«Лихо мерили шаги две огромные ноги…»
Эти слова, наверное, знакомы каждому из вас. Но одно дело — приятные воспоминания о дяде Степе и совсем другое, когда самому приходится «мерить» шаги, и не только мерить (по-настоящему измерять длину своего шага), но и в тяжелом походе считать пройденное расстояние по числу шагов. Такая задача очень часто встречается при движении по азимуту с настоящим компасом или с радиокомпасом. И поручать это ответственное дело нужно только самому внимательному и аккуратному участнику похода. Положение счетчика шагов незавидное. Все идут, перебрасываясь шутками, любуются окружающей природой (если «противник» далеко) или соблюдают строжайшую тишину и скрытность передвижения, когда «враг» рядом. А тот, кому поручено считать шаги, должен ни на минуту не забывать об этом, и сбиваться со счета он просто не имеет права. Иначе весь отряд может заблудиться или прийти совсем не туда, куда нужно. Если кому-нибудь приходилось в походе считать шаги, тот знает, как это неприятно и утомительно.
Существует несколько разновидностей приборов-шагомеров. Но они не совсем удобны, а часто стоят дорого. Поэтому лучше сделать самодельный шагомер. Особенно интересно сделать шагомер электронный.
Чтобы понять, как работает такой счетчик, посмотрим на его блок-схему (рис. 48).
Рис. 48. Блок-схема счетчика шагов.
Контакты датчика замыкаются при каждом шаге и включают спусковое устройство. Спусковым оно названо, очевидно, по аналогии со спусковым крючком винтовки. При нажатии на спусковой крючок освобождается пружина бойка и раздается выстрел. При замыкании контактов датчика отпирается транзистор Т2 (запирается транзистор Т1) — спусковое устройство образует («выстреливает») на выходе схемы электрический импульс (рис. 49).
Этот импульс поступает в электромеханический счетчик и поворачивает барабан с цифрами на одно деление.
Принципиальная схема шагомера изображена на рисунке 49.
Рис. 49. Принципиальная схема шагомера.
В спусковом устройстве работают транзисторы Т1, Т2 и диоды Д1 и Д2. Обмотка электромеханического счетчика Сч включена в коллекторную цепь транзистора Т2. Датчик шагов ДШ имеет три контакта. Когда пешеход делает шаг, то есть переставляет ногу, контакты 1, 2 датчика замкнуты. При этом конденсатор С1 заряжается через контакты выключателя Вк1, резистор R1, контакты 1, 2 датчика до напряжения батареи Б1, питающей прибор.
В это время транзистор Т1 открыт, так как на его базу через резистор R3 подается отрицательное напряжение смещения, а транзистор Т2 закрыт. Как только будет сделана первая пара шагов, контакты 1 и 2 разомкнутся, а контакты 2 и 3 замкнутся. При этом заряженный конденсатор C1 отрицательной обкладкой оказывается подключенным через резистор R2 к базе транзистора Т2 и открывает его. В этот момент в обмотке счетчика появляется значительный ток, магнитное поле которого притягивает якорь, а связанная с якорем «собачка» поворачивает на один зубец храповое колесо счетчика.
Резисторы R3, R5 и конденсатор С2 образуют времязадающую цепь обратной связи. Она определяет время, в течение которого транзистор Т2 открыт. При деталях, указанных на схеме шагомера, оно ограничено 0,1 сек. За это время происходит перезарядка конденсатора С2 через резисторы R3, R5, открытый транзистор Т2 и диод Д1.
Как только конденсатор С2 перезарядится, все устройство независимо от положения контактов датчика принимает исходное состояние: транзистор Т1 открывается, а транзистор Т2 закрывается. А как только контакт 2 датчика замкнется с контактом 1, снова начинает заряжаться конденсатор C1. За время одного шага этот конденсатор полностью зарядится, и шагомер будет готов к новому отсчету.
Диод Д1 предупреждает пробой транзистора Т2. Дело в том, что в момент, когда транзистор Т2 закрывается, энергия, запасенная индуктивностью обмотки счетчика, стремится поддерживать убывающий ток. Мгновенное увеличение этого тока, называемого экстратоком, опасно для транзистора. Диод Д1 замыкает на себя положительные полуволны экстратока размыкания и таким образом защищает транзистор от пробоя. Когда конденсатор С1 накапливает заряд, прибор потребляет от батареи ток не более 2 ма, а в момент разряда, когда срабатывает электромеханический счетчик, ток увеличивается до 40 ма.