Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) ( 55 ) (56) (57) (58) (59) (55)

приема, мы сейчас совершим резкий поворот и оставим в стороне практические схемы транзисторных супергетеродинов. Во-первых, постройка такого приемника связана со многими трудными для любителя операциями, в частности - с настройкой большого числа контуров. Во-вторых, каждый желающий построить транзисторный супергетеродин сможет воспользоваться одним из многих его подробных описаний, имеющихся в радиолюбительских брошюрах и журналах. И, наконец, третье. Совсем не обязательно строить приемник для того, чтобы на практике посмотреть, как осуществляется преобразование частоты. Понаблюдать за этим интересным процессом можно и в каком-нибудь другом электронном приборе, например в металлоискателе или электромузыкальном инструменте -терменвоксе.

Этот инструмент получил свое название по имени изобретателя-советского радиоинженера Льва Термена, Он построил терменвокс еще лет пятьдесят назад, и с тех пор этот родоначальник электронной музыки обошел весь мир. Лев Термен демонстрировал терменвокс Ленину, и, как рассказывают очевидцы этой демонстрации, Владимир Ильич проявил большой интерес к одному из первенцев электроники.

Принцип действия терменвокса поясняет рис. 120. Основа этого музыкального инструмента - два высокочастотных генератора и преобразователь частоты. Частбты генераторов fi и fa выбираются таким образом, чтобы разностная частота /разн лежала в звуковом диапазоне. Так, например, если fi = 100 кгц, а f2=101 кгц, то разностная частота как раз и составит 1 кгц, то есть попадет в область звуковых частот. В дальнейшем электрические колебания разностной частоты усиливаются и превращаются в звук с помощью громкоговорителя. Один из генераторов терменвокса всегда дает постоянную частоту, а частоту второго генератора можно в небольших пределах менять. При этом меняется и разностная частота, то есть меняется высота звука. А именно это прежде всего и требуется от музыкального инструмента.

Необходимое изменение частоты одного из генераторов терменвокса осуществляется следующим образом. К контуру этого генератора подключают металлический штырь и приближают к нему руку. При этом создается некий конденсатор, одной обкладкой которого является штырь, а второй - рука. В контур вносится дополнительная емкость Свн, которая зависит от расстояния между рукой и штырем. Перемещая руку относительно штыря, мы меняем емкость контура, а значит, и частоту генератора. Вместе с ней меняется разностная частота, меняется высота звука. 324


1%..

10»,

Рис. 120. В терменвоксе и металлоискателе используется изменение разностной частоты при расстройстве одного из генераторов.

Практическая схема простого транзисторного терменвокса приведена на рис. 112. Генератор фиксированной частоты {Tl) собран по трехточечной схеме с емкостной обратной связью. В колебательный контур входят не только катушка Li и конденсатор Сз, но еще и емкостный делитель С4С5, подключенный параллельно контуру (один конец делителя соединен с контуром непосредственно, а второй - через «землю» и конденсатор Ci). Транзистор подключен к контуру так, чтобы вы-полнялось условие фаз: эмиттер соединен со средней точкой емкостного делителя, а к крайним точкам контура присоединены коллектор (непосредственно) и база (через конденсатор С2). Остальные элементы генератора нам известны по предыдущим схемам - это резисторы термостабилизации и развязывающий фильтр.

Точно по такой же схеме собран и второй генератор (Гг), частота которого должна меняться. Связь контурной катушки со штырем осуществляется с помощью катушки связи L3.

Следующий каскад - усилитель высокой частоты, на который с обоих генераторов (с эмиттеров Т1Т2) подаются два высокочастотных напряжения с частотами fi и fz. Генераторы



соединены с входом усилителя ВЧ (Гз) через RC-цепочкя {RgCi2 и RioCii), которые ослабляют взаимное влияние генераторов, препятствуют «затягиванию» частоты. Это явление состоит в том, что при небольшой разности между частотами fi и f2 один генератор «навязывает» свою частоту другому, и в итоге оба они дают одну и ту же частоту. При этом разностная частота становится равной нулю, то есть звук просто исчезает. «Затягивание» препятствует приближению частоты f2 к частоте fi, то есть препятствует получению достаточно низких звуков (50-80 гц). Чтобы предотвратить «затягивание», для каждого генератора часто делают собственный, так называемый буферный, усилитель ВЧ и уже с этих усилителей подают сигналы на детектор.

