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.

---

В житейском плане из этих опытов очевидно, во что может превратиться золотая или серебряная каемка на предметах из сервиза, если в них приготовлять пищу в СВЧ-печи.

Кроме того, категорически нельзя допускать, касания металлических предметов (вилок, ложек, ножей и т. п.) корпуса печи изнутри. СВЧ-разряд в месте касания приведет к прогоранию корпуса и, скорее всего, к выходу из строя магнетрона и других дорогостоящих компонентов: с печью придется распрощаться. СВЧ-кухня диктует «Правило котлет: котлеты отдельно, металл — отдельно».

Эти эксперименты проясняют также ряд мероприятий, принимаемых по грозозащите радиоустройств.

Следующий фокус заключается в зажигании лампочки от карманного фонарика без всякой батарейки. Берем миниатюрную лампочку, например такую, как была описана на рис. 42.

Положив ее на поддон или блюдце так, чтобы цоколь не касался корпуса печки («правило котлет») и как всегда не забывая поставить стакан воды («холостая нагрузка» обязательна!), включаем печь. Если лампа находится на вращающемся подносе, то она по мере попадания в разные участки поля будет загораться и погасать, а может и совсем не гореть или, напротив, вспыхнув, перегореть. Лампочки эти не дорогие, можно поэкспериментировать с разными типами.

В развитие предыдущего, можно припаять к выводам цоколя два любых проводника (голых или изолированных), диаметр (в разумных пределах) также не играет роли — главное их длина. Проводники разводятся перпендикулярно оси лампочки наподобие полуволновой антенны (см. рис. 27, а), в которой максимум тока («пучность») приходится на середину (в отличие от зазора в описанной выше волновой системе защиты дверцы, где максимумы располагаются по краям).

Для максимального приема длина каждого из этих «усов» должна теоретически составить по четверти длины волны. В воздухе это примерно по 3 см. Практически же, сделав «усы» с запасом, их помаленьку можно «подстригать», пока лампочка не перегорит.

Можно также поместить как отдельно лампочку, так и с «усами» в глубокую тарелку с водой. Об изоляции проводников не заботься, не надо (вспомните схему на рис. 135). Длину усов вначале оставляют прежней, а затем еще подстригают, так как длина электромагнитных волн в воде меньше в √ε раз. Диэлектрическая проницаемость е воды на кухонной частоте близка к своему статическому значению (дальше она начинает падать), значит, теоретически длина волны будет в «9 раз короче». А, вообще, здесь также надо иметь в виду влияние проводящих выводов и поглощение волн водой.

В заключение, опишем еще своеобразный СВЧ-фейерверк. Рецепт повторяется: печь, стакан воды, тарелка, но вместо пленки берется столовая ложка любого гранулированного электропроводного материала (с размером зерен около 1 мм). Например, стружка или опилки алюминия, полученные с помощью рашпиля, измельченные троллейбусные контактные угольные щетки и т. д. Их надо горкой насыпать на тарелку или дно прозрачного стакана. После включения печи в ней будут видны взлетающие искорки.

Можно дополнительно поэкспериментировать: взять больше материала, перемешать разные материалы и т. п. Однако ни в коем случае нельзя помещать в печь пиротехнические смеси и изделия!

Здесь мы уповаем на разум.

Вопросов от всех этих опытов, возможно, возникнет больше, чем ответов. Дерзайте!

Натешившись вволю импровизированными молниями, да фейерверкам, полюбуемся в заключение другими вариантами электронных световых эффектов.

3.5. Рукотворный праздник

Лазерные струны

6 сентября 1997 года вечернее небо над Москвой прорезало звено «Витязей» и оно озарилось небывалыми красками. Московский университет, словно повинуясь воле неведомого волшебника, вдруг превратился в Собор Христа Спасителя, а затем с ним стали происходить и иные, не менее удивительные метаморфозы. Воробьевы горы зазвучали, как невиданный орган. Это было шоу под открытым небом под названием «Москва: дорога в XXI век», посвященное 850-летию города. В празднике участвовало около трети жителей столицы (более 3,5 млн. человек).

Шоу было организовано знаменитым французским музыкантом и композитором Жан-Мишель Жаром. Жан с детских лет жил в мире музыки, ведь его дед — изобретатель одного из первых звукоснимателей для проигрывателей виниловых дисков, так что он как бы генетически был предрасположен к электронно-музыкальному новаторству.

