如何建造带有电指示器的风向标

为了指示准确，风向标的位置必须很高，所以，通过直接观察风向标查明风的方向实际上常常是不可能的。用图2所示的设备，不用观察风向标本身就可以确定风向标的方位，指示设备几乎可以安放在任何地方，与风向标的位置无关。

该设备的工作原理就是惠斯通⁴电桥的原理。图1中由风向标控制移动触点A的位置。该触点在特制的电阻R上移动（图2）。第2个可移动触点B由观测者控制，在与触点A接触的电阻一模一样的电阻上移动。这两个电阻连接起来形成惠斯通电桥的两个主要分支。触点A和B与电流检测仪器（如检流计或电话听筒）连接，几节干电池供电。

惠斯通电桥原理图，说明了平衡时各触点的位置。

带有电阻线圈的风向标，以及其与指示器连接的线路图。

为了得到平衡（即没有电流流过听筒），触点A和B必须处在它们相关电阻上的对应位置。若触点A和B所对应的两个电阻安装在相对于罗盘基本方位的同一位置，那么在达到平衡时，触点本身也总是在相对于罗盘基本方位的同一位置。风向标上的箭头与触点A的位置对应，那么在没有电流流过听筒时，触点B的位置所表明的方向就是风向标指示的方向。

该设备结构中的主要零部件已在图中示出，下面的描述是提供给打算建造这一指示设备的那些人。

取厚1.6毫米、宽38毫米、长610毫米的两块硬橡胶板。把它们并排压紧在两块木板之间，把边缘与两头修平整，然后用三角锉刀在边上锉出小缝。这些缝以2.4毫米的间距分布。锉缝时要把两块硬橡胶板夹在一起，并在上面一边和右边端头做记号，以便它们能安装一致。再取少量No.20裸锰铜线。把它的一头穿过3或4个小孔后固定在橡胶板的一端。然后把线放在小缝中绕橡胶板绕线。绕线完成后，把末端线头与起始线头一样固定。用同样方法在第二块橡胶板上绕线，要确保每一次留的自由线头长度一样。取一个直径200毫米的圆柱体，把橡胶板浸在热水中使其变热后绕圆柱体弯曲，再冷却。

现在用高质量的马口铁板或铜板做一个与图2上方截面图类似的容器盒。盒的内径要比电阻环R的外径大25毫米左右，深约76毫米。如图所示，顶盖C可以做成弧形，用一些小机器螺钉把它妥善地固定在盒上。此盒的底要做得使整个设备能安装在杆的顶部。

在盒底的中心（图中M处），安装一段长约12.7毫米，直径6.4毫米，一头有圆锥孔眼的钢杆。用厚6.4毫米的硬橡胶做几个与图中所示类似的支承块，固定在盒子的周边支承电阻环。这些支承块的尺寸应该使得电阻环就位时，形成环的橡胶件两端互相靠上。环的上边缘应高于盒底约50毫米。

接着安装黄铜管D，它应严格地在顶盖C的中心并与其垂直。可以在顶盖焊垫圈E有助于固定管D。取一根钢杆F，配装进管D内且转动自如。把此杆的一头磨尖，另一头安装黄铜风向标。焊在垫圈H上的小金属杯G反转装在钢杆F上（见图示）。这将防止水沿钢杆进入盒内。金属杯G可以直接焊在杆上。做一个小黄铜臂J，并在其一侧接近外端处固定一片轻弹簧K。然后将黄铜臂安装在钢杆上，使其与风向标平行，其外端指示的方向也与风向标箭头方向一致。臂J上弹簧的自由端应足够宽，能盖住电阻环上相邻线圈之间的空隙。然后在盒内装4个接线柱，除了接线柱1以外，其他3个接线柱都要与盒子绝缘。接线柱2和3与绕线电阻的两端连接，接线柱4连接到接线柱3。

现在来做与刚才描述的装置大致相同的另一个装置，不同之处是它有一个平的顶盖，其上安有圆刻度盘，臂L由刻度盘中心的小手柄控制。触点B的位置可以在刻度盘上用细长指针指出，指针粘附在控制臂L的手柄上。

电阻相同的4条引线用于连接两个电阻设备，连接方法见图示。电路中放入的普通蜂鸣器将产生断续电流流过电桥电路，调节触点B直至电话听筒中听到的嗡嗡声最小时，电桥就达到平衡了。