В данной схеме оба сигнала с общего усилителя ВЧ также подаются на триодный детектор (Г4), где в результате одновременного искажения этих сигналов и появляется разностная частота fpa3H = f2-fi- Детектор терменвокса называют так потому, что он работает с отсечкой тока во входной цепи. Отрицательное смещение, поступающее через R15, почти полностью компенсируется положительным смещением, возникающим на Rn, и таким образом каскад оказывается почти без смещения. Однако этот явный детектор все же правильнее было бы назвать преобразователем частоты, так как именно этот процесс лежит в основе получения звука.

Сигнал разностной частоты выделяется на нагрузке детектора-преобразователя (Rie), в то время как высокочастотные составляющие с частотами /1 и /2 и их гармоники замыкаются накоротко через конденсатор Cia. Потенциометр R21 служит для регулировки громкости На его оси можно закрепить длинный тонкий стержень и во время исполнения мелодий менять уровень громкости, слегка перемещая этот стержень свободной рукой.

Данные деталей: катушки Li и L2 одинаковые и содержат по 240 витков провода ЛЭШО 5x0,05 (ПЭ 0,1). Они намотаны на стандартных четырехсекционных каркасах (рис. 45, ж) с небольшими ферритовыми сердечниками. Непосредственно к катушке L2 примыкает катушка связи L3, которая намотана на трехсекционном каркасе и содержит три тысячи витков провода ПЭ 0,06. Катушки L2 и L3 могут размещаться на одной оси или на небольшом расстоянии закрепляться на общей монтажной плате.

Катушки могут быть намотаны на других каркасах и другим проводом. При изготовлении катушек главное - сделать одинаковыми Lj и L2, обеспечить достаточно сильную связь между L2 и L3, а также предусмотреть возможность подгонки часто-326

ты с помощью сердечников. Такая подгонка необходима для того, чтобы установить минимально возможную разностную частоту при наибольшем приближении руки к штырю. При удалении руки на большое расстояние разностная частота должна быть настолько большой, чтобы ее совсем не было слышно. Если нет возможности изготовить катушки с сердечниками, то для подгонки частоты генераторов можно подключить параллельно Сз и Се подстрочечные конденсаторы. В качестве штыря удобно использовать телескопическую антенну.

Низкочастотный сигнал с выхода терменвокса можно подать на любой усилитель НЧ и, в частности, на вход «звукосниматель» любого приемника.

Налаживание терменвокса нужно начинать с проверки генераторов. Прежде всего следует убедиться, что генераторы дают незатухающие колебания. А для этого нужно включить вольтметр постоянного напряжения параллельно конденсатору Ci (а затем Се) и периодически замыкать контур накоротко. Если генерация была, то при замыкании контура она прекратится и постоянное напряжение на коллекторе (а именно его, по сути дела, измеряет вольтметр) несколько понизится.

Если окажется, что генератор не работает, то можно предположить, что не выполняется условие связи, так как условие фаз в трехточечных схемах при правильной их сборке выполняется всегда. Чтобы повысить напряжение положительной обратной связи, нужно увеличить емкостное сопротивление той части емкостного делителя, с которой это напряжение снимается. Практически нужно несколько уменьшить емкость конденсатора С5 (или Сю), имея, конечно, в виду, что подобная мера приведет к некоторому увеличению генерируемой частоты. Усилить обратную связь можно и иначе-уменьшая емкостное сопротивление верхней части делителя, то есть увеличивая емкость Ci4 (С9).

