Как построить секретную лабораторию. Как сделать лабораторный блок питания своими руками? Как сделать лабораторию домашних условиях

Одним из самых популярных способов проверки знаний в химии является лабораторный практикум, который позволяет не только эффективно оценить знания студента, но и развивает его аналитические способности, а также помогает усвоить знания. Многие студенты первого курса задаются вопросом, как сделать лабораторную работу по химии, когда сталкиваются с такой задачей впервые. Ничего сложного в этом нет, поскольку существуют методички, пособия и прочие источники информации. Плюс ко всему, данная статья поможет получить представление о содержании такой работы и том, как её делать.

Каждый студент должен знать несколько важных вещей перед началом своих действий:

Необходимо тщательно изучить технику безопасности и основные правила лаборатории;
Иметь представление о последовательности действий, назначении всех требующихся приборов и установок;
Изучить необходимый теоретический материал и понимать в чём заключается цель предстоящего практикума.

Как правильно написать лабораторную работу по химии, если не использовать лабораторный журнал – это действительно сложный вопрос. Каждое действие необходимо документировать, при том обычный тетрадный листок для этого не годится. Потребуется тетрадь, лучше всего формата А4. После действий в лаборатории, как правило, дома студент делает конспект, опираясь на записи в журнале.

Каждый такой труд можно разделить на четыре части:

Титульный лист.
Вводная часть.
Практическая часть.
Вывод.

Разберём каждую часть подробнее:

В титульном листе, как правило, указывается наименование учебного заведения, кафедра, название работы, данные выполнившего исследование и проверяющего готовый труд. Также указывается город и текущий год.
Вводная часть содержит преследуемую цель, а также общие сведения.
В практической части отражён ход выполнения работы, описаны проведённые опыты, представлены уравнения реакций и расчёты (могут быть использованы таблицы).
Вывод содержит краткое заключение.

Как написать вывод к лабораторной работе по химии

Стоит более подробно остановиться на выводе, поскольку это очень важная составляющая практикума, которая подводит итог всем Вашим стараниям. Важно помнить, что вывод исходит из цели, поставленной перед студентом. Поэтому не нужно придумывать ничего лишнего. Очень важно кратко и содержательно выразить результат. Этот приём ещё не раз Вам понадобится, например, при подготовке докладов, курсовой работы или даже диплома. Также можно разделить вывод на две части: теоретический и практический, но лучше сразу перейти к сути.

Теперь у вас не должно остаться вопросов о том, как написать лабораторную работу по химии.

Узнайте что-нибудь о строительстве фундамента. Это не значит, что нужно получать диплом, но чего хорошего в том, что ваша лаборатория обрушится на вас, особенно если она потянет за собой и ваш дом?

Стройте под домом.

Решите, каким способом входить. Потайная дверь, фальшивая задняя стенка шкафа, люк в полу, классическая дверь из книжного шкафа, ступеньки или приставная лестница? Лестница занимает меньше всего места от вашего подвала, но по ней очень тяжело спустить оборудование и мебель. Ступеньки наоборот могут занять много места, но кладовка под такой лестницей может пригодиться. Подумайте о том, чтобы сделать два выхода.

Изучите методы постройки подвалов. Обязательно уделите внимание стоку и проблеме проникновения воды, а так же строительным материалам. Помните, что огромный грузовик, перекачивающий большое количество бетона можно заменить медленно высыхающим бетоном и выносливостью, ведь смешивать и выкладывать его придется самостоятельно. Лень не вариант, когда речь заходит о цементе.

Достаньте необходимые материалы не торопясь и без подозрений, желательно из городов или мест на расстоянии 2-4 часов езды от вас. Соберите их в скрытом месте, возможно на арендованном, если это возможно, под псевдонимом складе в соседнем городе.

Убедитесь, что вам есть куда деть выкопанную землю. Это не видеоигра. Выкопанная земля сама собой не исчезнет! Большие кучи земли на заднем дворе точно вызовут подозрения. Хотя, если вы параллельно начнете переделку в саду и потратите какое-то время, благоустраивая его этой землей, это снимет вопросы. Больше работы, но и секретности больше. Еще одна идея - сделать висячий сад, с уровнями на подпорных стенах (смотрите «Как построить удерживающую каменную стену»).

