Банки лейдена своими руками

Лейденская банка или как сделать простой конденсатор

Здравствуйте. Хотелось бы показать, как делается лейденская банка или самый простой конденсатор.
Но для начала немного информации для тех, кто не знает, что это такое ну а те, кто в курсе может и пропустить или почитать, дабы освежить память.
Лейденская банка — первый электрический конденсатор, изобретённый голландским учёным Питером Ван Мушенбруком и его учеником Кюнеусом в 1745 в Лейдене. Параллельно и независимо от них сходный аппарат под названием «медицинская банка» изобрёл немецкий учёный Эвальд Юрген фон Клейст.
Этот старинный прибор, может накапливать статическое электричество, чем меня и привлек.

Состоит он из емкости (банки) обернутой фольгой с внешней стороны и внутренней обклеенной собственно той же фольгой на две трети высоты, они и будут обкладками нашего конденсатора, а емкость (кстати, не должен пропускать электричество) будет диэлектриком между ними.

Из инструментов мне понадобились:
1) Ножницы.
2) Шило.
3) Плоскогубцы.
4) Паяльник.
Из материалов:
1)Емкость.
2)Фольга.
3)Кусочек медного провода.
4)Скотч.
5)Шарик от подшипника.

И так. За основу я взял емкость от закончившейся холодной сварки. Поначалу хотел из стеклянной баночки, но они все были толстостенные и большие.

Отрезал кусочек фольги для донышка, (чтобы увеличить полезную площадь и благодаря этому повысить производительность).

Следом я обернул фольгой снаружи стенку своей емкости, старался, чтобы фольга как можно плотнее прилегала к ней, ведь это тоже влияет на то, сколько она заряда будет накапливать.

Кстати в первой лейденской банке эту фольгу успешно заменила рука ученого Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692—1761 гг.), обхватывавшего сосуд и понявшего, что лучше не стоило трогать провод, который был соединен к электростатической машине зарядившей лейденскую банку.
Поискав в закромах, нашел шарик от подшипника, жаль, конечно, что не нашлось большего диаметра, но он тоже неплохо собирает статическое электричество.

Решил закрепить посредством пайки. Для начала зачистил место пайки наждачной бумагой.

Затем полудил канифолью и спаял медную проволоку с шариком.

Дальше просто проткнул шилом крышку емкости и засунул туда провод с шариком.

На нижней фотографии видно цепочку, которую я ставил для контакта с внутренней обкладкой, но впоследствии отказавшись от фольги (ввиду отсутствия клея или фольгоскотча), которая внутри и заменив фольгу водой, она была демонтирована.

А вот и он в укомплектованном виде.

Электростатической машины чтобы проверить, у меня пока нет.
Пришлось заряжать его при помощи телевизора (зомбоящика). Поелозив два-три раза по экрану шариком, насобирал достаточное количество электрических зарядов для разряда искры.

А бьет, я вам скажу не хило, сильнее, чем пьезоэлемент зажигалки.
Не хотел я, конечно же, повторять опыт Питера Ван Мушенбрука но пришлось ввиду своей неаккуратности и легко отвлекаемости.

Тем, кто захочет сделать лейденскую банку собственными руками и не знает, как это сделать могу сказать следующее:

Сосуд может быть и стеклянный. Для маленькой лейденской банки лучше, если стенки будут тоньше.

Вместо фольги удобнее использовать фольгоскотч и следите за тем, чтобы пузырьки воздуха не оставались между скотчем и сосудом.

Если Вы решите внутреннюю сторону банки обклеить фольгоскотчем, то необходимо проследить за тем, чтобы проволока с шариком касались с внутренней обкладкой (можно запаять многожильный провод и сделать как бы кисточку или сделать типа пружинки из одножильного провода, в общем, вариантов масса). А если с водой, то провод обязательно должен касаться воды.

Шарик можно из любого материала даже диэлектрик только его нужно будет тоже покрыть фольгой (и чтобы фольга касалась провода), если захотите по быстрей можете просто скатать шарик из фольги.

Зарядить его можно даже расческой, ручкой и т.д. только это малоэффективно лучше если нет электрофорной машины, зарядить от экрана телевизора (подходят только те которые с электронно-лучевой трубкой).

И напоследок хотелось бы напомнить о технике собственно безопасности ведь это главное. Не повторяйте мою ошибку будьте бдительны. Конечно, от накопленного заряда небольшой лейденской банки Вы не умрете (зависит от многих факторов в том числе и от состояния Вашего здоровья ), а вот если сделаете его большим и или подключите к электрофорной машине, то вполне возможно. Именно благодаря лейденским банкам электрофорная машина развивает свою мощь и испускает такие длинные устрашающие (некоторых) искры, так как в банках накапливается собранный электрический заряд.

Источник

Лейденская банка своими руками

Простейшую лейденскую банку можно сделать из бросовых материалов своими руками, а в качестве материала будут выступать алюминиевые банки из под напитков. На видео экспериментально показано, что мощности устройства достаточно для воспламенения горючей жидкости.

В данной публикации показан способ изготовления высоковольтного конденсатора из двух банок из под Колы. Одна баночка нужна на 330 миллилитров, вторая на 250. Также нужен скотч и канцелярский нож.

Берем банку с большим объемом и срезаем с нее горловину. Края выровняем нехитрым способом. Скотчем обмотаем вторую банку. Таким образом будет создана изоляция. Из верха первой баночки возьмем ушко для открывания и закрепим ее на ней же. Заново обмотаем все скотчем. Конденсатор для аккумулирования статического электричества готов. Зарядить его можно при помощи расчески и шерсти.

После зарядки самодельной лейденской банки можно разряжать и наблюдать эффекты, в том числе и воспламенение спирта. Опыты с данным устройством могут продемонстрировать пожароопасность статического электричества, поэтому могут быть полезны для наглядного представления физических его физических свойств.

обсуждение

Артем мингалеев
это вызывает у меня большое сомнение! Я конечно понимаю, можно сделать кучу таких банок, но гораздо компактнее будет такая же огромная емкость по современным технологиям размером с комнату! И то любой прибор даже минуты не проработает, напряжение на конденсаторе быстро упадет ниже нормы, и придется опять целые сутки заряжать этот конденсатор от статического электричества!

Дмитрий морозов
рулон скотча, и фольгу пищевую все склеить и внутрь. Коту на лапу провод подсоединить к аноду. Зарядка: кот на резиновом ковре на руках пакеты, активно растираем зверюгу об окончании заряда будет свидетельствовать не только равномерно торчащая шерсть, усы, главная индикация хвост (руками не сгибается). Будьте осторожны при отсоединении зарядного устройства! Очень высокое напряжение электрическое и психическое кошачье. В таком варианте это шокер.

3d-format
+дмитрий морозов а можно альтернативный высоковольтный генератор.: -) с пол ста таких банок, 2 обруча оргстекло для каркаса колеса, пара подшипников, собираем колесо из банок обручей стекла и подшипников, банки располагаем по диаметру колеса, внешний слой банок конденсаторов не изолируем, устанавливаем на крепление, садим в колесо белку или другую лохматую породу с большой скоростью бега, электро энергию с банок снимаем щётками через воздушный зазор 1мм с контактов банок конденсаторов. Альтернативный генератор готов к работе, высоковольтные импульсы проводами подаем на понижающий трансформатор.

Vadim ivanov
+михаил фельдман иначе не интересно. Открыл человек, в 30 с лишним лет например, лейденскую банку в банке из под колы и сразу почувствовал прилив сил и дикое желание изобрести ещё какое-нибудь хау-ноу. Так, глядишь, годам к шестидесяти, в школу походить захочется если вспомнит -за чем?.

Вселенский разум
в лейденской банке был электролит. А как конденсатор эта алюминиевая конструкция работать не будет площади мало. Я думаю это сделано специально дабы сбить искателей энергии с толку, так сказать дезинформация.

