Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №2 - Журнал «Домашняя лаборатория»

• Тетраминмеди хлорат (ТАМХ)

ТАМХ относится к инициирующим ВВ. Он чувствителен к пламени и удару. К сожалению, пока это все что можно сказать о его свойствах. Для его изготовления требуется сульфат меди, хлорат натрия и раствор аммиака.

Синтез

Приборы и материалы

- хлорат натрия

- сульфат меди

- водный раствор аммиака

- этиловый спирт (95 %)

- воск или глина

- вода

- бутылка с узким горлышком

- банка с широким горлом

- трубка (резиновая, медная или стальная)

- ложка

- нагреватель

- фильтровальная бумага

Растворите 2.5 г хлората натрия в 4 0 г этилового спирта. Раствор поместите в банку с широким горлом. Добавьте к раствору 4 г сульфата меди. Прокипятите смесь на паровой бане 30 минут. Смесь изменит цвет. Поддерживайте постоянный объем раствора, доливая этиловый спирт каждые 10 минут. После кипячения уберите раствор с паровой бани. После остывания отфильтруйте жидкость и поместите ее в отдельную банку. Налейте 250 мл раствора аммиака в бутылку с узким горлышком. Вставьте в горлышко трубку и тщательно замажьте зазор глиной или воском. Разместите емкости, как показано на схеме[70], опустив свободный конец трубки в отфильтрованный раствор. Нагрейте бутылку с раствором аммиака так, чтоб аммиак проходил пузырьками через первый раствор. Пропускайте газ до тех пор, пока раствор не поменяет окраску со светло-зеленого на темно-синий. После этого продолжайте пропускать газ еще 10 минут. Уменьшите объем первого раствора до 1/3 первоначального объема, выпарив его на воздухе или на паровой бане. Отфильтруйте выпавшие в осадок кристаллы и промойте их в этиловом спирте. После продолжительной 16-часовой сушки они готовы к использованию.

ПРАКТИКУМ

Основы автоматизации эксперимента

А.Е. Герман, Г.А. Гачко

Одной из наиболее увлекательных и полезных областей применения электроники является сбор и обработка информации об эксперименте. Существует ряд наук, основанных на опыте и неспособных обойтись без него. Одна из таких наук — физика. Экспериментальные методы и измерительная техника в физике в настоящее время весьма разнообразны.

Стремительное развитие электроники оказалось предпосылкой для широкой автоматизации самых различных процессов в научных исследованиях. При этом сигналы от датчиков, в большинстве случаев аналоговые по своей природе, для обработки с помощью микропроцессорных средств должны быть представлены в цифровом виде. Преобразование сигнала из аналоговой в цифровую форму осуществляется с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Получаемый цифровой сигнал вводится в управляющую ЭВМ или микроконтроллер с помощью портов ввода, обрабатывается, и выводится с использованием портов вывода. Обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый осуществляется с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

В ряде случаев входные и выходные сигналы управляющей ЭВМ являются цифровыми. Это входные сигналы от дискретных датчиков, работающих по принципу "есть сигнал-нет сигнала". Выходные цифровые сигналы могут быть использованы для управления включением исполнительных устройств и коммутации различных элементов экспериментальной системы.

Совокупность перечисленных элементов (датчик-АЦП-ЭВМ-ЦАП — исполнительное устройство) в различных комбинациях позволяет создавать системы управления широкого применения, использующиеся и для автоматизации научных исследований.

Предлагаемое читателю учебное пособие содержит описания пяти лабораторных работ по курсу "Основы автоматизации эксперимента" и предназначено для студентов физических специальностей. Первая лабораторная работа посвящена способам цифро-аналогового преобразования. Во второй работе изучаются аналого-цифровые преобразователи, подробно останавливаясь на принципах работы АЦП последовательных приближений. В третьей работе рассмотрены аналоговые ключи на полевых транзисторах, являющиеся неотъемлемым элементом современных систем сбора и обработки аналого-цифровой информации, а также выполненное на их основе устройство выборки-хранения (УВХ) аналоговых сигналов. Шаговые двигатели (ШД) нашли широчайшее применение для управления положением элементов установки в физическом эксперименте и системах автоматизированного управления. Четвертая работа посвящена шаговым двигателям и способам управления ими.

Пятая работа является итоговой, сочетающей в себе основные умения и навыки, полученные при выполнении первых работ. В ходе выполнения пятой работы необходимо из стандартных элементов (таких как монохроматор с ШД, источники света, датчики оптического излучения, АЦП) построить автоматизированный оптический спектрометр, измеряющий спектры поглощения в видимом диапазоне, выполнить его настройку и калибровку, а также получить спектры поглощения неизвестных образцов.

В пособие включено описание принципов организации параллельного интерфейса Centronics (LPT-порта), что позволяет изучить программные методы обмена информацией на низком уровне. Данный интерфейс используется для сопряжения большинства описываемых лабораторных установок с персональным компьютером и выбран исходя из его многофункциональности и простоты программирования. В качестве базового языка программирования при выполнении практикума применяется Паскаль, изучаемый всеми студентами в обязательном порядке.

Особенностью изложения заданий практикума является отсутствие подробных "пошаговых" инструкций к их выполнению. Это позволяет развивать творческий подход студентов к выполнению работы, заставляет более глубоко изучать теоретический материал и, в дальнейшем, принимать участие в решении более сложных задач курсового и дипломного проектирования.

Способы цифро-аналогового преобразования

Лабораторная работа № 1

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить основные способы цифро-аналогового преобразования, способы построения цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и их основные параметры. Освоить принципы программно-управляемого обмена информацией через параллельный порт и реализовать генератор сигналов специальной формы на основе ЦАП.

ОБОРУДОВАНИЕ:

Макет ЦАП, два регулируемых источника питания 0-15 В, мультиметр, осциллограф, персональный компьютер, соединительные провода.

Рис. 1. Простейший ЦАП с суммированием весовых токов

Рис. 2. Схема ЦАП с R-2R матрицей постоянного импеданса

Рис. 3. Схема инверсного включения ЦАП с R-2R матрицей

Рис. 4. Формирование напряжения по токовому выходу ЦАП

Рис. 5. Структурная схема лабораторной установки по изучению ЦАП

Рис. 6. Принципиальная схема лабораторной установки по изучению ЦАП

Способы аналого-цифрового преобразования

Лабораторная работа № 2

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить основные способы аналого-цифрового преобразования, виды аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и их основные параметры. Освоить построение программно управляемых АЦП, работающих по методу последовательных приближений.

ОБОРУДОВАНИЕ:

Макет АЦП последовательных приближений, два регулируемых источника питания 0-15 В, мультиметр, осциллограф, персональный компьютер, соединительные провода.

Рис. 1. Сравнение различных видов АЦП по разрешению и производительности

Рис. 2. Структурная схема макета лабораторной установки по изучению АЦП последовательных приближений

Рис. 3. Принципиальная схема макета лабораторной установки по изучению