СИ-БИ - ТЕХНИКА СВЯЗИ

         

Датчик колебаний кузова.


(Тимофеев С., Радио, 1996, № 10, с. 46)

Автомобильная охранная система редко обходится без датчика колебаний кузова.

Принципиальная схема одного из них показана на рис. 130, а. Здесь РА1 - микроамперметр М476/1 с утяжеленной стрелкой - чувствительный элемент датчика: при колебаниях стрелки на рамке прибора, перемещающейся в магнитном поле, возникает электрическое напряжение.

Корпус микроамперметра вскрывают по склейке острым лезвием. На конец стрелки надевают и аккуратно обжимают плоскогубцами небольшой груз - отрезок трубчатого припоя длиной 3...5 мм и диаметром 3 мм. На концы шкалы наклеивают демпферы-ограничители - кубики 5х5х5 мм, вырезанные из поролона. Проделав все это, склейку восстанавливают и микроамперметр готов к работе в новом своем качестве.


Рис. 130. Датчик колебаний кузова автомобиля

В автомобиле микроамперметр-датчик. крепят так, чтобы ось качания стрелки была расположена вдоль автомобиля, ее утяжеленный конец «смотрел» вниз.

Для усиления сигнала, снимаемого с рамки микроамперметра и приведения его к цифровому стандарту, служит аналого-цифровой компаратор DA1. Пороговое напряжение на нем выставляют резистором R3. Это делается для того, чтобы исключить реакцию датчика на малые колебания кузова, не имеющие криминальной первопричины. В зависимости от положения движка резистора R3 относительно точки максимальной чувствительности датчика компаратор будет реагировать на входной сигнал по-разному (см. осциллограммы U0вых и U1вых на рис. 130, б).

Ток, потребляемый датчиком при +Uпит=5 В, не превышает 1,5 мА. По энергоэкономичности предпочтительнее режим, соответствующий осциллограмме U1вых.

Два телефона на одной линии.


(МармыцкийС., Радио, 1997, №1, с. 35)

Если два телефонных аппарата (ТА), установленных, например, в разных комнатах, подключить к одной линии так, как это показано


Рис. 150. Два телефона на одной линии

на рис. 150, то они приобретают определенную независимость параллельная их работа оказывается невозможной.

Ключевую роль играют в этом стабилитроны VD1 и VD3, напряжение стабилизации которых должно быть ниже напряжения, возникающего в свободной телефонной линии, и выше напряжения в занятой линии.

Трубка, снятая с аппарата ТА1, открывает стабилитрон VD1 и, соответственно, тиристор VS1, подключая тем самым к сети именно этот телефонный аппарат. Это подключение снижает напряжение в линии с 60 В до 8...15 В и блокирует тем самым работу аппарата ТА2, поскольку такое напряжение будет уже недостаточным для пробоя стабилитрона VD3 и, соответственно, включения тиристора VS2.

Диоды VD2 и VD4 - любые кремниевые с обратным напряжением не менее 100 В и прямым током не менее 50 мА - защищают тиристоры от обратного тока через управляющий электрод во время прохождения сигнала вызова.

Стабилитроны VD1 и VD3 - любые маломощные с напряжением стабилизации 30...45 В. Такой стабилитрон можно составить из 3-4-х низковольтных стабилитронов.

Еще один телефонный усилитель.


(Порошенко А., Радио, 1998, №3. с.43)

Громкость телефонной передачи можно увеличить, если вмонтировать в трубку телефона усилитель, принципиальная схема которого показана на рис. 135.

Здесь: VT1 - любой p-n-p транзистор серии МП; постоянные резисторы - МЛТ-0,125, переменный - от малогабаритного приемника; конденсатор С1 - К50-3, С2 - К50-6. Диодный мост можно составить и из других диодов, но обязательно германиевых.

Размещение этих элементов на печатной плате показано на рис. 136. Конденсатор С2 монтируют в положении «лежа».

Источником питания усилителя служит сама телефонная линия.


Рис. 135. Телефонный усилитель


Рис. 136. Печатная плата усилителя

ИЛЛЮСТРИРОВАННЫЙ ОБЗОР ЖУРНАЛЬНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ


В этот раздел отобраны наиболее интересные, по мнению составителя, конструкции других авторов. Три металлоискателя на микросхемах Светотелефон на ИК лучах Датчик колебаний кузова

Эхолот рыболова-любителя Управляемый делитель на p-i-n диодах Предварительный делитель частоты Еще один телефонный усилитель Ультразвуковой автосторож «Люстра Чижевского» - своими руками Электронный предохранитель Стоп-сигнал под надежным контролем Ультразвук против грызунов Шпионские страсти Световой сигнализатор телефонных звонков Простой автосторож Защита трансформатора от повышенного напряжения сети Два телефона на одной линии Устройство тонального вызова для радиостанций

Эхолот рыболова-любителя.


(Войцехович В., Федорова В.. Радио. 1988, №10, с. 32...36)

Не только рыболова, конечно. Электронный эхолот может быть полезен при самых разных подводных работах.

Эхолот может быть изготовлен в двух вариантах: с пределами измерения глубины до 9,9 м (в его табло - два люминесцентных индикатора) и 59,9 м (три индикатора). Прочие их характеристики одинаковы: инструментальная погрешность - не более ±0,1 м, рабочая частота - 170...240 кГц (зависит от резонансной частоты излучателя), мощность в импульсе - 2,5 Вт. Ультразвуковой излучатель он же и приемник эхосигнала - пластина из титаната бария диаметром 40 и толщиной 10 мм. Источник питания эхолотов - батарея типа «Корунд». Потребляемый ток - не более 19 и 25 мА (соответственно, в эхолотах для малых и больших глубин). Габариты эхолотов - 175х75х45 мм, масса - 0,4 кг.

Структурная схема, поясняющая работу эхолота, показана на рис. 131. Тактовый генератор G1 управляет взаимодействием узлов прибора и обеспечивает его работу в автоматическом режиме. Генерируемые им короткие (0,1 с) прямоугольные импульсы повторяются каждые 10 с. Своим фронтом эти импульсы устанавливают цифровой счетчик РС1 в нулевое состояние и закрывают приемник А2, делая его нечувствительным к сигналам на время работы передатчика.


Рис. 131. Структурная схема эхолота

Спадом тактовый импульс запускает передатчик А1 и излучатель BQ1 излучает в направлении дна короткий (40 мкс) ультразвуковой зондирующий импульс. Одновременно открывается электронный ключ S1 и колебания образцовой частоты от генератора G2 поступают на счетчик РС1.