Михаил фельдман
+виталий ковалёв виталя, включи извилины: за последнюю сотню лет много миллиардов вложено в разработку батарей и аккумуляторов перепробованы миллионы вариантов. Причем этим занимаются специалисты. А тут полуграмотный мужик берет консервную банку и изготавливает из нее что-то дельное? Не верю.

artspirit9
+геннадий так называемое “статическое” электричество, и есть обычное электричество, особенностью которого в бытовых условиях, является высокое напряжение с низкой ёмкостью заряда, а следовательно микроскопическая сила тока при нагрузке. Условно говоря пикофарады с высоким напряжением, а для питания техники, в основном используются микрофарады с низким напряжением. И как заметил верно сергей, после зарядки конденсатора, уже не “статика”. И может быть трансформирован для зарядки того же аккумулятора.

Ya moya
школота нынче не та. Эх, не та и школа. Я учился в средней образовательной школе, и знаю разницу между “статическим” электричеством, и прочими. А также отличие киловольт от микрофарад. Еще я знаю слово “чушь”, её здесь много.

Artspirit9
особенность школотыв том, что она может становиться бородатой, ограничивать себя школьной программой, отбрасывать логику, аргументацию и не обременяя себя мозговыми потугами, оперировать словами: бред, чушь и т.д.
Очевидно некоторые думают, что есть прочие электричества, а у атомов имеются разные электроны. Забавно.

Artspirit9
+александр нестеров наверно о факте проницаемости воздушной среды при средней влажности 45%, а не ионизированного воздуха за счёт скопления электрического потенциала на острие носителя заряда. Молния тоже не сразу пробивает зазор между потенциалами, а предварительно формирует ионизированный канал.

Луч света
человек из мусора сделал вещь, на первый взгляд бесполезную, но очень поучительную! Во первых дело не в этой безделушке, а в идее. Если кто либо задумывался о получении электричества из ничего, точнее от окружающей среды, тому будет интересно увидеть сколько количества электричества накапливает объем всего с баночку coca cola. Если взять батарею из таких или более усовершенствованных конденсаторов, можно получить большую энергию, которую можно накапливать из окружающей среды, к примеру от атмосферы с возможностью ее практического применения. После несложного преобразования можно сделать зарядку для аккумулятора, от последнего область применения последствий этого эксперимента безгранична.

Игорь афанасьев
если ты возьмёшь кошака одной рукой за передние лапы, а другой за задние и повозишь спиной кошака по ламинату в своей хате или по линолеуму, то, уверяю тебя, этим кошаком можно будет отбиваться от всяких нехороших лихих людей. Которые проникнут в твою недвижимую собственность, которой является твоя хата. Просто резко прикасаешься кошаком к личности неприятеля, отчего он падает замертво (больше, конечно, от неожиданности) на пол. В этот момент ты можешь добавить от себя мощнейшим ударом ноги по почкам неприятеля и он на некоторое время будет выведен из жизненного пространства. Это всё зависит от мощности удара. Желательно иметь ногу с тяжёлым башмаком не меньше 46 размера. Так будет надёжней.

lexor
лучше взять пластиковую бутылку, причем желательно поискать ту, у которой стенки потоньше, чем больше объем бутылки – тем больше емкость, следовательно более мощный заряд накопит конденсатор. Плотно обмотать бутылку алюминиевой фольгой, не доходя несколько сантиметров до горлышка, поверх фольги можно скотч для прочности. Внутрь тоже побольше фольги, но что бы кусочек выходил наружу. Залить бутылку крепко соленой водой. Это будет более серьезный конденсатор. Напряжение пробоя стенок бутылки очень высокое, заряжая от расчески точно такого не достичь, а вода уменьшит расстояние между обкладками конденсатора до толщины этих стенок. А как известно емкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. А в видео расстояние далеко не оптимальное.

Источник

Как получить 1000 Вольт из своей шевелюры или как я лейденскую банку сделал.

Вообщем тема такая — лейденская банка это простейший конденсатор (проводник|изоляция|проводник) это такая штука которая накапливает энергию, в нашем случае статическое электричество. Делать мы её будем из фольги, электролита(солёная вода) и пластиковой бутылки. На фото наже показан внешний вид, бутылку снаружи обворачиваем фольгой, дно тоже, а внутрь до уровня воды наливаем солёную воду в которую опускаем палочку из фольги.Фольга и электролит будут проводниками, а стенка бутылки изолятором. Теперь держась одной рукой за внешнюю обкладку из фольги, расчесываемся и каждый раз касаемся пластмасовой расчёской (хотя бы раз 20) до палочки в солёной воде. Вот и всё! Теперь на внешней обкладке у нас недостаток электронов и она заряжена положительно, а в электролите (палочке из фольги) у нас избыток электронов и она заряжена отрицательно. Теперь можно разрядить нашу лейденскую бутылку. Для этого касаемся палочкой из воды внешней обкладки бутылки, будет характерная молния. Для пробития 1 миллиметра воздуха нужно 1000Вольт, вот и рассчитывайте по длине своей молнии сколько вы «начесали» напряжения. Чтобы ни у кого не было иллюзий таким напряжением убить нельзя, ибо слишком маленькая сила тока. Эффектнее будет если вы схватите одной рукой внешнюю обкладку, а пальцем другой руки коснётесь палочки из электролита ;).

Кажись у Alex Gyver была похожая идея, впрочем мы оба повоторили эксперемент Питера ван Машенбурга, в разных формах 🙂

Комментарий для минусов внутри

Дубликаты не найдены

Комментарий для минусов

«а внутрь до уровня воды наливаем солёную воду»

прочитай еще разок 😀

Детектор космических лучей. Часть 3: завершение и тесты

В первой части серии мы разобрали, что такое первичные и вторичные космические лучи, рассмотрели способ, которым будем их регистрировать и познакомились с проектом CosmicWatch.

В предыдущей статье мы вкратце рассмотрели принцип работы детектора, после чего скомпоновали и протестировали основную плату.

Эта же часть освещает сборку Si-ФЭУ и настройку подключенного Raspberry Pi, на котором будет работать ПО CosmicWatch.

Сборка узла фотоприемника

На фото выше вы видите основные компоненты. Слева лежит сцинтиллятор, посередине Si-ФЭУ в защитном конверте, а справа плата детектора.

Для начала нужно просверлить сцинтиллятор, чтобы его можно было прикрепить к плате. Инструкция предполагает использование саморезов стандарта США, но мы решили взять крепления М2 и отдельно нарезать под них резьбу, для чего предварительно просверлили отверстия диаметром 1.6мм.

Инструкция также предупреждает, что делать это нужно на очень низкой скорости вращения сверла, используя так называемую «клюющую подачу». Соблюдение данной рекомендации очень важно, и рекомендуется за раз углубляться на более, чем на 1-2 мм. На фото выше видно, как на сверло «напаялся» пластик из-за того, что мы слегка перестарались. Плохо то, что это в свою очередь приводит к чрезмерному рассверливанию отверстия.

В процессе также будет нелишним смахивать извлекаемую сверлом стружку при каждой его выемке, чтобы снизить вероятность наплавления при очередном погружении. Для этого подойдет простая кисточка, которой также можно обтряхивать само сверло.

После мы нарезали резьбу М2 (275-9136)

Обратите внимание, что также нужно просверлить шесть отверстий размером 2мм в плате детектора и два в основной, где для скрепления позже будут использованы шестигранные проставки.

Далее мы убедились, что сцинтиллятор и печатная плата подходят друг другу. Для их скрепления используются винты М2 8мм (914-1762).

После этого мы перешли к сборке платы, начав с припаивания резисторов и конденсаторов. Однако было бы разумнее сначала установить Si-ФЭУ, а потом уже их, но об этом чуть позже.

В спецификации Si-ФЭУ показано, как определить контакт 1, чтобы правильно расположить устройство. И все же невооруженным взглядом это сделать очень сложно, так что рекомендуется использовать какой-нибудь увеличительный прибор. Мы воспользовались микроскопом.

