РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Температура оказывает воздействие на механизм управления всеми системами животного. Внутренняя температура хладнокровного (пойкилотермного) существа изменяется вместе с изменением окружающей температуры, и поэтому уровень активности его организма до некоторой степени ограничен окружающими условиями.
Теплокровные животные, напротив, наделены автоматической системой терморегулярии, которая поддерживает внутреннюю температуру животного на более или менее постоянном уровне. Минимально допустимая температура тела равна приблизительно 37° С; ниже этой границы ферментная активность организма значительно падает. С другой стороны, температура, превышающая приблизительно 41 С, влечет необратимые изменения
клетках центральной нервной системы. Из этого следует, что температура тела нуждается в довольно жестком регулировании.
К счастью, роботу совсем не нужны те многочисленные средства, которые живые организмы приобрели в процессе ЭВОЛЮЦИИ для терморегуляции. Правда, некоторое регулирование температуры необходимо, но требования при этом не очень жестки. Так, есть полупроводники, которые работают в диапазоне температур окружающей среды от —50 до +150° С. Нередко возникает потребность в системе охлаждения, поскольку все электрические и электронные схемы управления выделяют тепловую энергию. Подобные случаи часто встречаются при использовании компактного оборудования, например интегральных электронных схем. Однако из-за отсутствия жестких температурных огра-. ничений потребность в сложных системах терморегулирования возникает редко; обычно вполне достаточно иметь системы охлаждения, использующие конвекционные потоки в окружающем воздухе [10, 11].
Следует отметить, что терморегуляция в организме животного определяется тем, что он на 70% состоит из воды. Благодаря этому изменение температуры внешней среды значительно меньше влияет на температуру тела, чем было бы при любом ином составе. Скрытая теплота замерзания воды имеет одно из самых высоких значений, за счет чего она регулирует температуру Земли, поскольку нагревание уменьшает, а охлаждение увеличивает ее ледяной покров. Подобным образом поддерживается постоянство температуры электронных компонентов, например кварцевых кристаллов. Скрытая теплота парообразования воды также относительно велика, и это обстоятельство используется в системах охлаждения за счет испарения воды. Точка замерзания воды приблизительно на 100° С выше критической температуры многих часто встречающихся газов. Из сказанного ясно, что наличие воды в организме животного является очень полезным фактором. К сожалению, робот, содержащий в себе большое количество воды, оказался бы слишком тяжелым, что было бы серьезным недостатком.
В некоторых случаях робот придется наделить способностью к измерению уровня температуры либо внутри себя самого, либо в окружающей среде. Для этого можно использовать любой из хорошо известных методов электрического определения температуры [12]. Так, при необходимости точных измерений можно
использовать термосопротивления, хотя они дают недостаточно большой выходной сигнал.
Полупроводниковые приборы чрезвычайно чувствительны к изменению температуры. Например, широко используются термисторы, изготовленные из окислов различных металлов [13—15, 43]. Одним из недостатков ряда термисторов является их высокая тепловая инерционность. Этот недостаток преодолевается применением термисторов очень малых размеров. Совсем недавно были изготовлены быстрореагирующие приборы на основе кремния.
Следует упомянуть об одном из наиболее оригинальных способов изготовления термостолбика, состоящего из множества последовательных термопарных соединений. Для этого используется константановая проволока, на которую наносятся полоски меди. Поскольку медь обладает лучшей проводимостью, в областях с медным покрытием большая часть тока проходит через медь, хотя в других местах весь ток проходит через константан. Таким образом достигается эффект большого количества последовательных соединений в устройстве, которое оказалось очень удобным для определения теплового потока.