Если оба генератора работают, то дальнейшая накладка сводится к подгонке частот f\ и f2, и в случае необходимости к подбору режимов усилителя ВЧ и детектора.

На том же принципе, что и «музыкальный супер»- терменвокс,-может работать другой распространенный прибор - металлоискатель (рис. 120). Контурная катушка одного из его генераторов выполняется в виде большой многовитковой «рамки» или «кольца». Если вблизи этой катушки оказывается стальной предмет, то ее индуктивность изменяется и одновременно, так же как в терменвоксе, изменяется разностная частота на выходе преобразователя. По этому изменению частоты и можно судить о приближении «рамки» к стальному предмету.

Подобные, по сути дела, очень простые приборы во время



войны широко использовались в нашей армии в качестве миноискателей и спасли многие тысячи человеческих жизней.

Металлоискатель можно смело отнести к тому классу электронной аппаратуры, который принято называть «электроникой в народном хозяйстве» С несколькими другими представителями работающей деловой электроники мы познакомимся в следующем разделе.

КЛЮЧИ к АВТОМАТИКЕ

О том, что электронные приборы могут выполнять многие сложные операции, которые всегда считались монополией человека, сейчас уже знают все. Значительно меньше людей знает, как именно это делается.

Сейчас мы познакомимся с несколькими транзисторными схемами, которые могут наметить для вас путь в тайны электронной автоматики. Это схемы для выполнения простейших логических операций ««», тли», «не» и схема для выполнения одной из арифметических операций - деления на два. Чтобы вам было интереснее знакомиться с этими схемами, мы в итоге применим их в весьма полезном электронном приборе- в переключателе елочных гирлянд. Это будет «умный» переключатель, умеющий логически «рассуждать» и «знающий» арифметику.

Когда вы нажимаете кнопку лифта, то наверняка не думаете о том, что и лифт, прежде чем сдвинуться с места, обязательно должен немного «порассуждать».

«Я могу разрешить движение,- как бы говорит один из автоматов лифта,- если закрыта дверь шахты, если закрыта дверь кабины, если пассажир весит не менее двадцати пяти килограммов и с достаточной силой давит на пол,- маленьким детям одним в лифте ездить не разрешается. Но, конечно, перегружать лифт тоже нельзя: в случае перегрузки я не разрешу включить мотор, и никакие просьбы, никакое хлопанье дверью не поможет. Если все эти мои требования выполнены, то я дам разрешение на подъем, но только после того, как будет нажата одна из кнопок, если пассажир не нажал кнопку, то он еще не решил, куда ему ехать и ехать ли вообще. Мне безразлично, какая именно кнопка будет нажата,- пусть об этом думает другой автомат, которому поручено доставлять пассажиров на нужный им этаж. Мое же дело - безопасность, и, пока я не удостоверюсь, что все в порядке, лифт с места не сдвинется».


Рис. 121 Логические элементы «и», «или», «не» широко используются

в автоматике

В правой части рис. 121 приведена упрощенная схема блока безопасности, которая, по сути дела, производит подобные «рассуждения». Через этот блок подается питание на двигатель лифта. Первые три верхних (по схеме) выключателя выполняют операцию «и» - цепь будет замкнута только в том случае, если замкнут и первый, и второй, и третий выключатель. Если хотя бы один из них разомкнут, то включение двух других не имеет смысла.

Следующая группа выключателей, связанная с кнопками этажей, тоже участвует в операции «н», но внутри этой группы выполняется операция «или»: цепь будет замкнута, если замкнут или первый, или второй, или третий выключатель этой группы, то есть независимо от того, на какой этаж осуществляется подъем.

Наконец, последний выключатель, предохраняющий двигатель от перегрузки, выполняет операцию ««е». По сравнению со всеми остальными выключателями он «действует наоборот». Если все выключатели для нормальной работы должны быть замкнутыми, то выключатель, выполняющий операцию «не»,



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) ( 55 ) (56) (57) (58) (59)