По окончании работы передатчика приемник А2 открывается и приобретает нормальную чувствительность. Эхосигнал, отраженный от дна, принимается тем же BQ1 и закрывает ключ S1. Измерение закончено, на индикаторах счетчика РС1 высвечивается измеренная глубина*.

Очередной тактовый импульс вновь переведет счетчик РС1 в нулевое состояние и процесс повторится.

Принципиальная схема эхолота с пределом измерения глубины 59,9 м изображена на рис. 132.
Его самовозбуждающийся на частоте ультразвукового излучателя BQ1 передатчик выполнен на транзисторах VT8, VT9. Включением-выключением передатчика управляет модулятор - ждущий одновибратор (VT11, VT12 и др.), подающий через свой ключ (VT10) питание на передатчик в течение 40 мкс. Транзисторы VT1, VT2 в приемнике усиливают принятый пьезоэлементом BQ1 эхосигнал, транзистор VT3 детектирует их, а транзистор VT4 усиливает продетектированный сигнал. На транзисторах VT5, VT6 собран одновибратор, обеспечивающий постоянство параметров выходных импульсов и порога чувствительности приемника. От прямого воздействия импульсов передатчика приемник защищается диодным ограничителем (R1, VD1, VD2). В приемнике применено принудительное выключение одновибратора приемника с помощью транзистора VT7. На его базу через диод VD3 поступает положительный тактовый импульс и заряжает конденсатор С8. Открываясь, транзистор VT7 соединяет базу транзистора VT5 одновибратора приемника с «+» источника питания, предотвращая тем самым возможность его срабатывания от приходящих импульсов. По окончании тактового импульса конденсатор С8 разряжается через резистор R18, транзистор VT7 постепенно закрывается, и одновибратор приемника обретает нормальную чувствительность. Цифровая часть эхолота собрана на микросхемах DD1-DD4. В ее состав входит ключ (DD1.1), управляемый RS-триггером (DD1.3, DD1.4). Импульс начала счета поступает на триггер от модулятора передатчика через транзистор VT16, окончания - с выхода приемника через транзистор VT15. Генератор импульсов образцовой частоты (7500 Гц) собран на элементе DD1.2. Цепью R33, L1 он вводится в режим линейного усилителя, что создает условия для его возбуждения на частоте, зависящей от параметров контура L1 С 18. Точно на частоту 7500 Гц генератор выводят подстройкой L1. Сигнал образцовой частоты через ключ поступает на трехразрядный счетчик DD2-DD4. В нулевое состояние его устанавливает фронт тактового импульса, поступающий через диод VD4 на R-входы этих микросхем. Тактовый генератор собран на транзисторах VT13, VT14.


Частота следования импульсов зависит от постоянной времени R28-C15. Нити накала люминесцентных индикаторов HG1-HG3 питаются от преобразователя напряжения, выполненного на транзисторах VT17, VT18 и трансформаторе Т2. Кнопка SB1 («Контроль») служит для проверки работоспособности устройства. При ее нажатии на ключ VT15 поступает закрывающий импульс и на табло эхолота появится какое-то случайное число. Через некоторое время тактовый импульс перезапустит эхолот, и, если он исправен, на табло возникнет число 88.8. Все резисторы в эхолоте - типа МЛТ, конденсаторы - КЛС, КТК и К53-1. Транзисторы КТ312В и ГТ402И можно заменить на любые другие этих серий, МП42Б - на МП25„ КТ315Г - на КТ315В. Микросхемы серии К176 можно заменить на эквивалентные из серии К561. Если эхолот предполагается использовать на глубинах до 10 м, микросхему DD4 и индикатор HG3 можно не устанавливать. Обмотки трансформатора Т1 намотаны проводом ПЭЛШО 0,15 на каркасе диаметром 8 мм с ферритовым (600НН) подстроечником диаметром 6 мм. Длина намотки - 20 мм. Обмотка I содержит 80 витков с отводом от середины, обмотка II - 160 витков. Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом (3000НМ) кольце типоразмера К16х 10х4,5 Обмотка I содержит 2х180 витков провода ПЭВ-2 0,12, обмотка II - 16 витков провода ПЭВ-2 0,39.


Рис. 132. Принципиальная схема эхолота Катушка L1 (1500 витков провода ПЭВ-2 0,07) намотана между щечками на каркасе диаметром 6 мм. Диаметр щечек - 15, расстояние между ними - 9 мм. Подстроечник - из карбонильного железа (от броневого магнитопровода СБ-1а). К посеребренным плоскостям пластины излучателя сплавом Вуда припаивают тонкие выводы. Излучатель собирают в алюминиевом стакане диаметром 45...50 мм (донная часть корпуса оксидного конденсатора). Его высоту - 23...25 мм - уточняют при сборке. В центре дна стакана сверлят отверстие под штуцер, через который будет выведен коаксиальный кабель длиной 1...1,25 м, соединяющий ультразвуковую головку с электронной частью эхолота. Пластину излучателя приклеивают клеем 88-Н к диску из мягкой микропористой резины толщиной 10 мм.


