Текст книги "Юный техник, 2001 № 03"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Детектор-умножитель

Если пройтись щупами милливольтметра по каскадам радиоприемника от входа к выходу, заметим постоянный рост показаний прибора, пока не перешагнем диодный детектор. За ним напряжение сигнала падает раз в десять. И хотя понимаешь, что перед детектором прибор показывает напряжение радиочастотной несущей, а за ним – напряжение продетектированного сигнала звуковой частоты, все равно «провальная» разница обескураживает.

А нельзя ли изменить конструкцию детектора и получить более высокое напряжение?

Тут же возникла подсказка в виде диодно-емкостного каскадного выпрямителя, дающего высокое напряжение для анодов кинескопов. У таких умножителей в зависимости от числа каскадов напряжение повышается с каждым новым полупериодом переменного напряжения на входе. Идея умножить напряжение сигнала, не затрачивая энергии батареи питания, показалась заманчивой. Но тут же возникло сомнение – ведь колебания звуковой частоты за детектором должны повторять огибающую амплитудно-модулированного радиосигнала (рис. 1); при многократном умножении в каскадном детекторе происходит некоторое запаздывание амплитудного значения «ступенчатых» полусинусоид.

Рис. 1

Вместе с тем, поскольку «звуковое» колебание образовано огромным числом радиоколебаний, можно было рассчитывать, что подобная погрешность не скажется на точности воспроизведения звуковых сигналов, по крайней мере, для диапазонов средних волн, а коротких тем более.

Для опытной проверки замысла была собрана «радиоустановка», схема которой показана на рисунке 2.

Радиочастотный тракт состоял из настраиваемого контура магнитной антенны WA1 и двух каскадов прямого усиления на транзисторах VT1, VT2. Переключатель А1 позволял присоединять к УРЧ обычный детектор, собранный по схеме удвоения (VD1, VD2, С7, R9), и детектор с многократным умножением (VD3…VD6, С9…С11, R10).

Тем же переключателем выходы детекторов присоединялись ко входу «звукового» усилителя заводского приемника, имевшему сопротивление порядка 100 кОм.

Сравнение сразу же оказалось в пользу каскадного детектора – с ним уровень звукового сигнала был существенно выше. Заметно улучшилась избирательность приема, обычно невысокая у одиночных контуров магнитной антенны.

Полезные эффекты могут возрасти при увеличении количества ступеней каскадного детектора. Но, вероятно, имеется оптимальное число, далее которого их количество увеличивать не стоит. В варианте, изображенном на рисунке 2, использовались диоды Д9В и конденсаторы КЛС. Обратим также внимание, что резистор R10 – нагрузка каскадного детектора – имеет соответственно повышенное сопротивление; ему отвечает достаточно высокое входное сопротивление УЗЧ. Конечно, может возникнуть вопрос – стоит ли создавать специфическую конструкцию детектора, если дополнительное «подрастание» сигнала и улучшение избирательности можно получить традиционным путем, с введением дополнительных транзисторов? Но не стоит забывать, что последние потребуют дополнительного расхода энергии батареи. Во всяком случае, в простых «карманных» конструкциях приемников детектор нового типа может оказаться весьма эффективным.

Еще более перспективным кажется использование каскадных детекторов там, где проблема электропитания является решающей. По этой причине до сих пор в стационарных условиях успешно применяют детекторные приемники, вообще обходящиеся без питания (точнее, черпая его в самом радиосигнале).

Полезно вспомнить старый опыт – двухполупериодное детектирование, дающее параллельное сложение обеих продетектированных полуволн радиосигнала. Сочетая его с каскадными детекторами Д1, Д2 в каждом плече (рис. 3), резонно ожидать вместе удвоение тока и умножение напряжения сигнала.

Подходящим головным телефоном с высоким сопротивлением (20 кОм) мог бы стать телефон пьезоэлектрического типа, например, ТПК-571. Поскольку пьезоэлементы имеют емкостный характер сопротивления, для пропуска постоянной составляющей сигнала их следует шунтировать высокоомным резистором. Иногда такой резистор встраивается в конструкцию самого телефона.

Уходя, не гасите свет…

…это сделает за вас несложный автомат. Он отключит электричество, как только помещение опустеет. И если вы не слишком аккуратны, получите за счет новшества до 50 % экономии электроэнергии.

Принципиальная схема автомата приведена на рисунке 1.

При закрытой двери, пока в помещение не входили, контакты связанного с дверью микровыключателя SB1 находятся в положении, показанном на рисунке. Собранный на логических ячейках DD1.3, DD1.4 триггер самоустанавливается благодаря конденсатору С3 (при подаче питания) в положение, когда на выходе DD1.4 присутствует сигнал низкого уровня – транзисторы VT1, VT2 заперты, осветительная лампа ELI не горит. Входящий, открывая дверь, замыкает нижний (см. рисунок) контакт микровыключателя SB1, посылая через конденсатор С2 импульс тока на триггер. Ячейки последнего переключаются, и появившийся на выходе DD1.4 сигнал высокого уровня отпирает транзисторы, заставляя светиться лампу ELI.