Здесь мы сначала нанесли на две контактные площадки немного припоя, после чего разместили сверху Si-ФЭУ и прогрели промышленным феном. Однако лучше было бы сперва нанести на каждую площадку немного паяльной пасты и уже потом применить нагревательную плитку и/или фен.

Очевидно, что сначала стоит сделать именно это, а уже потом паять резисторы и конденсаторы на другой стороне. Как бы то ни было, все сработало и так.

В инструкции на плате видна большая серебристая плоскость и дано примечание, что она помогает отражать свет от сцинтиллятора. Предположительно, на той плате нанесено покрытие HASL, а поскольку на нашей было ENIG, то есть более матовое, мы решили повысить ее отражающую способность за счет нанесения припоя.

Затем мы обернули сцинтиллятор в фольгу. С вырезанием пришлось немного повозиться.

После этого нужно было еще раз его завернуть, но уже во что-то черное для блокирования внешнего освещения. Мы решили, что для этой цели вполне сгодится высококачественная изолента и выбрали 3М Scotch 88 (909-4521). Ввиду своей высокой пластичности и хорошей клейкости она отлично оборачивалась и фиксировалась.

Для крепления узла детектора к основной плате использовались 10мм шестигранные проставки папа-мама (184-2591) и винты М2 6мм (914-1753). Попутно на Si-ФЭУ был нанесен оптический связующий гель.

После детектор был еще раз обернут изолентой.

На фото выше узел детектора прикреплен к основной плате. Проставки, вероятно, немного коротковаты, но их можно приподнять шайбами, благо длины винтов хватает. Обратите внимание, что контакты гребенки ISP на Arduino Nano пришлось отрезать, потому что, как мы ранее говорили, на используемой нами фирменной плате этот сегмент припаян с завода.

Передняя и задняя панели корпуса были вырезаны лазером из 3мм акриловой пластины с использованием в качестве ориентира чертежей для корпуса немного меньшего размера. Заметьте, что плата для MicroSD так и не была установлена, потому что нам не удалось найти вариант, подходящий под посадочное место. Тем не менее это не такая уж проблема, поскольку использовать детектор мы планируем в связи с компьютером и локальная запись не потребуется. Кроме того, невозможно одновременно использовать и экран OLED, и MicroSD, так что потеря вообще невелика.

Здесь мы, наконец, видим подключенный CosmicWatch, а скорость отсчета даже немного выше ожидаемой. Как и следовало, мы перепроверили узел детектора на предмет попадания лишнего света, но в этом плане все выглядело надежно. К тому же, его работа вне корпуса не приводит к заметному отличию в измерениях, хотя этого следовало бы ожидать, если бы причина заключалась в попадании излишнего света.

Возможно, наблюдаемые показатели действительно верны и просто помимо излучения мюонов отражают «радиационный фон». В ишью на GitHub отмечается, что была зарегистирована частота по меньшей мере 2.5Гц, из которых всего около 0.4Гц относились к мюонам космических лучей.

Один из способов устранить фон – это собрать второй комплект CosmicWatch и соединить его с первым для их согласованной работы. При этом второй детектор будет регистрировать явление, только если первый также его зарегистрирует в окне 30мкс.

Наконец, в коде Arduino есть переменная SIGNAL_THRESHOLD, которую можно увеличить. Это актуально делать в случае использования более крупного сцинтиллятора или материала с повышенной светоотдачей. Как бы то ни было, похоже, что здесь причина кроется именно в радиационном фоне.

Настройка Raspberry Pi

Разработчики CosmicWatch предоставили код Python, позволяющий записывать данные напрямую через подключенный компьютер, копировать на этот ПК файлы данных с SD-карты и подключаться к серверу. Соответствующий скрипт можно запустить хоть на ноутбуке, хоть на настольном компьютере, но Raspberry Pi тоже вполне подходит на роль удобного хоста.

Для установки соответствующего ПО на Pi нужно выполнить:

Далее будут предложены доступные опции, среди которых сначала нужно выбрать 4 для подключения к серверу, а потом 1 для выбора подходящего последовательного порта.

Если открывать URL сайта в браузере, сначала потребуется изменить содержимое адресной строки в верхней части страницы, указав там IP для Raspberry Pi, поскольку по умолчанию предполагается, что CosmicWatch подключен к тому же компьютеру, на котором запущен браузер. После этого уже можно нажимать кнопку запуска (Start measurement).

На этом этапе перед нами открывается живая информационная панель с большим количеством разных метрик.

Очень радует, что теперь у простых энтузиастов и даже школьников появилась возможность собрать подобное оборудование. Еще недавно подобная затея обошлась бы куда дороже, не говоря уже о покупке готового прибора. И конечно же, очень круто иметь небольшой самодельный настольный девайс, способный обнаруживать элементарные субатомные частицы.

Эта статья дублирует публикацию из блога на Хабре, где под ником Bright_Translate я регулярно размещаю различные познавательные и околоразвлекательные материалы из мира технологий.

Детектор космических лучей. Часть 2: сборка и пробное тестирование

В первой части серии мы разобрали, что такое первичные и вторичные космические лучи, а также в общих чертах рассмотрели устройство, с помощью которого будем регистрировать последние. В этой же статье мы подробнее рассмотрим принцип работы детектора мюонов, после чего перейдем к сборке и тестированию основной платы.

Отладочный модуль дисплея Grove-OLED 0.96 с SSD1308 Seeed Studio 104030008

DC-DC Converter Step-Up 2.5-16V TSOT23-6

Операционный усилитель LT1807IS8#PBF Analog Devices, Precision, Op Amp, RRIO, 250MHz, 3 V, 5 V, 8-Pin SOIC

В качестве пластикового сцинтиллятора мы возьмем Bicron BC408. Он обеспечивает высокую светоотдачу и применяется, в том числе, для обнаружения мюонов. Когда вторичные космические лучи проходят через алюминиевый корпус, а затем блок сцинтиллятора, генерируется вспышка света, которая регистрируется связанным фотоумножителем.

В первой статье мы уточнили, что кремниевый фотоумножитель (Si-ФЭУ) намного удобнее устаревшей трубки ФЭУ за счет гораздо меньших размеров и отсутствия необходимости в источнике питания, подающем тысячи вольт. Тем не менее, если мерить по цифровым стандартам, то Si-ФЭУ все же требуется высокое напряжение, которое должно составлять примерно 30В. Запитывается детектор через USB, то есть на входе получает всего 5В. Поэтому в нем используется схема на основе повышающего преобразователя DC/DC LT3461 (761-8670).

Когда фотон попадает в Si-ФЭУ, возникает лавинный эффект, в ходе которого один электрон преобразуется в ток порядка миллионов электронов. Так как ФЭУ состоит из микро-ячеек, генерируемый ток получается пропорциональным числу сработавших из них, что в свою очередь зависит от интенсивности потока фотонов и позволяет нам его измерить.

Напряжение, связанное с разрядом одной ячейки, составляет порядка нескольких милливольт, а при прохождении мюона через сцинтиллятор обычно будет возникать всего несколько десятков фотонов. В связи с этим нам потребуется схема на прецизионном двойном операционном усилителе LT1807 (779-9508), которая усилит сигнал примерно в 24х.

Усиленный сигнал отправляется на пиковый детектор, который удерживает импульс, позволяя Arduino измерить напряжение, после чего затухает и переходит в готовность принимать очередной импульс.

АЦП микроконтроллера имеет частоту дискретизации примерно 178кГц. Arduino также выполняет и другие задачи, например преобразование измеренной амплитуды импульса в амплитуду импульса Si-ФЭУ, запись времени явления и времени простоя между явлениями, управление OLED-экраном и отправку данных на компьютер по USB.

