Генрих Кардашев - Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

• Название: Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником
• Автор: Генрих Кардашев
• Издательство: «Горячая линия-Телеком»
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2007
• ISBN: 5-93517-327-1

Книга является практическим введением в изучение начал радиоэлектроники с помощью компьютера и самостоятельного технического творчества. В популярной форме рассказывается о радиоэлектронике, поясняется смысл используемых понятий и явлений, приводятся занимательные эпизоды из истории изобретений и открытий. Основу практической части составляют описания простейших и в тоже время интересных и полезных самоделок из электронных наборов Мастер КИТ. Даются подробные советы по их сборке, наладке и применению в быту. Параллельно принципы действия рассматриваемых устройств раскрываются путем моделирования их схем на компьютере в простой программе игрового типа — Electronics Workbench.

Для широкого круга читателей, которые хотели бы подружиться с радиоэлектроникой, сев за компьютер и взяв в руки паяльник.

---

Для наблюдения процесса генерации, схема дополнена двухканальным осциллоскопом. Развернув лицевую панель осциллоскопа и выполнив на ней необходимые предустановки, после включения моделирования, получим характерную картину генерации импульсов (рис. 131, в). Здесь верхний луч (канал А) регистрирует импульсы на базе транзистора, а нижний (канал В) — на его коллекторе. Собственно вот этот характерный вид импульсов и заложен в название генератора: блокинг-генератор — это такой однокаскадный релаксационный генератор, в котором положительная обратная связь входной и выходной цепей обеспечивается импульсным трансформатором. Импульсный трансформатор имеет ненасыщающийся магнитопровод («сердечник»). В катушке Румкорфа и автомобильной бобине — это разомкнутый магнитопровод из магнито-мягкой стальной проволоки, в генераторах строчной и кадровой разверток телевизионных приемников — специальные типы ВЧ-ферритов.

Автоколебательный процесс заряда и разряда конденсаторов в цепи базы транзистора сопровождается периодическим отпиранием транзистора и его переводом в активный режим, что приводит в свою очередь к приращению коллекторного тока до его насыщения. Этот ток за счет трансформаторной связи (при определенной «фазировке» обмоток) в свою очередь приводит к приращению базового тока.

Процесс переключения транзистора развивается лавинообразно и формирует фронт импульса и его вершину (прямой блокинг-процесс). Затем начинает формироваться срез импульса (обратный блокинг-процесс). Транзистор лавинообразно запирается, и начинается сравнительно длительное восстановление начальных условий.

Рис. 131. Виртуальная модель блокинг-генератора:

а — схема; б — параметры трансформатора; в — осциллограммы напряжений

Изменяя в виртуальной схеме (рис. 131, а) параметры RC-цепей (R1, [R], R2, С2 и С3), можно пронаблюдать изменение характеристик генерируемых импульсов на осциллоскопе. Здесь, правда, необходимо отметить, что схемы автогенераторов при моделировании на ПК ведут себя неустойчиво, что связано с линеаризацией исходных нелинейных систем, и зачастую требуют кропотливой настройки как параметров схем, так и режимов моделирования.

Модель удвоителя напряжения

Обратившись теперь к исходной схеме на рис. 130, мы видим, что в ней с обмоткой, включенной в коллекторную цепь, связана еще одна третья (выходная) обмотка. Далее следует диодно-емкостная цепь (D1-C5-D2-C4), играющая роль выпрямителя с удвоением напряжения. Смоделируем эту цепь при произвольных значениях параметров для демонстрации самого принципа удвоения напряжения.

Напряжение на выходной обмотке представим генератором переменного синусоидального напряжения Е2 с действующим значением напряжения 100 В и частотой 50 Гц (см. рис. 132).

Рис. 132. Виртуальная модель удвоителя напряжения

Собрав удвоитель напряжения на элементах D1-C5-D2-C4, подсоединим, соблюдая полярность (жирная черта в рамке вольтметра — минус), дополнительно в цепи три контрольных вольтметра V1-V3.

Включив моделирование, произведем отсчет показаний вольтметров (округляя до целых значений): V1 = -140 В, V2 = -280 В, V3 = -280 В. Эти значения получаются следующим образом. В полупериод, когда потенциал в точке А в схеме на рис. 133 отрицательный, конденсатор С5 заряжается через диод D1 до амплитудного значения напряжения на источнике Е2, которое больше действующего в √2 раз, т. е. V1 = -100·√2 ~= -140 В. В следующем полупериоде, когда потенциал точки А станет положительным откроется диод D2 и аналогично будет заряжаться конденсатор С4, но напряжение на нем, как не трудно видеть равно сумме напряжений на источнике и конденсаторе С5, т. е. V2 = -280 В. В точке В на выходе напряжение, таким образом, составит: V3 = -280 В. В принципе, дополняя эту схему далее еще каскадами с диодами и конденсаторами можно получить дополнительное умножение напряжения.