Подоприте земляные стены. Земля все время оседает, поэтому убедитесь, что она закреплена, по мере того, как вы копаете! Это особенно важно в дождливых местах или в дождливый сезон. Вы не можете слишком сильно укрепить стены!

Обеспечьте опорную конструкцию, если вы прокладываете туннель, чтобы сделать лабораторию больше, чем яма, которую вы вначале выкопали. Это связано с подпорками, но еще более важно. Ошибка здесь может означать вашу смерть. Прокладывать туннель не рекомендуется, если вы не опытный прокладчик туннелей, который разрабатывал долговечные туннели, например системы метро.

Убедитесь, что ваши стены достаточно укреплены, чтобы удерживать землю, поддерживать конструкцию сверху и друг друга от падения внутрь. Встроенные балки между стенами могут помочь сдерживать внешнее давление, если вы пожертвуете немного места ради безопасности.

Залейте пол так же, как в любом подвале, обеспечив дренаж для грунтовых вод.

Подведите электричество к вашей лаборатории. Сделайте ряд ответвлений из нескольких линий в комнатах (для новой проводки) или от наименее использованной линии в доме (для старой проводки). Узнайте о том, как установлена проводка в вашем дом, перед тем, как работать с ней. Есть много книг по этой теме. Если потребности вашей лаборатории слишком велики для такой проводки, пусть квалифицированный электрик установит новую линию. Скажите, что это для мощного лазерного принтера, электрического водонагревателя без бака, новой сушилки или электроинструмента в зависимости от того, куда будет вести проводка, а затем сделайте ответвление от нее.

Учитывайте водопровод. Во время строительства вы можете столкнуться с внутренней водопроводной системой вашего дома по мере раскопок. Если это так, то вам повезло. Вы можете очень легко сделать ответвление от трубы, чтобы получить источник воды. Если вы также нашли трубу канализации, это тоже хорошо, но если вы ниже ее уровня, вам нужно будет хранить и закачивать сточную воду в нее. Сточный бак займет ценное место, которое вы выкопали под полом, а насос заберет энергию. Если для ваших экспериментов не нужна вода, возможно не стоит думать о водопроводе.

Каждый начинающий радиолюбитель нуждается в лабораторном блоке питания. Чтобы правильно его сделать, нужно подобрать подходящую схему, а с этим обычно возникает много проблем.

Виды и особенности блоков питания

Встречаются два типа блоков питания:

Импульсный;
Линейный.

Блок импульсного типа может рождать помехи, которые буду отражаться на настройке приемников и других передатчиков. Блок питания линейного типа может оказаться неспособным для выдачи необходимой мощности.

Как правильно сделать лабораторный блок питания, от которого можно будет заряжать АКБ, и питать, чувствительны платы схем? Если взять простой блок питания линейного типа на 1,3-30 В, и мощностью тока не более 5 А, то получится хороший стабилизатор напряжения и тока.

Воспользуемся классической схемой для сборки блока питания своими руками. Она сконструирована на стабилизаторах LM317, которые регулируют напряжение в диапазоне 1,3-37В. Их работа совмещена с транзисторами КТ818. Это мощные радиодетали, которые способны пропустить большой ток. Защитную функцию схемы обеспечивают стабилизаторы LM301.

Эта схема разработана достаточно давно, и периодически модернизировалась. На ней появилось несколько диодных мостов, а измерительная головка получила не стандартный метод включения. На замену транзистору MJ4502 пришел менее мощный аналог – КТ818. Так же появились фильтрующие конденсаторы.

Монтаж блока своими руками

При очередной сборке, схема блока получила новую интерпретацию. В конденсаторах выходного типа увеличилась емкость, а для защиты были добавлены несколько диодов.

Транзистор типа КТ818 был в этой схеме неподходящим элементом. Он сильно перегревался, и часто приводил к поломке. Ему нашли замену более выгодным вариантом TIP36C, в схеме он имеет параллельное подключение.