Прикрывая дверь, вошедший возвращает контакты SB1 в исходное состояние. Вновь открытая при уходе дверь заставляет вернуться триггер в первоначальное состояние – свет будет погашен.

Сказанным можно было бы ограничиться, если бы хозяева всегда дисциплинированно закрывали дверь при входе в помещение; однако нередко человек заглядывает в «подсобку» на минуту и, не прикрывая дверь, берет нужную вещь.

Наш автомат учитывает и подобный момент поведения человека. Означенную выше функцию выполняет реле времени на элементах DD1.2. Реле запускается одновременно с зажиганием света – примерно через 10 секунд, если дверь не закрыта. На выходе ячейки DD1.2 появляется сигнал высокого уровня, который начинает «дежурить» на открытом верхнем контакте SB1. Поэтому закрытая наконец дверь замкнет верхний контакт SB1 и даст триггеру импульс на выключение света. Если же дверь была закрыта при входе, реле времени не успевает сработать и возвращается в «нулевое» положение.

Теперь, разобравшись в «логической» части нашего автомата, обратим внимание на исполнительную часть, представляющую собой усилитель постоянного тока, собранный на транзисторах VT1, VT2 по схеме составного транзистора. Возможности транзистора VT2 позволяют управлять лампой мощностью до 10 Вт, питаемой от общего с автоматом источника питания (на рисунке не показан).

Если в помещение подведена осветительная сеть с напряжением 220 В и требуется более мощное освещение, в коллекторную цепь транзисторов можно включить электромагнитное реле (К1 на рис. 2).

Для безопасности транзисторов обмотка реле шунтируется обратно включенным диодом VD3. Если этого не сделать, при обрыве тока возникнут перенапряжения, способные пробить запертые p-n переходы. Используя сравнительно легкое реле типа РЭС-6, можно управлять лампой мощностью до 60 Вт. С реле указанного типа источник питания должен давать ток до 150 мА.

Незначительно усложнив наше устройство, можем сделать автомат «мудрее», чтобы он реагировал и на такую промашку человека, как оставление двери незакрытой. Такую функцию выполнит второе реле времени, отличающееся от первого лишь номиналами зарядной цепи R7, С4 (рис. 3), что дает срабатывание через 10…30 минут – эта длительность задается выбором емкости С4.

Входящие в реле логические ячейки DD2.1, DD 2.2 принадлежат второй микросхеме DD2. Если две остальные ячейки этой микросхемы не используются, их входы 8, 9, 12, 13 следует заземлить на общий провод схемы.

В конструкции нашего устройства можно использовать резисторы МЛТ-0,125..0,5, конденсаторы КЛС (МБМ) и К50-6 либо другие оксидные. Упомянутое электромагнитное реле РЭС-6 берется с паспортом РФ0.452.107. Заменяя его на реле другого типа, помните, что оно обязано работать при напряжении на контактах не менее 220 В переменного тока. Питать устройство лучше, конечно, от подходящего сетевого адаптера с 10-вольтовым выходом, но сойдет и девятивольтовый. В автономном, батарейном источнике следует включить последовательно семь гальванических элементов типа LR20 либо пять банок кислотного аккумулятора. 12-вольтовые лампы будут гореть с некоторым недокалом, зато увеличится ресурс их работы.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

«Когда вечером подлетаешь на самолете к Москве, уже издали можно наблюдать электрическую ауру, окружающую город. Но ведь так было не всегда. Расскажите историю создания первых фонарей Москвы».

Сергей Залетов, 12 лет,

Караганда

Идея освещения ночного города пришла из Парижа. В 1558 году указом французского парламента велено было зажигать с 10 часов до 4 утра горшки со смолой на углу каждой улицы. А в ноябре 1730 года был принят указ российского сената: «На Москве, в Кремле, в Китае и в Немецкой слободе для зимних ночей поставить на столбах фонари стеклянные, один от другого на 10 сажен…»

С той поры светильники – жестяные лампы с конопляным маслом – стали освещать московские улочки.

В 1863 году московская городская управа заключила договор с частными подрядчиками на устройство керосинового освещения. И уже через несколько лет в городе зажглось более 6 тысяч керосиновых фонарей, заменивших «конопляники». Затем в Москве стали использовать светильный газ. Но надо отметить, что керосиновые фонари оказалось не так просто вытеснить. Москвичи были большие ретрограды и не доверяли нововведению. Но и парижане были не лучше: литератор Шарль Нодье писал: «Деревья мрут, живопись на кофейнях чернеет, люди удушаются. Кто виноват? Газ…»

Многолетняя схватка кончилась вничью. Победа досталась электричеству. На смену фонарщикам пришли электромонтеры. Впервые электрический свет использовали в дни коронационных торжеств в 1856 году. Изобретатель Шпаковский зажег тогда на башнях Кремля 10 дуговых ламп.

