один и тот же снимок, и капли будут казаться неподвижными. Когда частота вспышек светодиодов немного ниже частоты звука, кажется, что капли движутся вниз, тогда как, когда частота вспышек светодиодов немного выше частоты звука, кажется, что капли движутся вверх.

Изменяя цвета светодиодов в приложении, мы можем видеть капли определенного цвета (рис. 7).

Рисунок 7: Пять различных комбинаций цветных капель
Изображение предоставлено G. Chatzisavvas & K. Giannakoudaki

Обсуждение

Эта работа дает учащимся уникальную возможность познакомиться со стробоскопическим явлением, применяя основные принципы физики. Они также изучают это явление в контексте, отличном от общепринятого. Студенты строят свои собственные стробоскопы из недорогих повседневных материалов. Используя платы микроконтроллера Arduino UNO, учащиеся могут изменять частоту мигания светодиодов, чтобы «бросить вызов» гравитации, либо обездвиживая капли, либо заставляя их двигаться вверх.

Другие идеи

Эту установку также можно использовать для измерения ускорения свободного падения следующим образом:

• использовать линейку
• измерить расстояние между каплями
• использовать уравнения свободного падения (см. здесь)

---

Ссылки

[1] Van Veen F (1977). Справочник по стробоскопии . GenRad, Конкорд, Массачусетс.

[2] Ислам М. и Бхуйен М. (2011). Недорогой цифровой стробоскоп, предназначенный для оптического измерения скорости двигателя. 2011 Международная конференция по электронным устройствам, системам и приложениям стр. 187–190. IEEE, Нью-Йорк. ISBN: 978-1-61284-388-9

Ресурсы

• Доступ к цифровому хранилищу с необходимой теоретической базой, моделированием, фотографиями и т. д.
• Посмотрите видео, демонстрирующее эксперимент по «бросанию вызовов гравитации».
• Предложите своим ученикам изучить законы механики с помощью экспериментов с нелогичными результатами: Цакмаки П. и Кумарас П. (2017) Когда вещи не падают: нелогичная физика уравновешенных сил. Наука в школе 39 : 36–39.
• Узнайте, как наш мозг создает иллюзию третьего измерения: Браун А. (2012) Видеть значит верить: трехмерные иллюзии. Наука в школе 21 : 29–35.
• Узнайте о гравитационных волнах и их происхождении: Арно Н. (2017) Гравитационные волны: таксономия. Наука в школе 41 : 13–18.

Учреждения

Наука на сцене

Автор(ы)

Георгиос Хатзисаввас – учитель естественных наук средней школы Образцового общего лицея Ираклиона, Греция. Он имеет докторскую степень по физике и степень магистра по физике твердого тела физического факультета Критского университета.

Келли Джаннакудаки работает учителем естественных наук в средней школе в Ираклионе, Греция. Имеет степень магистра в области микроэлектроники и оптоэлектроники, а также степень магистра в области образования. Она также является кандидатом наук, специализирующимся на неформальной среде обучения.

Вместе они приняли участие в фестивале «Наука на сцене – Европа 2022» в Праге, Чешская Республика, где получили награду в рамках темы «Технологии в STEM-образовании» за свой проект «Бросая вызов гравитации!».