Поэтапная настройка

Изготовленный лабораторный блок питания своими руками нуждается в поэтапном включении. Первоначальный запуск проходит с отключенными LM301 и транзисторами. Далее проверяется функция регулирующая напряжение через регулятор Р3.

Если напряжение регулируется хорошо, тогда в схему включаются транзисторы. Их работа тогда будет хорошей, когда несколько сопротивлений R7,R8 начнут балансировать цепь эмиттера. Нужны такие резисторы, чтобы их сопротивление было на максимально низком уровне. При этом тока должно хватать, иначе в Т1 и Т2 его значения будут различаться.

Этот этап регулировки позволяет подсоединять нагрузку к выходному концу блока питания. Следует стараться избегать короткого замыкания, иначе транзисторы тут же перегорят, а вслед за ними стабилизатор LM317.

Дальнейшим шагом буде монтаж LM301. Сперва, нужно удостовериться, что на операционном усилителе в 4 ножке имеется -6В. Если на ней присутствует +6В, то возможно имеется неправильное подключение диодного моста BR2.

Так же подключение конденсатора С2 может быть неверным. Проведя осмотр и исправив дефекты монтажа, можно на 7 ножку LM301 давать питание. Это допустимо делать с выхода блока питания.

На последних этапах настраивается Р1, так чтобы он мог работать на максимальном рабочем токе БП. Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения отрегулировать не так сложно. В этом деле лучше лишний раз перепроверить монтаж деталей, чем получить КЗ с последующей заменой элементов.

Основные радиоэлементы

Чтобы собрать мощный лабораторный блок питания своими руками, нужно приобрести подходящие компоненты:

Для питания потребуется трансформатор;
Несколько транзисторов;
Стабилизаторы;
Операционный усилитель;
Несколько разновидностей диодов;
Электролитические конденсаторы – не более 50В;
Резисторы разных типов;
Резистор Р1;
Предохранитель.

Номинал каждой радиодетали необходимо сверять со схемой.

Блок в конечном виде

Для транзисторов необходимо подобрать подходящий радиатор, который сможет рассеивать тепло. Более того, внутри монтируется вентилятор, для охлаждения диодного моста. Еще один устанавливается на внешнем радиаторе, который будет обдувать транзисторы.

Для внутренней начинки желательно подобрать качественный корпус, так как вещь получилась серьезной. Все элементы следует хорошо зафиксировать. На фото лабораторного блока питания, можно заметить, что на замену стрелочным вольтметрам пришли цифрового устройства.

Фото лабораторного блока питания

Трансформатор имеющий электрическую связь между обмотками называют лабораторным автотрансформатором, или ЛАТРом. Вольтаж цепи нагрузки прямо пропорционален обмотке вторичной цепи. В зависимости от конструкции, получение нужного выходного напряжения производиться подключением к соответствующим выводам или вращением ручного регулятора (рис. 1). В этой статье описывается как сделать ЛАТР в домашних условиях.

Подготовка материала

Для сборки ЛАТРа понадобятся следующие материалы и устройства:

Медная обмотка;
Тороидальный или стержневой магнитопровод. Можно приобрести в специализированном магазине или извлечь из испорченной техники;
Термоустойчивый лак;
Тряпичная изолента;
Корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания.

Для лабораторного ЛАТРа с переменным коэффициентом трансформации могут дополнительно понадобиться:

Цифровой или аналоговый вольтметр.
Поворотный механизм, включающий в себя ручку и ползунок с угольной щеткой. Он будет регулировать напряжение.

Расчет провода

Автотрансформатор нецелесообразно использовать для больших трансформаций по следующим причинам:

Большой риск получить токи, близкие к короткому замыканию. Это компенсируется специальными электронными схемами или дополнительным сопротивлением. Для маленьких нагрузок выгоднее использовать электронный ЛАТР.
Теряются преимущества перед трансформаторами: высокий КПД, экономия проводника и стали, малые габариты и вес, стоимость.