Сегодня на московских улицах каждый вечер зажигаются свыше полумиллиона фонарей. Вносят свою скромную лепту в освещение города и два старинных фонаря, стоящих у входа в здание XVII века – палаты Милославских в Армянском переулке, где рядом разместился небольшой музей «Огни Москвы».

«Никогда не могу ровно разрезать торт или арбуз. Все куски получаются разными. А отмерять по линейке перед гостями не станешь. Вот был бы такой прибор, с помощью которого можно было бы справиться с этой трудной задачей».

Светлана Скоробогатова, 11 лет,

Санкт-Петербург

Давно известно, что для точного разрезания тортов требуется немалый опыт и верный глаз. Оптическая сетка, нанесенная на стекла очков, позволяет даже начинающему кондитеру точно разрезать свои изделия. К чудо-очкам прилагаются сменные стекла квадратной формы для деления квадратных тортов.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Анри Жиффар первым совершил полет на управляемом аэростате с паровым двигателем. Но об этом знают сегодня лишь историки.

А еще был Жиффар очень удачлив в изобретательстве. Его работы надолго пережили время, а некоторые мы используем и по сей день.

Вот лишь две из них, связанные с паровозом. Не думайте, что те полностью исчезли.

Небогатая нефтью Аргентина все еще ими пользуется. А стратегический запас паровозов СССР мог бы и сегодня нас очень выручать, да из-за нищеты продали все на металлолом. В чем же суть предложений Жиффара?

Когда паровоз поднимается в гору, его машина выбрасывает в атмосферу пар под большим давлением. Жиффар додумался струю его направлять в дымоход. Она захватывала и усиливала поток воздуха, раздувая огонь в топке. Котел давал больше пара как раз тогда, когда в нем была острая необходимость.

А как подать свежую воду в работающий паровой котел? Разумеется, насосом под давлением. Но насос штука сложная. Жиффар заменил его инжектором. В сущности, это пульверизатор вроде того, чем распыляют побелку. Работает он на отработанном паре. Тот засасывает воду, смешивается с ней, конденсируется, а затем на большой скорости «направляется» в котел.

Современников изобретателя очень удивляло, что для работы инжектора давление могло быть в сотни раз меньше, чем в самом котле. Но дело здесь в малом объеме поступающей в котел воды.

Сегодня инжекторы применяются на электростанциях. Они способны перекачивать загрязненную жидкость, даже воду с камнями. Могут создавать глубокий вакуум в электронных приборах и подавать топливо в двигатели ракет.

За последние десятилетия удалось увеличить КПД инжекторов в несколько раз. Их использование позволяет создать новый класс двигателей, сулящий переворот в технике. Но это особая тема…

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. А что будет, если земная ось станет перпендикулярно к плоскости эклиптики?

2. В чем недостаток газовой линзы на основе этана и воздуха?

3. Почему дирижабль снабжали тихоходными винтами большого диаметра?

Правильные ответы на вопросы

«ЮТ» № 10 – 2000 г.

1. При малых размерах летательных аппаратов начинают преобладать силы вязкости воздуха. Полет микролета совершается как бы за счет опоры на воздух.

2. Глубокая осадка смещает центр тяжести корабля-города вниз и делает его более устойчивым.

3. Реактивные двигатели на концах лопастей вертолета не требуют установки хвостового реактивного винта, поскольку они не влияют на корпус машины, а следовательно, и не разворачивают ее.

* * *

Поздравляем Максима ДМИТРИЕВА из Саратовской области с победой! Правильно и обстоятельно ответив на вопросы конкурса «ЮТ» № 10 – 2000 г., он стал обладателем набора «50 занимательных опытов в домашней лаборатории».

* * *

Дорогой друг!

Мы делаем журнал для тебя, но, конечно же, очень трудно сделать его интересным и полезным, если не знать, кто ты, наш читатель, каковы твои интересы и увлечения. Поэтому мы просим ответить на вопросы анкеты и прислать ее в редакцию с пометкой «АНКЕТА» на конверте.

Кроме того, присланные до 30 апреля 2001 года купоны примут участие в лотерее.

Приз – бесплатная подписка.

1. Где ты живешь – в городе, селе, поселке? (Нужное подчеркнуть.)

2. Возраст___

3. Подписываешься на «ЮТ», покупаешь в киоске, берешь в библиотеке? (Нужное подчеркнуть.)

4. Сколько лет выписываешь «ЮТ»?___

5. Кто еще, кроме тебя, читает журнал?___

6. Твои любимые рубрики:___

7. О чем еще хотел бы прочитать в «ЮТе»? ___

8. Помогает ли журнал в учебе?___

9. Есть ли у тебя хобби?___

10. Есть ли домашний компьютер? ___

11. Есть ли выход в Интернет?___

12. В каких конкурсах журнала принимал участие? ___

13. Какие еще издания ты читаешь?___

14. Сообщи свои адрес, фамилию и имя. Они понадобятся, чтобы оформить подписку победителю.___

* * *