При практической реализации подобных устройств необходимо обратить внимание на электрическую прочность используемых компонентов (диодов и конденсаторов): их рабочие напряжения должны соответствовать тому, которое получается в соответствующем каскаде умножения. Кроме того, с ростом напряжения и мощности устройств, немаловажными становятся и вопросы электробезопасности. В частности, в отсутствии дополнительных резисторов конденсаторы в умножителях напряжения могут удерживать на себе заряд весьма длительное время после отключения питания.

Внимание! При включенном устройстве напряжение на отдельных его частях превышает 1000 В, поэтому надо строго соблюдать правила электробезопасности, проводить операции по наладке можно только предварительно выключив питание и убедившись, что высоковольтные конденсаторы разряжены.

В рассматриваемом ионизаторе воздуха на основе комплекта Мастер КИТ NK292 (рис. 133), при напряжении питания 9…12 В, потребляемый ток составляет 80…150 мА, а выходное напряжение на ионизирующем электроде — (3…7) кВ.

В результате данный ионизатор вырабатывает отрицательно заряженные ионы, которые уничтожают бактерии, находящиеся в воздухе, и способствует ряду физиологических функций организма.

Рис. 133. Общий вид ионизатора воздуха Мастер КИТ NK292

В соответствии с исследованиями проф. Чижевского, воздух, обогащенный отрицательными ионами кислорода, снимает бессонницу, головную боль, уменьшает чувствительность организма к изменению погоды, улучшает концентрацию внимания.

При длительной эксплуатации ионизатора рекомендуется применять сетевой источник питания. Ионизатор рекомендуется поместить в корпус: G027. Можно также воспользоваться другим готовым устройством.

Генератор ионов Мастер КИТ МК290

Это полезное устройство (рис. 134) предназначено для комнаты объемом около 60 м3.

Рис. 134. Генератор ионов Мастер КИТ МК290

В случае больших размеров комнаты, рекомендуется соответственно увеличить число приборов, размещаемых в комнате. Возможно также использование ионизаторов совместно с вентилятором, обеспечивающим хорошее распределение отрицательных ионов кислорода по объему помещения. Прибор смонтирован в ударопрочном пластмассовом корпусе и не требует сборки. Устройство предназначено для длительной работы в течение рабочего дня. Размеры модуля: 110x87x47 мм.

Конечно, описанные источники надо рассматривать как первые шаги в освоении подобной техники, реализующей «Формулу здоровья» проф. Чижевского:

«Кислород воздуха + электроны = здоровье».

Зато последующие шаги будут более осмысленными.

В радиокухонном диапазоне

Ab ovo (лат. «с яйца»)

Среди различных диапазонов радиоволн, освоенных человеком, есть и весьма экзотические по их применению и проявлению.

Как отмечается в заграничных хрониках, в 1946 году пятидесятидвухлетний американец Перси Л. Спенсер, работник одной из компаний, производящих электронные лампы, проводил ординарные опыты с новой генераторной лампой — магнетроном.

Однажды, в перерыве между опытами, он полез в карман спецовки, чтобы достать плитку шоколада. Однако вместо твердой плитки в его руках оказалось какое-то липкое месиво. Спенсер очень удивился: «Почему это шоколад растаял, хотя он сам не почувствовал никакого постороннего тепла?».

Интуитивно он заподозрил, что в этом виноват магнетрон. Тогда Спенсер, решив проверить свою догадку, рассыпал около магнетрона кукурузные зерна и включил аппарат. Через мгновенье вся лаборатория была усеяна разлетевшимся во все стороны попкорном. Из оставшихся съестных припасов у него оставалось одно яйцо. Возбужденный всем увиденным, Спенсер положил его в пластмассовую корзинку для бумаг и поставил ее перед магнетроном. Взрыв яйца был финальным салютом этой серии опытов.

Хотя Спенсер почти не учился в школе, так как воспитывался без родителей, он с детства слыл сметливым парнем. Благодаря природному уму и трудолюбию он выбился в люди, и еще в 1925 году стал контролером завода этой компании.

Размышляя над произошедшим, Спенсер пришел к выводу, что причиной увиденных явлений служит нагрев продуктов за счет поглощения волн, излучаемых магнетроном. Теперь-то любая домохозяйка знает, что перед тем как варить яйца в СВЧ-печке, их надо проколоть, а еще лучше сразу приготовить оригинальную яичницу — в стеклянном стакане или вазочке.