При монтаже оплетку кабеля припаивают к штуцеру, центральный проводник - к выводу обкладки, приклеенной к резиновому диску, вывод другой обкладки излучателя - к оплетке кабеля. Собранный таким образом излучатель вдвигают в стакан. Поверхность пластины излучателя должна быть ниже кромки стакана на 2 мм. Стакан закрепляют строго вертикально и заливают до края эпоксидной смолой. После ее затведения торец излучателя шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой до получения гладкой плоской поверхности. К свободному концу коаксиального кабеля припаивают ответную часть разъема X1. Для налаживания эхолота потребуется осциллограф и цифровой частотомер. Включив питание, проверяют работоспособность счетного устройства: если оно исправно, то индикаторы должны высвечивать число 88.8. Работу передатчика проверяют осциллографом, работающим в режиме ждущей развертки. Его подключают к обмотке II трансформатора Т1. С приходом каждого тактового импульса на экране осциллографа должен появляться радиочастотный импульс. Подстройкой трансформатора Т1 (грубо - подбором емкости конденсатора С 10) добиваются максимальной его амплитуды. Амплитуда радиоимпульса на пьезоизлучателе должна быть не меньше 70 В. Для настройки генератора образцовой частоты потребуется частотомер. Его подключают через резистор сопротивлением 5,1 кОм к выходу (выв. 4) элемента DD1.2 и, изменяя положение подстроечника в катушке L1 (грубо - изменением емкости конденсатора С18), выставляют нужные 7500 Гц. Приемник и модулятор настраивают по эхосигналам. Для этого излучатель прикрепляют резиновым жгутом к торцовой стенке пластмассовой коробки размером 300х100х100 мм (для устранения воздушного зазора это место смазывают техническим вазелином). Затем коробку заполняют водой, выпаивают из приемника диод VD3 и присоединяют к выходу приемника осциллограф. Критерием правильной настройки приемника, модулятора и качества ультразвукового излучателя является число наблюдаемых на экране эхо - сигналов, возникающих вследствие многократных отражений ультразвукового импульса от торцовых (разнесенных на 300 мм) стенок коробки.Для увеличения видимого числа импульсов подбирают резисторы R2 и R7 в приемнике, конденсатор С 13 в модуляторе и подстраивают трансформатор Т1. Вернув на место диод VD3, приступают к регулировке задержки включения приемника. Она зависит от сопротивления резистора R18. Этот резистор заменяют переменным на 10 кОм и находят такую его величину, при которой на экране осциллографа исчезают первые два эхосигнала. Это сопротивление и должен иметь резистор R18. После настройки число эхосигналов на экране осциллографа должно быть не меньше 20. Для измерения глубины водоема нижнюю часть ультразвуковой головки погружают в воду на 10...20 мм. Лучше иметь для нее специальный поплавок. *) Ее расчет прост: при скорости распространения звука в воде 1500 м/с, за 1/7500 с фронт сигнала, проделывающего двойной путь, переместится на 0,2 м; и, соответственно, младшая единица на табло счетчика будет соответствовать глубине 0,1 м.

Электронный предохранитель.


(Флавицкий А., Радио, 1994, № 7, с. 35)

На рис. 141 показана принципиальная схема электронного предохранителя, способного мгновенно отключить нагрузку при увеличении потребляемого ею тока выше установленного предела.

Силовая часть устройства состоит из диодного моста VD1-VD4, в диагональ которого включен тиристор VS1. Если фотодиод в оптопаре U1 освещен светодиодом, то в начале каждого полупериода


Рис. 141. Электронный предохранитель

на управляющем электроде тиристора возникает напряжение, достаточное для его включения, и цепочка диодный мост-тиристор будет проводящей. Если фотодиод в оптопаре останется неосвещенным, тиристор VS1 будет закрыт и в цепи, связывающей электрическую сеть с нагрузкой, образуется разрыв. Предохранитель включают кнопкой SB1. В момент ее замыкания тиристор VS2 закрывается, но предохранитель остается выключенным (цепь питания светодиода оптрона остается зашунтированной), и лишь при размыкании SB1 напряжение сети будет подано на нагрузку. Это позволяет избежать порчи предохранителя при попытке включить его при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Для отключения нагрузки вручную нужно лишь нажать кнопку SB2. Тиристор VS1 и диоды VD1-VD4 устанавливают на алюминиевые пластины-теплоотводы 50х80х5 мм. Резистор R10 - отрезок провода ПЭВ-1 0,6 длиной около двух метров (или более короткий, если взять провод высокого удельного сопротивления - манганин, константан и др.).

Конденсатор С1 - К73-17; С2 и С3 - К50-6. Диоды VD1-VD4 можно заменить на Д232, Д233, Д247, КД203, КД206 и др., имеющие обратное напряжение не ниже 400 В и рабочий ток не менее 10 А. Стабилитрон Д814Д можно заменить на Д814Г, Д813, Д811, КС213 другие с напряжением стабилизации 10...12 В. Тиристор КУ101 (VS2) может иметь любой буквенный индекс, а тиристор КУ202 (VS1) - индексы К или Н. Транзистор VT1 - любой маломощный кремниевый структуры n-p-n - из КТ361, КТ209, КТ201, КТ502, КТ3107 и др.

Порог срабатывания предохранителя IсрЈ10 А изменяют подбором резистора R10, его сопротивление должно быть R10(0м)@1,3/Iср (А).

При эксплуатации электронного предохранителя нужно иметь в виду, что при включении в сеть некоторых приборов возникает начальный бросок тока (стартовый ток электродвигателя, ток холодной лампы накаливания и др.), способный вызвать его срабатывание. В таких случаях либо повышают токовый порог Iср предохранителя, либо тем или иным способом увеличивают его инерционность (например, увеличением емкости конденсатора СЗ). И то и другое имеет свои минусы. Лучше принять меры к уменьшению самих бросков тока*, наносящих вред прежде всего самой нагрузке, приводящих к ускоренному ее износу.

*) «Мягким» включениеим электроламп, разного рода ограничителями пусковых токов и др.

«Люстра Чижевского» - своими руками.


(Иванов Б., Радио, 1997, №1, с. 36, 37)

То, что воздух в наших жилых и производственных помещениях отличается от естественной воздушной среды, общеизвестно. Но не только загрязнением. Измерения показали, что если в воздухе лесных массивов и лугов содержится от 700 до 1500 отрицательных аэронов в одном кубическом сантиметре (иногда до 5000 ион/см^3), то в жилых помещениях их концентрация снижается подчас до 25 ион/см^3. Что, как выясняется, вовсе небезразлично для здоровья человека - ряд наших недомоганий связан именно с этим дефицитом.

В 20-х годах на важность аэроионного состава воздуха обратил внимание Александр Леонидович Чижевский (1897-1964), предложивший и способ его нормализации. Автор настоящей работы - Борис Сергеевич Иванов - занимается внедрением аэроионной техники в наш быт уже многие годы. Мы знакомим читателя с «люстрой Чижевского» его конструкции.

Основные узлы аэроионизатора - электроэффлювиальная «люстра» и преобразователь напряжения. В названии «люстры» отражен процесс образования аэроионов (эффлювий - истечение): с заостренных частей люстры с большой скоростью, обусловленной высоким напряжением, стекают электроны. «Налипая» на молекулы кислорода, они уходят от места своего образования, оказываятем самым влияние на аэроионный состав воздушной среды всего помещения.

От конструкции «люстры», размеров тех или иных ее деталей зависит эффективность работы аэроионизатора. Сделать ее «лучше», конечно, можно, но вот оценить результат - аэроионный состав излучаемого, его энергетику - вряд ли удастся.

Основа «люстры» - легкий металлический обод (например, обычное гимнастическое кольцо «хула-хуп») диаметром 750...1000 мм, на котором натягивают взаимно перпендикулярно с шагом 35...45 мм оголенные или облуженные медные провода диаметром 0,6... 1,0 мм. Эта клетчатая сетка, провисая, образует часть сферической поверхности (см. рис. 139). К узлам сетки припаивают иглы длиной не более 50 мм и толщиной 0,25...0,5 мм, например, булавки с колечком на конце. Остро заточенный кончик иглы увеличивает рабочий ток «люстры» и уменьшает выход нежелательных здесь озона и окислов азота.