В комплекте также присутствует отдельная плата с гнездом MicroSD, которая присоединяется к основной плате и может задействоваться для локальной записи данных. Это может пригодится, когда, например, требуется более компактное решение, или если доступно питание только от батареи.

Сборку основной платы мы начали с припаивания пассивных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы. В основном здесь идут SMD-детали, так что вам пригодится лупа с подсветкой или микроскоп.

Следующими были припаяны интегральные схемы и гребенки.

Гребенка 2х4 с нижней части платы служит для подключения небольшой платы под MicroSD. В инструкции сказано, что нужно использовать 6-контактную гребенку от Arduino Nano и 2 контакта с его основных штыревых разъемов. Однако здесь мы используем не клон, а оригинальный Arduino, у которого все штыревые разъемы уже припаяны. Проблемы это не создало, так как у нас были гребенки с шагом 0.1”, от которых мы просто отрезали две сегмента по 4 контакта.

Затем мы припаяли Arduino, после чего вскрылась проблема: его 6-контактная гребенка будет мешать плате Si-ФЭУ после ее подключения в соседний разъем-мама. Отпаивание Arduino стало бы не самой веселой задачей, поэтому мы просто решили подрезать контакты его гребенки.

Закончив со сборкой основной платы, можно провести первые простые тесты. Сначала мы подаем питание через USB-разъем Arduino, после чего измеряем напряжение Si-ФЭУ на 6-контактном разъеме-мама, чтобы убедиться в работоспособности схемы усиления. На фото выше видно, что нам удалось получить ожидаемые 29.5В.

Время программировать микроконтроллер.

В прошивке используется несколько библиотек Arduino, большинство из которых идут в комплекте с IDE, так что установить придется всего парочку.

Мы открыли скетч в IDE, скомпилировали его и загрузили на Arduino Nano.

Модуль Seeed Studio OLED (174-3239) был подключен к 4-контактному разъему на передней части основной платы, который заработал после прошивки. Очевидно, что пока любые выводимые показания будут ошибочны, так как Si-ФЭУ еще не подключен.

Некоторые элементы, указанные в списке компонентов, являются дубликатами с неопределенными идентификаторами. В связи с этим их не всегда будет легко раздобыть, и велик шанс приобрести что-то очень похожее, но несовместимое.

С учетом этого, мы решили попробовать заменить их фирменными компонентами – например, оригинальным Arduino Nano – и компонентами от узнаваемых брендов, поскольку так другим будет проще воссоздать это устройство. Такой подход пока сработал для модуля OLED, при этом Arduino должен тоже вполне подойти с учетом обрезки 6-контактной гребенки, хотя лучше будет изначально отпаять ее до монтирования Nano на основную плату.

Что касается гнезда под MicroSD, то для данного посадочного места мы перепробовали разные варианты, некоторые из которых у нас уже были, плюс пару мы заказывали. Тем не менее ни один не подошел, так что нам еще предстоит подыскать соответствующий.

Несмотря на то, что стремление максимально снизить бюджет проекта достойно похвалы, особенно, когда его реализация происходит в школах и колледжах, стоит отдельно сказать об облегчении воспроизводимости такого проекта за счет использования надежных деталей, которые доступны для заказа по всему миру. Конечно, жаловаться особо не стоит, когда подобная готовая схема проекта предоставляется бесплатно, и в качестве решения возможных проблем можно просто создать собственную ее вариацию.

В следующей статье мы соберем комплект Si-ФЭУ плюс сцинтиллятор, а также протестируем завершенный детектор с помощью Raspberry Pi, подключенного по USB.

Эта статья дублирует публикацию из блога на Хабре, где под ником Bright_Translate я регулярно размещаю различные познавательные и околоразвлекательные материалы из мира технологий.

Магия гальванопластики

Как превратить высохший лист дуба в медный с помощью гальванопластики

Сернокислый электролит блестящего меднения

Open Source Software&Data для метеорологических исследований | К.Г. Грибанов

«DIY Meteorology» Workshop с Грибановым Константином Геннадьевичем, ведущим научным сотрудником Лаборатории физики климата и окружающей среды, доцентом кафедры астрономии, геодезии, экологии и мониторинга окружающей среды УрФУ.

Зимнее бетонирование, делаем парник для монолитного фундамента, Видео в конце статьи (веселая заливки)

Парник для монолитной плиты, зимнее бетонирование, сложности, нюансы.

Парник может быть высокий, низкий, под ленточный фундамент, в этой статье рассмотрим парник под самый распространённый фундамент — под монолитную железо-бетонную плиту.

Забегая немного вперед, скажу, это объект эко-отель «Романов Лес» в Костромской области выглядел он так (на фото, ниже).
Облицованный доской — блокхаус (весь каркас гостиницы был выполнен из сборных, металлических конструкций.

Для парника потребуется:

— Деревянные бруски и саморезы с инструментом (бруски для изготовления каркаса парника).

— Пленка два слоя и тканевый утеплитель (используется на укрытие).

— Пушки для обогрева (электрическая или на топливе), их ставят по одной в углах, чтобы обеспечить циркуляцию горячего воздуха.

— Два термометра уличных (их необходимо разместите внутри парника в двух местах и на низком уровне, ближе к самой плите, что бы была более точная температура).

— Дежурный, кто круглые сутки будет следить за исправностью подачи тепла и целостностью парника (чтобы не было нарушения горячего воздуха). Все это я вез на своей машине.

Так выглядим мой багажник, когда я повез материалы на стройку:

Какие зимой могут возникнуть ситуации с парником, какие могут быть риски):

1. Снегопад — враг парника, он может разрушить его конструкцию, порвать пленку.

(Использование двойной пленки для прочности и создания парникового эффекта, иначе будете просто топить улицу).

2. Придется задействовать дополнительную площадь вокруг габаритов здания, выходить за края фундамента.

3. При строительстве парника необходимо предусмотреть будущие ревизии для подачи бетона с помощью рукава бетононасоса (в эти местах нужно будет сделать усиление конструкции).

4. Требуется бесперебойная подача питания или топлива для обогрева тепловых приоров (будь то пушка на дизеле, на электричестве, да хоть пеллетная печь).

5. Следить за равномерным поддерживанием температурного режима, иметь в резерве дополнительные мощности обогревательных приборов.

Сразу эту фотографию прикладываю, показываю, что пленка белого цвета, а то будете говорить, что это там такое беленькое при залили бетона — снег?!) Так вот это не снег).

Для утепление парника мы использовали кроме двойного слоя пленки, третьим слоем тканевый утеплитель на основе войлока. Парник с трехслойной тепловой изоляцией от холода получился максимально теплым и энергоэффективным.
Внутри создали Температуру +12 °C и поддерживали ее до полного затвердения монолитной плиты. Нагрев производился двумя тепловыми пушками (одна была электрическая, вторая дизельная). На видео ниже, процесс

Финиш — готовая плита

Далее выставляем каркас здания

© Заметки строителя Анатоль Иванов.

Проект склада 12х12 м фото с пояснениями, как все строилось (детальный разбор)

Проект, с фотографиями в живую, как все было реализовано. Строительство здания овощного склада в городе Ярославль.

Фундамент: Буро набивные Ж/Б сваи с монолитным ростверком.

Каркас ЛСТК: Марка стали С-350 (ГОСТ Р52246-2004).

Утепление сэндвич-панели: Стены t=100 мм, Кровля t=150 мм.

Поехали! Проект склада овощей 12х12 м

Проверяются все осевые линии, чтобы совпала геометрия здания:

Конструкция каркаса с пирогом по кровле, стенам и цоколю разрез 1-1:

Делаем отверстия для установки баз шпилек, для установки баз колонн:

Так выглядит разрез по каркасу все конструкции скручивались на земле (болтовыми соединениями), затем монтировались уже на свое проектное положение.

Панели с завода идут прямоугольные и уже по месту режутся на объекте под углы, и другие габаритные размеры.