Несмотря на всю грандиозность и эффектность описанного действа основную его «изюминку», несомненно, составляло исполнение Жаром собственной музыки на специальном светомузыкальном инструменте — Harpe laser — «Лазерной арфе».

Этот сказочный и даже поэтический инструмент являлся вполне конкретным техническим воплощением современной электроники. Пучок света от мощного аргонового лазера оптоволоконным кабелем подводился к середине основания треугольника, составляющего как бы каркас арфы. Отсюда (внутри плоскости треугольника) пучок разделялся на 12 своеобразных лучей-струн, направленных на фотоэлектрические приемники, расположенные на боковых сторонах. Сигнал с фотоприемников поступал на микроконтроллер и далее подвергался стандартной обработке по генерации звуков и их огибающих, принятой в те годы в электронных синтезаторах известной французской фирмы «RSF».

Восемь первых лучей использовались для воспроизведения нот, как в обычной арфе, а остальные четыре — для ряда вспомогательных функций. Так что, когда маэстро, сияя, как ангел в облаках, правда, в берете и черных очках, делал руками, одетыми в белые перчатки, свои пассы среди лучей-струн, модулируя световые потоки, умная электроника оглашала горы музыкой, о которой не мечтал и Орфей.

Конечно, было бы интересно создать что-либо подобное, хотя и не в таких грандиозных масштабах. Пусть первые шаги будут более скромными, но все-таки можно что-то попробовать и, как говориться, войти в курс дела… А там, «чем черт не шутит» ведь творчество границ не имеет. Для начала познакомимся с автоматом световых эффектов, основу которого составляют перемещаемые в пространстве лучи лазера.

Лазерный эффект Мастер КИТ NK300

Устройство (рис. 140, а) монтируется на печатной плате размером 100x74 мм. Здесь располагаются два микроэлектродвигателя (М), лазер и электронный блок управления.

На валах двигателей закреплены небольшие зеркальца. Плоскость зеркал составляет небольшой угол с плоскостью перпендикулярной осям двигателей. Луч лазера попадает на первое зеркальце под определенным углом к оси двигателя, на некотором расстоянии от центра вращения, и, отражаясь от него, аналогично попадает на второе зеркальце. При вращении двигателей выходящий из устройства луч регулярно описывает в пространстве достаточно причудливую траекторию. Вид узоров, возникающих на стенах, потолке и в окружающем воздухе (при наличии в нем рассеивателей, например, пыли или дыма), зависит от настройки системы (рис. 140, б).

Рис. 140. Лазерный эффект Мастер КИТ NK300:

а — схематический вид устройства; б — лазерные узоры

Еще в прошлом веке в самых разнообразных устройствах широко использовалось перемещение луча света зеркалами. Достаточно вспомнить зеркальный гальванометр, шлейфовые осциллографы и самописцы, первые системы «механического» телевидения. Сейчас все это выглядит анахронизмом, хотя и в современных видеопроекторах используется специальная матрица из микрозеркал.

Но как же все-таки образуется конкретный световой узор и как им управлять? Для того чтобы разобраться в этом, можно начертить на листе бумаги, как ведет себя луч света, отраженный вначале только от первого вращающегося как бы с угловым биением, зеркальца. Достаточно лишь вспомнить элементарные законы геометрической оптики: «угол падения равен углу отражения, и лучи, падающий и отраженный, а также перпендикуляр, восстановленный из точки падения, лежат в одной плоскости». Вот только в нашем случае эта плоскость будет вращаться с угловым биением по отношению к плоскости, перпендикулярной оси двигателя.

Можно провести и нехитрый эксперимент, если сохранился старый электропроигрыватель. На его диске под небольшим углом следует закрепить (скотчем или пластилином) зеркальце, которое надо осветить (не обязательно лазером). Приведя диск во вращение, увидим на потолке световой «зайчик», бегающий по кругу. Теория, использующая геометрическую оптику, даст тот же результат.

Теперь необходимо сделать второй шаг: эту светящуюся окружность надо направить под некоторым углом на второе, вращающееся также с биением зеркальце. Не знаю, удастся ли вам сделать соответствующие пространственные построения или провести натурный опыт, добавив еще один (перевернутый вверх тормашками) проигрыватель или вентилятор. Значительно целесообразнее смоделировать работу этого устройства на компьютере.