Определяемся в каких пределах будет работать ЛАТР. Питание сети выбираем 220 В. В качестве вторичных напряжений выбираем 127, 180 и 250 В. Мощность ограничиваем в 300 Вт. Можете выбрать свои значения и произвести аналогичные расчеты на примере этой статьи.

Обмотка рассчитывается по большему току. Наибольший ток будет при преобразовании напряжения 220 в 127 В. Автотрансформатор в этом случае является понижающим, и к нему подходит схема 1. Исходя из предоставленной схемы, рассчитываем максимальный ток I проходящий в обмотке обеих цепей:

I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1 = 300 / 127 – 300 / 220 = 1 А

где I, I2, I3 – токи в соответствующих участках цепи, А;
P – мощность, Вт;
U1, U2 – напряжения первичной и вторичной цепи, В.

Диаметр провода рассчитываем по формуле:

d = 0,8 * √I = 1 мм.

Из таблицы 1 выбираем тип провода и сечение. Выбор делаем с учетом расчетного тока и среднего значения плотности тока для трансформаторов – 2 А/мм².

Коэффициент трансформации ЛАТРа n вычисляем по формуле:

n = U1 / U2 = 220 / 127 = 1,73

Для дальнейшего расчета вычисляем расчетную мощность Pр:

Pр = P * k * (1 – 1/n) = 300 * 1,2 * (1 – 1/1,73) = 151,92 Вт

где к – коэффициент, учитывающий КПД автотрансформатора.

Для определения количества витков приходящихся на 1 вольт, необходимо посчитать площадь поперечного сечения сердечника S и определиться с типом магнитопровода:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 см²

W0 = m / S = 35 / 12,325 = 2,839

где W0 – количество витков, приходящихся на 1 вольт;
m – 50 для стержневого и 35 для тороидального магнитопроводов.

Если сталь не очень высокого качества стоит увеличить значение W0 на 20-30 %. Так же при расчете витков следует увеличить их количество на 5-10 %, чтобы избежать просадки напряжения. Рассчитываем количество витков для выбранных напряжений 127, 180, 220 и 250 В:

w = W0 * U

Получаем 360, 511, 624 и 710 витков.

Для расчета длины провода обматываем один виток на магнитопровод и измеряем его длину. Затем умножаем на максимальное количество витков и прибавляем по 25-30 сантиметров для каждого вывода к клемме.

Процесс сборки

Для сборки регулируемого ЛАТРа выбираем тороидальный магнитопровод (рис. 2). Место наложения обмотки изолируем тряпичной изолентой. Выводим провод для первой клеммы питания. Все последующие провода выводим не разрывая. Закрепляем первый виток на магнитопроводе и начинаем накручивать рассчитанное количество. При достижении витка соответствующего одному из выбранных напряжений, выводим петлю, и продолжаем наматывать провод. На рисунке 3 изображен процесс намотки на деревянном каркасе.

После наложения обмотки лакируем ЛАТР. Наполняем емкость выбранным лаком, и окунаем в него автотрансформатор. Оставляем на длительную просушку.

После просушки помещаем автотрансформатор в корпус. Первый выведенный провод присоединяем к разъему питания. Этот разъем должен быть электрически связан с общей клеммой нагрузки, поэтому соединяем их между собой каким-нибудь проводником. Петлю выведенную для 220 В, соединяем со второй клеммой питания. Остальные провода подключаем к соответствующим клеммам вторичной цепи. На “схеме” 2 изображены выводы проводов.

Для лабораторного автотрансформатора с переменным коэффициентом трансформации добавляем корпус, и делаем крепление для ручки регулятора. К ручке прикрепляем ползунок с угольной щеткой. Щетка должна плотно касаться верхней части обмотки. Помечаем область по которой будет передвигаться щетка, и в этом месте избавляемся от изоляции. Так щетка будет иметь прямой электрический контакт с вторичной обмоткой. Клеммы вторичных напряжений, кроме общей, заменяем одной, соединенной с угольной щеткой (схема 3). При подсоединяем закрепляем вольтметр.

Если следовать написанной статье, то ЛАТР можно с легкостью сделать своими руками.