Узлы примыкания панелей — теплый контур

Сказ о том, как этим летом построил самый дешевый утепленный цоколь для семейной фермы

На одном из объектов заказчик попросил самый дешевое здание построить семейную ферму 12х15х3м (для коров и коз). Заказчиком была многодетная семья из 36 детей, семья Гореловых (можете поискать в Интернете про них много передач снято).

Моя работа связанна со строительством, строю 10 лет, в общем я для фермы на каждом из этапов искал вариант удешевления. А так как не умею делать «из говна и палок», то пришлось изобретать новый узел, образование и опыт позволяют. На примере утепленного цоколя расскажу как все было.

Оборудование и материалы, которые потребовались на объекте:

1. Удлинитель 100 метров и пару маленьких по 20 м.

2. Болгарка (УШМ) 125мм – 1 шт.

3. Лестница 3 ступенчатая. (высота здания 4,5м) — 2 шт.

4. Вышка тура или строительные леса на пару секций (для удобства монтажа прогонов для фермы из сэндвич-панелей).

5. Сварочный аппарат – 1 шт.

6. Пистолет под монтажную пену- 1 шт.

7. Шуруповерт – 2 шт. (если для скорости будет работать 2 человека)

8. Лопата штыковая 1-2 шт. (для заглубления пенополистирола цоколя в землю на 15-20см.)

10. Уровень строительный 2-х метровый – 1 шт.

11. Шнурка (для ровной прокрутки саморезов по фасадной части).

Перечень работ по цоколю:

1. Приварка профтрубы 40х20х2мм. Приваривается к свайному фундаменту. Лучше брать с максимально толстыми стенками, так как ее не поведет при сварке. А еще лучше брать трубу 40х40мм. Ее вообще не ведет. Но все зависит от вашего бюджета.

2. Окраска профтрубы грунтовкой.

3. Обшивка приваренного каркаса листами ЦСП — 10мм.

4. Монтаж утеплителя — 50 мм из пенополистирола. Крепится к ЦСП на клей или через саморезы (утеплитель в погружаем в грунт на 250-300мм по низу).

5. Монтаж металлопрофиля цоколя на саморезы к ЦСП через пенополистирол.

6. Монтаж нащельников, угловых элементов.

На винтовые сваи привариваем каркас для крепления цоколя. Затем

нужно углубиться в грунт, чтобы нижнюю часть пенополистирола закопать и не пустить холод в здание.

Вам потребуется варочный аппарат и 3 пачки электродов.

Лучше работать в 3 человека, быстрей дело пойдет

Режем ЦСП на узкие полоски по шириной по 300 мм, на него крепим пенополистирол.

Чтобы сэкономить время и деньги, мы заказали профлист сразу в размер по высоте в 300 мм. Он должен всегда закрывать утеплитель иначе солнце разрушит его ультрафиолетом.

Очень важно знать, что такой мостик холода, делать нельзя (фото ниже). Всё должно быть перекрыто по периметру. В данном случае проводимостью холода в верхнем узле являются трубы. Они и пускают холод. Мостик холода — это когда холод проникает за теплый контур и попадает в здание. Этого допускать категорически нельзя!

Эта ошибка и была на нашем объекте. После того как я увидел, рабочим пришлось всё переделать. При монтаже утеплитель не режется, а просто кладется горизонтально. Его ширины как раз хватает.

Немного деталей по монтажу пирога:

1. ЦСП прикручиваются кровельными саморезами (потом они вдавятся в пенополистирол в любом случае).

2. Пенополистирол также крепим кровельными саморезами. Всё удобно, под одну биту (утеплитель нам нужно просто наживить; головку притапливаем, чтобы не торчало при монтаже профлиста).

3. Далее профлист. Крепим его также кровельными, но уже цветными саморезами, попадая в горизонтальные трубы — направляющие. Так же, как и при креплении ЦСП в ту же трубу.

Низ до профлиста полностью засыпается песком. Нижняя часть 300 мм вся должна быть в уровень пола. Изнутри делается также подсыпка.

Эти два фото с другого нашего объекта. Там перепад высот 1 м, но на них нагляднее виден финальный узел.

Видео с объекта итоговое по цоколю:

Здание получилось такое в итоге, каркас на болтах:

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды

Казалось бы, причем тут исследования космоса? Но далее все по-порядку 🙂

Мониторинг погоды с помощью самодельного оборудования оказался довольно любопытным занятием.

Идея создания автоматизированной обсерватории с удаленным управлением упёрлась в необходимость получать текущие данные состояния погоды в точке установки астрономического оборудования, вот этого:

Четыре года назад познакомился с микроконтроллерами Arduino (AVR), они оказались очень удобными для прототипирования различных устройств, которые потом можно будет сделать на более серьезных МК. Для обучения работы с Arduino решил собрать первое устройство — метеостанцию. Состояла она из двух блоков — внешнего, который висел за окном и раз в 5 минут передавал показания, и внутреннего, который принимал показания по радиоканалу и отправлял их в сеть на удаленный сервер. На внешнем блоке даже сделал солнечную панель, как помню купил по акции шесть садовых фонариков по 39 рублей, выдернул из них солнечные панели. Собрал из них одну большую, она заряжала внутренние АКБ (обычные ААА аккумуляторы). Такого симбиоза хватало на полгода бесперебойной работы метеостанции, потом аккумуляторы все-таки приходилось заряжать нормально.

Спустя год работы метеостанции, я ее отключил и разобрал. Сделана она была из подручных материалов, вот как она выглядела спустя год работы (внешний блок):

Самодельный блок с анемометром, датчиком освещенности на фоторезисторе и датчиком DHT22 — температуры и влажности.

Блок с МК, и аккумуляторами спустя год — резиновые заглушки сильно потрескались.

Ну а внутри этого блока находится вот что:

Корпус утеплял в 2-3 слоя, проклеивал. Не знаю помогло это или нет, но АКБ, которые там стояли, до сих пор держат заряд и работают исправно. Целый год работала Arduino и не было ни одного сбоя или зависания — ее не приходилось перезагружать. Разброс температур был от +45 на Солнце, до -32 зимой.

Анемометр можно было бы сделать из шариковой мышки, но я такую не нашел. Сделал из небольшого двигателя, убрал все лишнее и прорезал сбоку отверстие для отпопары. На штоке якоря убрал обмотку, поставил самодельный диск с прорезью. Ну и DHT22 датчик:

Одно из моих увлечений — астрономия, и в этом году я построил астрономическую будку с удалённым управлением (часть 1, часть 2, часть 3). И для автоматизации процесса съемки очень важно получать и обрабатывать погодные условия прямо здесь и прямо сейчас. Поэтому решил строить новую метеостанцию, опять на Arduino (понравилась мне она), но уже более серьезную.

Сперва сделал на RJ-45 розетках возможность подключения модулей, но потом переделал на жесткую пайку. Все-таки так будет надёжнее, учитывая прошлый опыт. Соединения могут давать сбои.

Все детали метеостанции напечатал на 3D принтере, получилось прям как заводское исполнение.

Метеостанция после недели тестов и отладки программного обеспечения установлена на свое место — на астрономическую обсерваторию.

Сейчас она измеряет и передает на удаленный сервер показания — температуру, влажность, точку росы, освещенность, интенсивность УФ-излучения, скорость и направление ветра. Заказал еще ИК-пирометр, для датчика облачности. Измерение уровня осадков делать не стал, так как актуально только в теплое время года.

Все данные можно смотреть через веб-интерфейс: просматривать текущие метеоусловия, а также статистику по предыдущим дням: https://meteo.miksoft.pro/

В планах — «допиливание» frontend \ backend метеостанции, сделать возможность выгрузки данных. Также сейчас метеостанция подключена и к проекту «Народный мониторинг».

