Полтавський обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді
Полтавської обласної ради

м. Полтава, вул. Покровська, 38, тел.: (05322)2-06-91; 50-04-51

e-mail: poltavaocnttum@ukr.net

Вівторок, 2018-12-11, 0:46 AM
Вітаю Вас, Гість
Головна » Статті » Науково-технічні проекти та розробки вихованців Центру

Телескоп для дослідження космічного ультрафіолетового випромінювання

 Іван Сабельніков магістрант Харківського авіакосмічного університету у науковому товаристві "Персей", що діє при Полтавському обласному центрі науково-технічної творчості учнівської молоді Полтавської обласної ради, навчався сім років з 5-го класу і до закінчення школи, за цей час провів багато досліджень і розробив велику кількість астрономічних приладів і космічних моделей. Він виготовив діючі моделі приладів, котрі ведуть роботи по вивченню планет Сонячної системи, детально вивчав процес холодного термоядерного синтезу. В даному матеріалі пропонується діюча модель ультрафіолетового телескопу автора Сабельнікова Івана.

 

  Ультрафіолетова астрономія, як правило, використовується для детального спостереження в ультрафіолетових довжинах хвиль приблизно від 100 до 3200 Ангстрем (від 10 до 320 нанометрів). Світло на цих довжинах хвиль поглинається атмосферою Землі, тому дослідження на них має бути виконане у верхніх шарах атмосфери або з космосу. Ультрафіолетова астрономія найкращим чином підходить для вивчення теплового випромінювання і спектральних ліній випромінювання від гарячих блакитних зірок, які є дуже яскравими в цій хвильовій групі. Однак, ультрафіолетове випромінювання легко поглинається міжзоряним пилом, і тому, при вимірюванні ультрафіолетового світла від об'єкта необхідно робити поправку на його згасання в космічному середовищі.
  
Дослідження спектрів випромінювання, поглинання і відбиття в ультрафіолетовій області дозволяє визначати електронну структуру атомів, іонів, молекул, а також твердих тіл. УФ-спектри Сонця, зірок та ін. об'єктів несуть інформацію про фізичні процеси, що відбуваються у гарячих областях цих космічних об'єктів. Найпотужнішою обсерваторією, що веде спостереження в ультрафіолетовому спектрі випромінювання є "Спектр-УФ" – "Всесвітня космічна обсерваторія" (ВКО-УФ, World Space Observatory-Ultraviolet), яка має унікальні можливості для дослідження структури "космічної павутини", пошуку прихованої баріонної речовини, вивчення історії теплової й хімічної еволюції Всесвіту.

  Іван розробив власну модель ультрафіолетового телескопу, враховуючи всі необхідні технічні вимоги. Дана модель імітує роботу позаатмосферного ультрафіолетового телескопу, і відтворює наступні ефекти. При направленні телескопу на космічне джерело ультрафіолетового випромінювання, яке потрібно вивчити, спрацьовує автоматика яка передає інформацію про випромінювання і характеристики джерела на дослідну станцію, котра знаходиться на орбіті чи на Землі. Імітація передачі даних супроводжується звуковим сигналом у вигляді шуму, а прийом ультрафіолетового випромінювання – у вигляді короткого звукового тонального сигналу частотою 700 Гц. Разом із зміною звукових сигналів відбувається перемикання світлодіодів червоного кольору (звукові ефекти супроводжуються світловими). Якщо ультрафіолетове випромінювання зникає, автоматика припиняє передачу даних і вимикаються звукові та світлові генератори.

 

  Принципова електрична схема пристрою наведена на рис. 1. Вона складається з п’яти основних вузлів: стабілізатора живлення, автоматики вмикання генераторів (компаратора), високочутливого підсилювача звукової частоти (генератора шуму), генератор тональної частоти, комутатора (мультивібратора, що перемикає світлові і звукові генератори).
   
Перший електронний вузол, який забезпечує чітку роботу всіх інших вузлів, це стабілізатор живлення моделі. Він виконаний на дискретних (окремих) радіоелементах: мікросхемі DA1.1 – половинці здвоєного операційного підсилювача К157УД2, транзисторах VT1, VT2, стабілітроні VD1, діодах VD2, VD3, резисторах R1 – R5. Вихідна напруга стабілізатора регулюється резистором R1 в межах від 7 до 11 В. На відміну від аналогічних відомих схем стабілізаторів, даний має набагато менші пульсації вихідної напруги, що позитивно впливає на роботу всього приладу. Оскільки в якості генератора шуму використаний високочутливий підсилювач звукової частоти, то завдяки високій фільтрації вихідної напруги стабілізатором, фон змінного струму не прослуховується.
  
Автоматика, яка вмикає світлові і звукові генератори, при направленні теплового потоку, що імітує ультрафіолетове випромінювання, являє собою компаратор – пристрій, який має два стійких стани. Він складений на операційному підсилювачі DA1.2 (2-га половина мікросхеми К157УД2), комутаційних (ключових) транзисторів VT3, VT4.  Компаратор має на вході два дільника напруги, виконані на резисторах R9, R10 та R8, R11. Перший дільник R8, R11 визначає поріг спрацьовування компаратора і його співвідношення опорів не змінюється в процесі експлуатації. Другий дільник R9, R10 змінює свої параметри в залежності від температури, тому що в одне з його пліч ввімкнено терморезистор R9, який зменшує свій опір від нагрівання. Цей терморезистор винесений на передню панель моделі. При його нагріванні починається зменшення опору, порушується баланс моста і компаратор переходить з одного стійкого стану, коли на виході напруга близька до 0 В в інший – на виході напруга близька до половини напруги живлення компаратора. При цьому відкривається транзистор VT3, а за ним і VT4 і на генератори надходить напруга живлення. Почергове перемикання генераторів створюється за допомогою мультивібратора. Він складений на транзисторах VT12 і VT13 та ключових транзисторах VT14 і VT15, які вмикають світлодіоди. Період ввімкнення генератора шуму 2 с., а період ввімкнення тонального генератора 0,5 с. Генератор тональної частоти складений на транзисторах VT10 і VT11, а генератор шуму, в якості якого використаний високочутливий підсилювач звукової частоти, складений на транзисторах VT5 – VT9.
   
Модель живиться від нестабілізованого блока живлення напругою від 11 до 15 вольт. Пристрій зібраний на друкованій платі, зображеній на рис. 2.

Категорія: Науково-технічні проекти та розробки вихованців Центру | Додав: poltavaman (2018-02-02)
Переглядів: 50 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0