Под углом 120° к ободу «люстры прикреплены три медных провода диаметром 0,8...1,0 мм, которые спаивают между собой над




Рис. 139. Конструкция "люстры Чижевского" центром обода. К этой точке будет подведено высокое напряжение, она же, связанная через изолятор с потолком или специальным кронштейном, будет и точкой подвеса «люстры». В качестве подвеса-изолятора можно взять рыболовную леску диаметром 0,5...0,8 мм. Ее длина должна быть не менее 150 мм. К «люстре» подключают «-» источника питания напряжением не менее 25 кВ. Только при таком напряжении обеспечивается достаточная «живучесть» аэроионов, сохраняется их способность проникать и в легкие человека. Для помещений большого объема, например, спортивных залов, напряжение на «люстре» может достигать и 40...50 кВ (обязательное условие - отсутствие коронного разряда, который легко обнаружить по запаху озона). Принципиальная схема высоковольтного преобразователя, прошедшего всестороннюю и многолетнюю проверку, приведена на рис. 140. Во время положительного полупериода сетевого напряжения через резистор R1, диод VD1 и первичную обмотку трансформатора Т1 заряжается конденсатор С1. Тиристор VS1 при этом закрыт, так как отсутствует ток через его управляющий электрод (падение напряжения на диоде VD2 в этом режиме мало по сравнению с напряжением открывания тиристора).

Рис. 140. Высоковольтный преобразователь для питания "люстры" При отрицательном полупериоде диоды VD1 и VD2 закрываются и между катодом и управляющим электродом тиристора возникает напряжение, достаточное для его открывания. Это ведет к тому, что конденсатор С1 разряжается через первичную обмотку трансформатора Т1 и на его повышающей обмотке возникает «пачка» двуполярных, быстро уменьшающихся по.амплитуде импульсов (колебательный процесс обусловлен здесь малыми потерями). Этот процесс повторяется в каждом периоде сетевого напряжения. Умножитель напряжения - диоды VD3-VD6, конденсаторы С2-С5 - выполнен здесь по классической схеме. Резистор R1 может быть составлен из трех параллельно соединенных резисторов МЛТ-2 3 кОм, a R3 - из трех-четырех последовательно соединенных МЛТ-2 общим сопротивлением 10...20 МОм*.


Резистор R2 - МЛТ-2. Диоды VD1, VD2 могут быть и другими - с током не менее 300 мА и обратным напряжением не ниже 400 В (VD1) и 100 В (VD2). Диоды VD3-VD6 можно заменить на КЦ201Г(Д, Е). Конденсатор С1 - типа МБМ на напряжение 250 В, СЗ-С5 - ПОВ на напряжение не ниже 10 кВ, С2 - ПОВ на напряжение не менее 15 кВ. Тиристор VS1 - КУ201К(Л), КУ202К(Н). Трансформатор Т1 - катушка зажигания Б2Б (на 6 В) от мотоцикла. Аэроионизатор монтируют так, как это принято в высоковольтных аппаратах - на изоляторах с хорошими поверхностями, с достаточно большими расстояниями между полюсами, гладкими пайками и т.п. Аэроионизатор в наладке не нуждается. Изменить напряжение на его выходе можно подбором резистора R1 или конденсатора С1. Простейший индикатор нормальной работы аэроионизатора - вата: небольшой ее кусочек должен притягиваться к «люстре» с расстояния 50...60 см. Для проверки напряжения на «люстре» можно воспользоваться, конечно, и электростатическим вольтметром. В бытовых «люстрах» рекомендуется установить напряжение в пределах 30...35 кВ. При работе аэроионизатора не должно быть никаких посторонних запахов (признаков появления озона и окислов азота), это особо оговаривал Чижевский. О технике безопасности. Хотя ток, возникающий при случайном прикосновении к «люстре», очень мал и сам по себе опасности не представляет, но большого удовольствия такой разряд, конечно, не доставит. А падение с высоты после удара им может иметь и вполне реальные последствия. Поэтому при каких-либо работах с «люстрой» ее необходимо не только отключить от сети (оба провода), но, замкнув высоковольтный вывод преобразователя на общий провод, разрядить все конденсаторы. Автор рекомендует «принимать ионы» следующим образом: расстояние от «люстры» - 1...1.5 м, время 30...50 мин. И так - ежедневно, лучше - перед сном. *) При замыкании «люстры» к резистору R3 будет приложено полное выходное напряжение преобразователя и составляющие его резисторы могут быть пробиты (предельно допустимое напряжение для резистора МЛТ-2 - 750 В).Здесь был бы предпочтительнее высоковольтный резистор - например, КЭВ-5.

Предварительный делитель частоты.


(Головач С., Радио, 1997, Ns11, с. 57, 58)

Частотомеры, выполненные в КМОП-технике, имеют существенный недостаток - предельная частота измерения не превышает в них, как правило, нескольких мегагерц*. Делитель частоты, принципиальная схема которого приведена на рис. 134, позволит значительно расширить частотный диапазон таких частотомеров.

На ЭСЛ-элементах DD1.1, DD1.2, переведенных в линейный режим работы резисторами R3 и R5, и транзисторе VT1 собран широкополосный усилитель-ограничитель (в ограничителе - диоды VD1, VD2) с коэффициен- том усиления-около 36. Делитель частоты выполнен на двух быстродействующих десятичных счетчиках DD2 (ЭСЛ) и DD3 (ТТЛ).

Форсированный запуск транзистора VT1 по базе и эмиттеру увеличивает крутизну фронтов низкочастотных сигналов и компенсирует спад усиления в DD1.1, DD1.2, начинающийся с 130...150 МГц.

Цепь питания каждой микросхемы должна быть заблокирована конденсатором емкостью 0,047 мкФ (на схеме не показаны).

В делителе можно применять любые резисторы и конденсаторы. Их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 20%. Переключатель SA1 - П2К.


Рис. 134. Делитель частоты 1:100, fmax=250 Мгц

Диоды должны быть германиевыми: вместо Д9Б подойдут любые из Д9, а также Д18, Д20, ГД507А; вместо Д311 - Д312 и Д310. Транзистор КТ326Б может быть заменен на КТ326БМ или любым из КТ337, КТ347, КТ363, КТ3109.