Конечно, я понимаю, что для работы настоящей метеостанции должны быть выполнены большое количество условий (чтобы ее показания котировались), датчики должны быть сертифицированы, и явно быть дороже и точнее. Но сейчас, для работы удаленной астрономической обсерватории, мне этого более чем достаточно — перед запуском планировщика обсерватории я могу посмотреть текущую метеосводку. Теперь я могу быть уверенным, что в случае наступления неблагоприятных метеоусловий во время съемки (облака или осадки) — контроллер обсерватории сам припаркует телескоп и закроет крышу.

Буквально вчера получил посылку из Китая — ИК пирометр, который будет работать в паре с другим датчиком и мониторить облачность. Так что в ближайшие выходные буду добавлять новый датчик в метеостанцию.

Что дальше? Может быть стоит как-то развить этот мини-проект, сделать еще одну, но автономную, с солнечной панелью, АКБ и передачей данных по GSM?

Посты про строительство обсерватории смотрите в моем профиле.

Мой телеграмм канал: https://t.me/nearspace (@nearspace)

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция

Хомяки приветствуют вас, друзья.

Сегодняшний пост будет посвящен интересному физическому явлению, которое порождает свет в обыкновенной воде. Одни называют это «нейтронной звездой», другие «сонолюминесценцией».

Если в пробирке создать определенные условия, то там родится маленький светящийся пузырек. Его физику описывают разными свойствами, которые трудно себе вообразить. В ходе узнаем, как в домашних условиях собрать установку для получения сонолюминесценции, как правильно настроить систему и рассмотрим трудности, которые могут возникнуть на пути создания такой звезды. Физика, электроника и прочая ерунда начинают свое вещание на ваших мониторах, потому присаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Все началось с того, что одним прекрасным днем просиживая задницу в просторах ютуба, на канале Сергея Матюшенко мне попался ролик про интересное явление в основе которого лежит свечение пузырька за счет акустического воздействия. Пересмотрев видео несколько раз, понял что повторить подобное явление как раз плюнуть. Через неделю на моем столе лежали все необходимые детали для сборки действующей установки.

Принцип устройства довольно прост. Сигнал с генератора подается на пьезокерамические излучатели, которые приклеены к пробирке с водой. Система представляет собой сферическую акустическую камеру, где образуется стоячая волна в жидкости. Амплитуда волны в системе регулируется переменной катушкой индуктивности, соединенной последовательно с пьезокерамикой, образуется резонансный LC-контур. Дальше помещаем в камеру пузырек воздуха, находим резонанс, ударные волны воздействуют на пузырь и он светится.

Но на деле все оказалось не так просто, как говорит мой батя: «все просто на бумаге, да забыли про овраги». Эксперимент подобен ящику Шредингера, решение задач которых отняло шесть месяцев. Попробуем подробно рассмотреть каждый элемент установки.

Пробирки. В данном случае нас интересуют круглодонные колбы. Они будут выполнять роль акустической камеры. Теоретически пробирка должна иметь высокую добротность, но как ее вычислить, глядя на картинку с химической посудой в интернете, одному богу известно. Решение: заказать сразу несколько видов таких емкостей разных фирм производителей, от советских вариантов до современных загранично-буржуйских.

Самый лучший результат показала круглодонная пробирка чешской фирмы Simax, объемом 100 мл. Она немного овальная с виду, но зато стекло у нее везде одинаковое по толщине. Советские пробирки проиграли этот параметр, так как визуально видно, как стекло переливается на свету. Как ни старался, в таких образцах мне не удалось зафиксировать сонолюминесценцию.

Самые первые эксперименты проводились с колбами на пол литра, они продавались у деда на рынке, потому не приходилось выбирать с объемом. Производитель завод «Дружная горка», старейшее предприятие в своей отрасли, которое существует с 1801 года. Из практики в такой посуде хорошо бабушкино молоко кипятить, да спирт добывать, чем и занимался в свободное от работы время.

Сравнивая пробирки можно наблюдать разницу в размере. С посудой для акустической камеры разобрались.

Далее рассмотрим пьезокерамику, которая подобно динамику будет раскачивать толпу атомов и молекул в объеме воды. Для справки: пьезоэлектрический эффект был открыт Джексом и Пьером Кюри в 1880 году. Эффект проявляется в деформировании материала, помещенного в электрическое поле, и наоборот. Эти явления еще называют прямым и обратным пьезоэлектрическим эффектом. Следовательно, с этих шайб можно добывать электричество, чем и воспользовался производитель зажигалок для газовых плит, запатентовав свое изобретение. Интересно, дети Пьера Кюри получают гонорар от этих запатентовщиков?!

На рынке пьезокерамика различается размерами и формами. Идеальным вариантом оказалась цельная шайба без всяких отверстий советского производства, диаметром 22 мм и толщиной 4 мм. В процессе экспериментов испытана большая пьезокерамика диаметром 50 мм и толщиной 6.5 мм, подобные кольца можно встретить в конструкции излучателей Ланжевена, которые применяют в производстве ультразвуковых ванн. Мощная вещь, можно до сотни ватт раскачивать.

Следующим этапом при создании акустической камеры лежит соединение пьезокерамики с пробиркой. Прежде чем это делать, к шайбам необходимо припаять провода. Контакты в советских образцах посеребренные или даже серебряные, потому они несколько потемнели от времени. Зачищаем поверхности до зеркального блеска. Немного работы с бор машиной, и результат не заставит себя долго ждать. Видны все маркировки и надписи на металле.

Провода будем припаивать с помощью кислоты и мощного паяльника, делать это нужно одним быстрым прикосновением, чтоб ничего не перегреть. Тут видны небольшие пазы под пайку, довольно удобное решение со стороны производителя. Провода обязательно должны быть гибкими. Тонкое напыление серебра очень деликатно к внешним нагрузкам. Жесткие выводы не допустимы, кроме того что металл вырвет, так еще и саму керамику можно повредить. Едем дальше.

Для симметричного размещения пьезоизлучателей нужно разметить колбу. Инструменты для начертательной геометрии создаем из подручных средств: угольник, маркер, крутим колбу и отмечаем средину. В любом удобном месте ставим метку. Отрежем небольшой кусок провода или нитки, который равен окружности нашей колбы. Теперь измеряем длину нити и зафиксируем результат, 34 см. Делим эту длину на два и получаем 17 см. Ставим метку. Далее совмещаем ее с меткой на колбе. Теперь по одному из свободных концов провода осталось отметить место, где строго симметрично относительно друг друга будут размещаться излучатели. Этот пример показан на 500 мл колбе, так как первые эксперименты проводились именно на ней.

Теперь пора прикрепить излучатели. Делать это будем с помощью двухкомпонентного эпоксидного клея типа «Araldite», у него хорошая адгезия к различным материалам. Время полного застывания примерно сутки, несмотря на то, что на упаковке написано 90 минут. Таким эпоксидом пользуются китайцы при производстве ультразвуковых ванн, и это не спроста. Выдавливаем содержимое тюбиков в пропорциях один к одному. С помощью шпателя тщательно перемешиваем состав до образования однородной массы. Она станет похожа по цвету и консистенции на сгущенку с ближайшего супермаркета. Такая же густая и тянется как варенье.

Плюс такой массы в том, что она не растекается, минус — молочный цвет. В моем понимании эпоксид должен быть прозрачным, потому за время экспериментов было испробовано как минимум три вида подобных двухкомпонентных смол, и все они показали не плохой результат. Тут главное взбивать этот гоголь-моголь медленно, чтоб пузырей не было, они препятствуют хорошему акустическому контакту между излучателем и пробиркой.

Перед нанесением, поверхности необходимо обезжирить с помощью спирто-бензина или ацетона. Угадать количество смолы на излучателе дело не простое, у меня он зачастую растекался. С маленькими колбами ситуация обстоит проще, тут эпоксида нужно в разы меньше, а следовательно, будут меньше запачканы окрестности, руки, одежда и прочее. Напомню, что отмывать подобную гадость то еще занятие.