В усилителе-ограничителе можно использовать микросхемы К500ЛМ101, К500ЛМ102, К500ЛМ109.

Наладка делителя сводится к подбору резисторов R3 и R5. Подав на частотомер синусоидальный сигнал с частотой 1 МГц, амплитудой 100 мВ и контролируя сигналы на выходах элементов DD1.1, DD1.2 осциллографом, добиваются симметричного их ограничения.

Сопротивление резистора R1 должно быть равно волновому сопротивлению подводящего кабеля.

Основные параметры делителя

Коэффициент деления 1:100
Полоса частот 0,5...250 МГц
Чувствительность 30 мВ
Входное сопротивление 50; 75 Ом
Напряжение питания 4,2...5,8 В
Потребляемый ток 47 мА

*) Становится высокочастотной и КМОП-техника. Так, в микросхемах серии КР1554 время переключения логического элемента составляет б... 10 нс, а максимальная частота сигналов на входах счетчиков, регистров, других автоматных микросхем может достигать 140 МГц (см. «Радио», 1995, № 9, с. 62).



Простой автосторож.


(Милкин В., Радио, 1995. № 11, с. 39)

Автосторож замечателен своим поведением. При любых манипуляциях с автомобилем, предшествующих запуску двигателя, он ничем себя не выдает. Но как только двигатель будет запущен, зазвучит сигнал тревоги.


Рис. 147. Автосторож

Принципиальная схема сторожа, приведенная на рис. 147, чрезвычайно проста. Здесь G1 - электрогенератор автомобиля; НА1 - клаксон или специальный ревун; SA1 - тумблер включения - выключения сторожа; VD1 - мощный диод (прямой ток не менее 25 A); GB1 - аккумулятор автомобиля.

Шпионские страсти.


(Макаров Д., Радио, 1995. №3, с. 41)

Отметим в этой публикации остронаправленный микрофон. Он состоит из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм, собранных в пакет, параболического рефлектора, в фокусе которого помещен микрофон, и высокочувствительного усилителя звуковой частоты (рис. 145).

Длина трубки определяет ее резонансную частоту. Длине первой (550 мм) соответствует частота 300 Гц; второй (400 мм) - 412 Гц; третьей (300 мм) - 550 Гц; четвертой (200 мм) - 825 Гц; пятой (150 мм) - 1100 Гц; шестой (100 мм) - 1650 Гц; седьмой (50 мм) - 3300 Гц. Таким образом оказывается перекрытым весь «разговорный» спектр человеческой речи.

Рефлектор выполняет здесь функцию своего рода акустического сумматора, собирающего сигналы резонаторов. Но их суммирование может быть выполнено и без рефлектора. Достаточно снабдить миниатюрным микрофоном каждый резонатор, а их сигналы просуммировать электрически - так, например, как это делают в звукозаписи, «собирая» сложную фонограмму. К тому же, устанавливая разное усиление в каждом из каналов, нетрудно привести амплитудо-частотную характеристику микрофона к дающей наилучшую разборчивость принимаемого сигнала.


Рис. 145. Остронаправленный микрофон

N

1

2

3

4

5

6

7

L,MM

550

400

300

200

150

100

50

F,Гц

300

412

550

825

1100

1650

3300



Стоп-сигнал под надежным контролем.


(Чуйкин А., За рулем, 1995, № 9, с. 80)


Рис. 142. Контроль стоп-сигнала

На рис. 142 приведена принципиальная схема устройства, информирующего водителя о включении ламп стоп-сигнала при торможении автомобиля.

Контрольная лампа, которую устанавливают на щитке, включится, очевидно, лишь в том случае, если Ur2 - напряжение на резисторе R2 - превысит Uотс =0,5...0,6 В - напряжение отсечки кремниевого транзистора VT1. При R2=0,3 Ом и общем токе в лампах стоп-сигнала I=3,5 А (на самом деле несколько меньше из-за падения напряжения на резисторе R2) Ur2=I·R2@1 В, и в цепи база-эмиттер транзистора VT1 возникнет ток Iбэ=(Ur2-Uост)/R1 =0,02...0,025 А. А поскольку коэффициент усиления по току транзистора КТ816Г h21э=25, то возникающий в нем коллекторный ток Iк=Iбэ·h21э=0,5...0,625 А обеспечит питание индикаторной лампы HL3, тоже, конечно, 12-вольтной.

Заметим, что контрольная лампа HL3 не включится, если выйдет из строя лишь одна из ламп стоп-сигнала - HL1 или HL2. Падение напряжения на резисторе R2 в этом случае будет меньше напряжения отсечки транзистора VT1.

Светотелефон на ИК лучах.


(Поляков В., Радио, 1984, №12, с. 33...36)

Для инфракрасного излучения воздушная среда представляет собой своеобразный фильтр, о прозрачности которого можно судить по спектрограмме, показанной на рис. 128. Для волн «ближнего» ИК излучения - l=0,8...1,3 мкм - ее прозрачность остается достаточно высокой.

До самых недавних пор использование ИК диапазона для нужд связи сдерживалось отсутствием легко модулируемых излучателей. С появлением ИК диодов это препятствие исчезло.

На рис. 129 показана принципиальная схема приемопередатчика, работающего на длине волны 0,95 мкм ( lmax ИК диода АЛ107Б).

Как выяснилось, ИК диоды неплохо работают и в качестве приемников инфракрасного излучения. В этом случае питание на диод не подают: при засветке p-n перехода на нем возникает ЭДС, зависящая от его освещенности. Такая обратимость ИК диода позволяет существенно упростить оптико-механическую часть аппарата.

Поскольку входное сопротивление усилителя, снимающего сигнал с ИК диода, работающего на прием, должно быть достаточно большим, первый его каскад выполнен на полевом транзисторе VT1. Основное усиление сигнала происходит в усилителе, собранном на биполярных транзисторах VT2-VT4. Его коэффициент усиления Кu@10000.


Рис. 128. Поглощение ИК излучения в воздухе

Выходной каскад усилителя, выполненный на транзисторах VT5-VT8, обеспечивает раскачку динамической головки ВА1 на приеме и достаточную амплитуду колебаний тока в ИК диоде в режиме передачи. При переходе на передачу (переключатель S1 на рис. 129 показан в положении «прием») динамическая головка подключается ко входу усилителя


Рис. 129. Принципиальная схема ИК телефона

и используется в качестве микрофона. Усиленный в тракте VT2-VT8 сигнал вводится в ИК диод в виде тока звуковой частоты. Его уровень будет зависеть, очевидно, от напряжения на выходе усилителя и сопротивления резистора R8. Излучение ИК диода линейно связано с этим током и будет отслеживать его даже на самых высоких телефонных частотах (ИК диоды обладают достаточно высоким быстродействием).