Итак, акустические камеры готовы. Работа над созданием каждой занимает примерно 2 дня. Теперь эти сосуды можно заполнять водой и пробовать получать нейтронные звезды. Но тут кроется еще один очень важный момент!

Вода. Она тут нужна не простая, а специальная, заранее подготовленная с определенной температурой. Понимание только этого этапа отняло порядка 3-х месяцев моей жизни. Да и фиг с ней, жизней то все равно 9 штук, прям как у кошек, но это не точно.

В основном воду для эксперимента использовал после осмоса, вам тоже рекомендую обзавестись таким фильтром. Как говорят: «мы есть то, что мы пьем», я к примеру есть пиво, а вы?!

Если фильтра нет, можно использовать дистиллированную воду, если все совсем туго, то и вода с под крана пойдет, этот вариант тоже работать будет, но его не рекомендую!

Наливаем жидкость с запасом в чистую, заранее вымытую кастрюлю. Остатки старого супа не должны оказаться в нашей воде. Этот этап можно назвать дегазацией. В идеале тут хорошо применить вакуумную камеру, но в хозяйстве ее нет, потому кипятим жидкость в течение 30 минут, этого будет более чем достаточно.

Выливаем воду в контейнер для еды, он обязательно должен быть герметичным, важно чтоб в процессе остывания вода не насосала воздуха из вне. Закрываем крышку и видим как в первые секунды судок стремится расшириться и вообще взорваться при первой подходящей возможности. Но погоди, тебе нужно остыть! Поместим контейнер в холодную воду примерно на 10 минут. В это время тщательно вымоем акустическую камеру, она должна быть прозрачной как слеза. Шампунь, фейри, используем все моющие средства. За это время вода при остывании сплющила контейнер, то что нужно, она сейчас находится под вакуумом. Помещаем содержимое в морозильную камеру, нам необходимо получить температуру около 5-ти градусов. Если прозевать момент до появления корки льда, процедуру подготовки воды нужно повторить заново, так как в таком случае сонолюминесценцию наблюдать не получалось. С чем это связано — не знаю.

Чистая вакуумированная вода. Наполняем пробирку до горловины. Льем по касательной чтоб лишних пузырьков воздуха не захватить. Итак, вот она, правильная резонансная камера с правильной водой. Идеально прозрачная, холодная и шарообразная линза, в которой 10 из 10 попыток обвенчались успехом при создании и наблюдении однопузырьковой сонолюминесценции.

Теперь как делать не нужно и чем это обычно заканчивается. Если просто набрать воду с под крана или с под фильтра без дальнейшей дегазации, да еще и наливать ее как попало, то в результате мы будем наблюдать вот такую неудовлетворительную картину. Это недопустимо! Так как наша задача получить один единственный сбалансированный пузырек, который помещается в объем жидкости из вне. Но если в пробирке все же появилась газировка, достаем телефон и начинаем фоткать, можно получить красивые кадры с эффектом линзования пузырьков.

Первые попытки дегазировать воду проводились на заранее подготовленном стенде с участием дистиллята и сухого спирта. Чтобы в воду не попадали частицы пыли из воздуха, сверху одевался колпачок. Кипячение воды это еще то захватывающее явление, тут видны все восходящие потоки нагретого вещества.

Результат такого кипячения естественно ни к чему хорошему не привел, так как горловина пробирки не была герметично перекрыта, и в процессе остывания вода снова насосала воздуха и стала непригодной для продолжения дальнейших экспериментов. Но тогда я этого не знал, наливал воду и наблюдал подобную картину повсеместного пузыреобразования. Они были на внутренних стенках, в самом внутреннем объеме, в общем везде где ни попадя.

Итак, как подготовить воду мы уже знаем. При низкой температуре воды на стенках колбы начнет образовываться конденсат, он будет мешать, потому запасаемся салфетками и впитывающими тряпками. Нейтронную звезду из собственной практики удавалось получить при температурах от 5 до 15 градусов по Цельсию. При 10 свечение было ярче всего, при ниже 5 и выше 15 свечения практически не наблюдалось. При охлаждении воды до образования кристаллов льда свечения не было вообще на всем интервале температур. На вопрос почему, отвечаю, по кочану.

Резонансная камера установлена, акустические волны воздействуют на пузырек, выключим свет и видим редкое явление с образованием крохотной нейтронной звезды.

Для регистрации явления на камеру необходимо установить черный фон, и разжиться светосильным объективом, мой старый ультразум оказался практически слепым при съемке этого явления. Это уже молчу про фокус в одной точке пространства. По этой причине проект был заморожен примерно на полгода до появления нового съемочного оборудования.

Акустическую камеру на начальном этапе получения сонолюминесценции необходимо подсвечивать, чтоб понимать стабилизировался ли пузырек в центре колбы. На этом этапе информацию по созданию и подготовке акустической камеры можно считать исчерпывающей, потому переходим к генератору и системе управления данной экспериментальной установки.

По началу решил взять проверенную схему с ультразвуковой ванны, тут и частоту можно настроить, и мощность получить порядка 60 ватт, то что нужно. Схему разводил под имеющиеся под руками детали. Компактность платы с таким подходом гарантирована. При работе на больших мощностях сразу возникли проблемы.

Первое включение установки на проверку работоспособности по ошибке произвел с пустой пробиркой. При перестройке частоты, стекло в какой-то момент вошло в резонанс и треснуло. Делать новую колбу было лень, нужно ремонтировать старую, вставляем кусок стекла туда, откуда он выпал, и заливаем сверху эпоксидом. Возвращаем солдата в строй, и продолжаем наблюдать.

Не владея в достаточном объеме информацией, мне казалось что акустический резонанс в колбе напрямую связан с механическим резонансом самой пьезокерамики, но дело в том, что механический резонанс у каждого вида пьезокерамики будет отличаться. Это никак не помешало в течении 5-ти ночей сидеть и пытаться найти иголку в стоге сена.

Все первоначальные расчеты были взяты с потолка, отсюда неверно подобрана катушка индуктивности, частота на генераторе и прочее. Несмотря на это каким-то образом все-таки удалось добиться стабильного пузырька в центре колбы.

Он под воздействием акустических волн сжимался до такой степени, что иногда просто исчезал с поля зрения. Иногда он начинал отражать свет как серебряная капелька металла. Амплитуды напряжения на излучателях достигали таких величин, что обыкновенный феррит внутри катушки индуктивности, начинал бить током, оставляя после себя небольшие следы ожогов на пальцах. Неоновая лампочка при этом начинает светить еще до прикосновения к излучателю. Такие сильные поля вокруг.

После многочисленных и неудачных попыток получить нейтронную звезду, мне стало интересно, что будет если закачать в акустическую камеру максимально возможную для данной системы мощность. Выкрутим напряжение на блоке питания на максимум, и посмотрим на результат. С первых секунд можно наблюдать сильную кавитацию в воде, которая меняет свои формы.

При перестройке частоты стеклянная колба вошла в резонанс и треснула, принеся себя в жертву ради науки. Содержимое колбы по мере опустошения мал-по-малу оставляет свой след на потолке соседей снизу. Кругом потоп, но колба еще держится. Оставляю реальные звуки данного эксперимента в видео.

Наблюдаем за правым пьезоэлементом на резонансной камере. В этот момент он вероятно треснул, и на нем появились вспышки плазмы. Дальнейшая проверка показала что элемент мертв. Судя по показаниям блока питания, мощность на выжившем пьезоэлементе составляет примерно 180 ватт. На этом этапе съемок я был точно уверен что сонолюминесценцию в домашних условиях получить невозможно и терять больше нечего. Куча потраченного времени, ресурсов и бессонных ночей, так как именно после захода солнца начинались работы в этом направлении.

Хваленый многими эпоксидный клей «Araldite» больших вибронагрузок не выдерживает, несколько раз приходилось переклеивать пьезоизлучатели, но это сейчас идет речь про большую акустическую камеру, которая так и заработала должным образом.