Очень важным узлом ИК трансивера является его оптическая система.
В качестве линзы, концентрирующей световой поток на ИК диоде в режиме приема и «сжимающей» его расходящееся излучение (~40°) в узкий луч в режиме передачи, используется линза от конденсора фотоувеличителя, имеющая диаметр D=70 мм и фокусное расстояние F=85 мм. Отношение D/F@1 рекомендуется сохранять, применяя и какие-либо другие линзы. Не рекомендуется использовать здесь так называемую просветленную оптику. Она просветлена лишь для спектра 0,4...0,7 мкм*. Конструируя оптическую систему, принимают все меры к минимизации паразитной подсветки ИК диода. Пространство между диодом и линзой нужно наглухо закрыть коническим светонепроницаемым кожухом, а внешнюю подсветку линзы уменьшить надвинутой на нее блендой. Бленду можно изготовить из отрезка пластиковой или металлической тубы, имеющей внутренний диаметр чуть больше D. Она должна быть возможно более длинной, во всяком случае не менее 2D. Внутреннюю поверхность бленды следует зачернить; лучше, если это покрытие будет матовым. О других деталях ИК трансивера. Динамическая головка ВА1 - типа 0,1ГД-6, но можно взять и любую другую, имеющую сопротив- ление звуковой катушки в пределах 6...16 Ом. Транзисторы VT2- VT4 - практически любые структуры n-p-n - КТ315, КТ3102 и др. Резисторы R2, R3, R5...R11 - типа МЛТ; R1 - С3-14 или КИМ; R4 - подстроечный или регулировочный любого типа. Источник питания ИК телефона должен быть способен отдать ток 100 мА. Для наладки прибора потребуется авометр. Включив аппарат на прием, измеряют напряжение Uk на коллекторах транзисторов VT7, VT8. Нужное здесь Uk=+1,5 В получают, изменяя сопротивление резистора R10. Затем проверяют напряжения на истоке транзистора VT1 (+1 В) и его стоке (+2 В). Этот режим устанавливают, изменяя сопротивление резистора R3. Теперь, направив телефон на освещенный предмет, можно услышать шум, а если свет электрический, то и фон переменного тока. Уличные фонари в вечернее время прослушиваются таким образом с расстояния в несколько сотен метров. Переключив трансивер на передачу, измеряют ток в ИК диоде (чтобы не рвать цепь - по падению напряжения на резисторе R8).


Он должен быть в пределах 30...40 мА, максимум - 50 мА. Его регулируют подбором резистора R8. В заключение измеряют ток, потребляемый трансивером в режиме дежурного приема (10 мА) и при появлении сигнала корреспондента (до 30...40 мА при большой его громкости). В режиме передачи потребляемый трансивером ток должен быть 30...40 мА. Если нет перемодуляции, то он не будет зависеть от громкости сказанного в микрофон. Нужный уровень модуляции выставляют подбором резистора R7. Для дальнейших экспериментов потребуется второй ИК телефон. Если расстояние между аппаратами невелико, то при приеме усилитель может перегружаться, что скажется на качестве передачи (в приемнике нет АРУ). В этом случае нужно так или иначе уменьшить уровень ИК несущей. Можно, например, задиафрагмировать линзу одного из аппаратов кольцом из черной бумаги. Поскольку ширина диаграммы направленности ИК телефона близка к 1,5°, наводка их друг на друга представляет определенные трудности. Полезно снабдить аппараты хотя бы простыми визирами. Лучшей наводке будет соответствовать наибольшая громкость принимаемого сигнала. В дневное время дальность ИК линии связи достигает нескольких сотен метров. Ее ограничивает посторонняя засветка (прежде всего светлый фон за корреспондентом), увеличивающая уровень шума на приеме. В вечернее и ночное время она возрастает до 1,5 км. *) Лучше, почти без потерь, фокусируют ИК излучение зеркала с внешним напылением.

Световой сигнализатор телефонных звонков.


(Долгов О., Радио, 1995, № 3, с. 55)

Телефонный звонок, исчезающий в шумах помещения или вообще не воспринимаемый плохо слышащим человеком, можно продублировать световым сигналом.

На рис. 146 приведена принципиальная схема светового сигнализатора. При положительных полуволнах вызывного сигнала (его амплитуда может достигать Uвс=80...100 В) диод VD1 закрыт, в цепи база-эмиттер транзистора VT1 возникает ток Uвс/R1@4...5 мА, открывающий его и транзистор VT2 до насыщения, и включенная в цепь коллектора VT2 лампа накаливания HL1 (напряжение 12В, ток - до 1 А) начинает ярко светиться. Для питания такого сигнализатора потребуется, конечно, довольно мощный источник. Например, аккумуляторная батарея 10НКБН-3,5.

Однако телефонный световой сигнализатор может быть выполнен и в более экономичном варианте. Достаточно лампу накаливания заменить светодиодом высокой яркости*, включив его последовательно с резистором (его сопротивление будет зависеть от цвета светодиода и напряжения источника питания) в коллекторную цепь транзистора VT1. Напряжение питания сигнализатора с красным светодиодом может быть снижено до 3 В, с голубым - до 6...5 В.

Сигнализатор с ярким светодиодом и его источник питания (батарею «Корунд», 6-вольтную 476А и др.) можно установить непосредственно в корпусе телефонного аппарата.


Рис. 146. Световой сигнализатор телефонных звонков

*) Например, U500U4F (красный), E1L53-3G (зеленый), ряд других. Рабочий ток светодиодов - 20 мА, яркость - 2...3.5 Кд, падение напряжения - от 1,9 В (для красных) до 4,1 В (для голубых).



Три металлоискателя на микросхемах.


(Скетерис Р., Радио, 1990. №8, с. 33-35)

Идея металлоискателей проста. При сравнении частот двух генераторов - образцового, имеющего частоту f0, и LC-генератора


Рис. 124. Металлоискатель с рабочей частотой 100 кГц

с большой катушкой индуктивности, частота fс которого зависит от попадающих в ее поле металлических предметов, будет изменяться разностная частота F=fс-f0 Если F привести в диапазон звуковых частот, то ее изменения легко обнаруживаются на слух.

На рис. 124 изображена принципиальная схема металлоискателя, работающего на относительно низкой частоте - 100 кГц. На элементе DD1.1 собран образцовый генератор, а на элементе DD1.2 - перестраиваемый. Колебательный контур образцового генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов C1, C2, СЗ и С6, перестраиваемого - из поисковой катушки L2 и конденсаторов С4, С5 и С7.

На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний. С нагрузки этого узла - переменного резистора R5 - сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, работающего в режиме линейного усилителя, а усиленное им напряжение - на головные телефоны BF1.

Каркасом поисковой катушки L2 служит кольцо диаметром 250 мм, согнутое из винипластовой трубки, имеющей внешний диаметр 15 и внутренний 10 мм. Катушку наматывают проводом ПЭЛШО 0,27. Она имеет 100 витков. Для удобства намотки винипластовая трубка может иметь продольный разрез. После укладки витков катушки трубку обматывают лентой из алюминиевой фольги, которая нужна здесь как электростатический экран. В этом экране обязательно должен быть сделан разрыв, иначе он станет шунтирущим L2 короткозамкнутым витком. Для защиты поисковой катушки от механических повреждений ее обматывают двумятремя слоями ленты ПВХ. На рис. 125 показан внешний вид изготовленной таким образом катушки. Имеющееся на ней гнездо предназначено для штанги-удлинителя, который может существенно облегчить некоторые работы, например, сканирование поверхности земли.

Катушку L1 наматывают на кольцевом сердечнике 600НН К8х6х2. Она содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14.




Рис. 125. Поисковая катушка металпоискателя

Рис. 126. Металлоискатель с рабочей частотой 300 кГц Элементы прибора размещают на плате, которую помещают в металлическую коробку-экран. Удлинитель, если он есть, также должен быть металлическим. Его можно изготовить, например, из дюралюминиевой лыжной палки. Налаживание металлоискателя сводится к настройке его генераторов на частоту примерно 100 кГц. Перестраиваемый генератор настраивают подбором конденсатора С4, образцовый - конденсатора C2 (при C1, находящемся в среднем положении). При отсутствии металла в поле поисковой катушки разностная частота F должна быть в пределах 500...1000 Гц. Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету на глубине до 6 см, а крышку канализационного люка - до 0,6 м. Несколько большей чувствительностью обладает металлоискатель, принципиальная схема которого показана на рис. 126. Образцовый генератор настраивают на частоту около 300 кГц конденсатором C1, перестраиваемый - подбором конденсатора C2. Катушку образцового генератора наматывают на кольцевом сердечнике 600НН К8х6х2 проводом ПЭЛШО 0,2. Она содержит 50 витков. Поисковая катушка L2 имеет ту же конструкцию, что и в низкочастотном металлоискателе. Но ее диаметр - 200 мм, число витков - 50.

Рис. 127. Высокочастотный мвталлоискатель Принципиальная схема еще одного металлоискателя показана на рис. 127. Его чувствительность еще выше, так как здесь контролируется расхождение значительно более высоких частот - образцового генератора, работающего на частоте 0,5...1 МГц, и 5...10 гармоники поискового генератора. Расстройка последнего, например, лишь на 10 Гц ведет к изменению частоты разностных колебаний на 50... 100 Гц. Образцовый генератор металлоискателя выполнен на элементах DD2.1, DD2.2, ZQ1 и др., где ZQ1 - кварцевый резонатор на частоту f0=0,5..1 МГц, обеспечивающий высокую ее стабильность. Контур перестраиваемого генератора (L1, C2, СЗ, VD1) должен быть настроен на одну из частот fc=к·f0, где кО{1/10, 1/9, 1/8, 1/7, 1/6, 1/5}. Ее подбирают конденсатором C2 (движок резистора R2 - элемент тонкой настройки генератора - должен быть в среднем положении). Смеситель прибора выполнен на элементе DD1.4.Элементы DD1.3 и DD2.3 - буферные. Поисковая катушка L1 имеет те же параметры, что и в металлоискателе с рабочей частотой 300 кГц. Источником питания любого из этих металлоискателей может служить батарея типа «Корунд», аккумулятор «Ника» и т.п. Для контроля разностной частоты автор использовал наушники ТОН-2.

Ультразвук против грызунов.


(Банников В., Радио, 1996, № 8, с. 48)

В поисках ультразвука, оказывающего отпугивающее воздействие на животных того или иного вида, нередко строят генераторы, так или иначе варьирующие частоту излучения. Принципиальная схема одного из таких генераторов показана на рис. 143.

На элементах DD1.3, DD1.4, R5, R7, С5, С6 собран симметричный мультивибратор, частоту которого можно изменять в пределах 25...50 кГц. На эмиттерных повторителях (транзисторы VT2-VT5) собран усилитель мощности, к выходу которого подключен излучатель - высокочастотная динамическая головка ВА1.

Частота возбуждения мультивибратора зависит не только от номиналов входящих в него резисторов и конденсаторов (F@1/(R5·C6+R7·C5)), но и от состояния транзистора VT1. Частота возбуждения минимальна, если этот транзистор закрыт, максимальна, если открыт; она увеличивается от минимума до максимума по мере открывания VT1.


Рис. 143. Сканирующий ультразвуковой генератор

Режим работы транзистора VT1 периодически изменяется. Этот период зависит от постоянной R2C1 (T@2R2·Cl), задающей частоту возбуждения генератора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, и постоянной R3C2, преобразующей меандр выходного напряжения этого генератора в «трапецевидный» ток в базе транзистора VT1.

Таким образом промодулированный высокочастотный генератор будет излучать ультразвуковые колебания в диапазоне частот 25...50 кГц, пробегая его «туда и обратно» за 1/6... 1/9 с.

Полагая, что грызуны могут привыкнуть к такому упорядоченному излучению, автор предлагает еще один способ сканирования ультразвукового диапазона - тремя инфранизкочастотными генераторами с рассогласованными частотами (рис. 144).

В устройстве могут быть использованы резисторы типа МЛТ-0,125. Конденсаторы С1-СЗ, С5 и С6 - любые керамический, С4 - любой оксидный. Диоды VD1-VD3 - кремниевые импульсные или высокочастотные. Транзистор VT1 - любой из КТ315. Составные транзисторы VT2 и VT4 могут быть любыми из КТ829 или КТ972, a VT3 и VT5 - из КТ853 или КТ973.

Динамическая головка ВА1 - малогабаритная ЗГДВ-1 или 6ГДВ-4. Могут оказаться пригодными и другие высокочастотные «пищалки», но в любом случае сопротивление головки ВА1 должно быть не менее 4 Ом.

При напряжении источника питания 9 В и 8-омной нагрузке ток, потребляемый устройством, не превышает 0,5 А.