Дальнейшим решением было связаться с самим Сергеем Матюшенко, который как никто другой знал как устроены принципы данного эксперимента. Как оказалось, он защищал дипломную работу на эту тему, потому любезно рассказал все нюансы при получении сонолюминесценции, за что ему огромное спасибо.

Итак, для начала нам нужен точный задающий генератор, у которого частота не плавает от температуры окружающей среды, для этих целей отлично подойдет синтезатор частот на микросхеме ad9850. На его выходе получаем чистый синус с шагом регулировки в 1 Гц. В хозяйстве такое устройство просто незаменимо, с его помощью можно находить резонансы, проверять рабочий диапазон аудио систем и использовать в других разных экспериментальных направлениях. Диапазон частот варьируется от 1 Гц до 40 мГц. Но, амплитуда выходного сигнала синуса у устройства очень маленькая и ровняется всего 2 вольтам. Для усиления сигнала рационально использовать усилитель.

Так как частоты в рамках эксперимента небольшие, рационально использовать усилитель звуковой частоты. В данном случае используется одноканальный усилитель класса H на микросхеме TDA1562Q. Он довольно качественный, и потрясающе воспроизводит музыку.

Для работы пьезоэлектрических излучателей необходимо высокое напряжение, источник которого в данной в схеме отсутствует. Один из способов получения достаточно высокого напряжения – это использование колебательного контура, настроенного в резонанс.

В данной работе применяется последовательный колебательный контур в котором роль ёмкости играют пьезоэлектрические излучатели, а в роли катушки индуктивности — катушка индуктивности, которая может менять свои параметры путем введения в нее ферритового стрежня. Показания тут могут меняться от 8 до 50 мГн в зависимости от длины и проницаемости феррита. Я использовал медный 0.68 провод, намотанный в 8 слоев. Чем толще провод, тем меньше потерь.

Наличие резонанса в цепи будем определять путем включения в цепь 1-омного резистора, параллельно которому подключим цепь осциллографа. При совпадении частоты генератора и собственной частоты резонанса контура, образованного катушкой индуктивности и емкостью пьезокерамических излучателей, на резисторе наблюдается максимальная амплитуда напряжения, что соответствует максимальному току цепи, что в свою очередь говорит о наличии резонанса.

Полная схема для получения однопузырьковой сонолюминесценции выглядит примерно так. Сигнал с образцового генератора подается на усилитель звуковой частоты, на выходе которого формируется синус заданной частоты амплитудой скажем в 12 вольт. Этот сигнал подается на LC-контур состоящий из переменной катушки индуктивности и акустической камеры где в роли емкости выступают пьезокерамические излучатели. В объеме жидкости формируется стоячая волна, в средине которой образуется интересующий нас светящийся пузырек.

Запускаем установку и помещаем с помощью шприца в объем жидкости маленький пузырек воздуха. Но как узнать нужную частоту при которой формируется стоячая волна внутри акустической камеры!? Все просто.

Если считать приближённо, то резонанс достигается тогда, когда длина акустической волны равна расстоянию между пьезоэлектрическими излучателями. Если замерять диаметр нашей 100 мл пробирки, то он будет равен 65 мм, это цифра и будет ровняться длине акустической волны необходимой для наших расчетов.

Как известно, длина волны распространяется в определенной среде с некоторой скоростью, и определяется выражением:

длина волны ровна скорости деленной на частоту.

Отсюда выражаем частоту, которая равна скорости деленной на длину волны, которая так же равна скорости деленной на расстояние между пьезоизлучателями.

Скорости распространения звука в воде при t=0 равной c=1402,7 м/с. Делим эту цифру на расстояние между излучателями в 65 мм, и получаем частоту в 22.270 Гц

Также стоит учитывать изменение скорости распространения звука в жидкости с изменением температуры. С увеличением температуры скорость звука в жидкости увеличивается, поэтому частота также увеличивается. В дальнейшем, рассчитанная резонансная частота будет отличаться от фактической вследствие сложной геометрии колбы.

Итак, расчеты произведены. Начинаем подбирать частоту и наблюдаем как меняется сигнал на 1- омном резисторе включенном последовательно в цепь. Независимо от частоты, амплитуду сигнала можно менять путем введения ферритового стержня в катушку индуктивности. Очень удобно. С помощью шприца помещаем в объем жидкости пузырек. Их выдавится больше чем нужно, но за счет акустической волны они все притянутся в центр колбы.

Пьезоэлектрические излучатели приклеены на эпоксидный клей, их центры расположены на одной оси. Напряжение, приложенное к двум параллельно расположенным относительно друг друга проводящим поверхностям пьезоизлучателей, вызывает механические деформации (обратный пьезоэффект). Чем больше амплитуда напряжения, тем больше амплитуда деформации пьезоэлемента, которая передается в акустическую камеру.

Микропузырёк воздуха в колбе создаётся при помощи медицинского шприца с иглой. Затем за счёт сил Бьеркнеса, если частота ультразвука близка к резонансной или равна ей, пузырьки начнут перемещаться в центральную часть колбы. Ждем пока пузырек стабилизируется и как бы зависнет в центре акустической камеры. Если пузырек прыгает со стороны в сторону, пробуем сместить частоту в большую или меньшую сторону, добились стабильности, затем медленно поднимаем амплитуду сигнала путем введения ферритового стержня в переменную катушки индуктивности. Тут важно не перебрать, так как пузырек может дестабилизироваться, что приведёт к исчезновению свечения, или он во все может исчезнуть. Если свечения все еще нет, пробуем добавить или наоборот забрать пару миллилитров воды из акустической камеры. Так же помогает смещение положения пробирки относительно струбцины которая держит горловину.

Заметьте, что крепление тут осуществляется через резиновую прокладку для уменьшения внешнего влияния. Все эти факторы тем или иным способом влияют на проведение эксперимента

В одну прекрасную ночь, примерно на 20-ой попытке, создав правильные условия мне таки удалось получить то, ради чего мы тут и собрались.

Сонолюминесценция, кавитационный пузырек, зависший в центральной части колбы начал испускать видимый голубоватый свет. Это казалось чем-то недостижимым и во истине удивительным. Редкое физическое явление, которое за счет акустического воздействия порождает свет в маленьком пузырьке воздуха. Цвет свечения и яркость в дальнейшем могли несколько отличатся. Пузырек мог испускать как белое свечение, так и голубоватое. В некоторых научных работах читал про существование красного свечения, но в рамках проведения данного эксперимента зафиксировать такое свечение не удалось. Тут влияет температура воды, наличие растворенных в ней солей, частота резонанса, амплитуда воздействия на пузырек и прочие факторы, о существовании которых трудно догадываться.

Физика возникновения вспышки света тут возникает из-за того, что мощная ультразвуковая волна в воде приводит к кавитации. Ведь звуковая волна — это чередование повышенного и пониженного давления, и если давление понизится до такой степени, что станет сильно отрицательным, то звуковая волна буквально разорвет воду и создаст в этот момент газовый пузырек. Затем, через полпериода звукового колебания, когда давление, наоборот, становится большим, этот пузырек быстро схлопывается — и в процессе резкого сжатия он нагревается.

Именно в последнее мгновение своего коллапса, когда температура внутри кавитационного пузырька достигает тысяч градусов, он и испускает короткую вспышку света. В нашем случае пузырек остается на месте, сжимаясь и расширяясь в такт ультразвуковой волне, и, испуская тысячи вспышек в секунду, порождает стабильное свечение.

Для справки, создание этого выпуска заняло рекордные полтора года. Многие пишут в комментариях, почему видео на канале выходят так редко, отвечаю, потому что! Если кто спросит какую пользу может принести данный эксперимент, отвечаю, никакую. Мы с вами просто набрались опыта в еще одном ремесле.

Как говорится, все гениальное просто!

Источник