В устройстве может потребоваться лишь уточнить диапазон частот ультразвукового и частоты инфранизкочастотных генераторов. Это можно сделать по осциллографу или «на слух», предварительно понизив в 5-6 раз частоту ультразвукового мультивибратора - подключив, например, параллельно конденсаторам С5 и С6 конденсаторы емкостью по 1000 пФ.


Рис. 144. Сканирующий модулятор (вариант)

Ультразвуковой автосторож.


(Вилл В., Радио, 1996, №1, с. 52, 53)

Отсюда мы возьмем лишь генератор-излучатель, который может работать в любой охранной системе, использующей ультразвук.

На рис. 137 приведена принципиальная схема генератора, возбуждающего ультразвуковой пьезоизлучатель типа УМ-1, рекомендованная


Рис. 137. Ультразвуковой генератор


Рис. 138. Ультразвуковой генератор с частотной коррекцией

его изготовителями. Однако такой генератор нередко возбуждается не на основной частоте излучателя, а на значительно более высоких паразитных частотах. В этом случае на «микрофонном» УМ-1 (эти резонаторы имеют довольно узкую полосу пропускания и в продажу поступают подобранными в пары) сигнал, очевидно, будет просто отсутствовать.

В генераторе, принципиальная схема которого изображена на рис. 138, приняты меры к тому, чтобы пьезорезонатор возбуждался лишь на своей основной частоте. Он состоит из двух блоков - самовозбуждающегося генератора, выполненного на микросхеме DD1, и синхронизатора, в который входят частотоограничивающая цепочка R7C3 и усилитель ( VT1 и др.).

Транзистор VT1 - любой кремниевый, с коэффициентом усиления по току 50...300 и напряжением Uкэ нe менее 15 В (КТ315Г, КТ315Е, КТ3102А-КТ3102В, ряд других3). Микросхема К561ЛН2 может быть заменена одноименной из серий 564 или КР1561. Конденсатор С1 должен быть возможно более термостабильным (генератор с С1 из группы ТКЕ М75 уверенно «держал» резонансную частоту в температурном интервале +25...-20 °С). Подстроечный резистор R5 - типа СП5. Этот резистор обладает достаточно высокой стабильностью выставленного сопротивления.

Наладка генератора проста. Подключив к резистору R6 осциллограф и закоротивконденсатор СЗ, подстройкой резистора R5 выводят генератор в режим работы на основной частоте пьезоизлучателя (ему будет соответствовать резкое увеличение амплитуды колебаний на экране осциллографа). Сняв перемычку с конденсатора СЗ, убеждаются в работе синхронизатора: при довольно значительных изменениях сопротивления резистора R5 частота и амплитуда генерируемых колебаний должны оставаться практически неизменными.

Управляемый делитель на p-i-n диодах.


(Шульгин Г., Радио, 1980, №9. с. 19)

Для электронной коммутации высокочастотных цепей применяют p-i-n диоды, собственное сопротивление которых в очень широких пределах зависит от протекающего через диод постоянного тока (тока смещения). Так, например, диоды КА509А при токе смещения Iсм =50 мА имеют динамическое сопротивление 0,25 Ом, а при Iсм =0 оно возрастает до сотен килоом. При этом динамическая емкость диода составляет 0,6...1 пФ. Такие характеристики p-i-n диодов позволяют им соперничать с обычными механическими переключателями (не считая, разумеется, возможности управлять ими на расстоянии).

Но p-i-n диоды можно использовать и в «плавных» ВЧ регуляторах. Принципиальная схема высокочастотного делителя напряжения, работающего в АРУ любительского трансивера, в его ВЧ и ПЧ цепях, изображена на рис. 133.


Рис. 133. Управляемый высокочастотный делитель на p-i-n диодах

В обычном состоянии (в режиме максимального усиления канала) транзистор V5 закрыт и ток, протекающий через p-i-n диоды V1 и V2, выводит их в режим минимального динамического сопротивления. При нагрузке Rн=1 кОм и токе в диодах 3 мА ослабление, которое внесет этот делитель на частоте 9 Мгц, составит 0,5 дб. А при Rн=75 Ом и токе 10 мА оно будет равно 1 дб на частотах от 1 до 30 Мгц.

По мере открывания транзистора V5 (напряжением АРУ) появляется и увеличивается ток в шунтирующих ВЧ сигнал p-i-n диодах V3 и V4 и уменьшается в проходных V1 и V2. Увеличение проходного сопротивления и уменьшение шунтирующего ведет к уменьшению ВЧ напряжения на выходе делителя. Максимальное его ослабление почти не зависит от сопротивления нагрузки и составляет 60 дб на частотах от 1 до 30 МГц

В делителе используются резисторы МЛТ-0,5, конденсаторы С1, СЗ-С9 - КМ-5, С2 - К53-1, дроссели L1-L3 - ДМ-0,1. При пайке p-i-n диода нужно обеспечить надежный отвод тепла от его корпуса.

Все элементы делителя размещают на печатной плате, которую тщательно экранируют.

Устройство тонального вызова для радиостанций.


(Уразбахтин М., Радио, 1996, № 6, с. 8)

Далеко не все радиостанции имеют кнопку вызывного сигнала, упрощающего вхождение в связь.


Рис. 151. Вызывной генератор на КР1006ВИ1

На рис. 151 приведена принципиальная схема звукового генератора, выполненного на микросхеме КР1006ВИ1. Генератор, при включении замещая собой микрофон, модулирует несущую радиостанции тональным сигналом определенной частоты (она зависит от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1).


Рис. 152. Вызывной генератор на К538УН3А


Рис. 153. Вызывной генератор в тангенте радиостанции

Другой вариант генератора - на микросхеме К538УН3А - показан на рис. 152. Здесь нужную частоту генерации устанавливают подбором емкости конденсатора С2.

Генератор монтируют на печатной плате небольшого размера, которую устанавливают непосредственно в тангенте радиостанции. Здесь же размещают источник питания - гальваническую батарею типа 11А или 476А и кнопку SB1 - например, переключатель типа Пкн61 без фиксации. На рис. 153 показано возможное размещение всех элементов вызывного генератора в тангенте радиостанции S-MINI.

Защита трансформатора от повышенного напряжения сети.


(Копанев В., Радио, 1997, № 2, с. 46)


Рис. 148. Зависимость потерь от напряжения на трансфрматоре

Прибор, использующий электросеть, но длительное время работающий безнадзорно (термостат, бытовой автомат, охранная система и т.п.), должен, очевидно, обладать высокой пожарной безопасностью. Прежде всего это относится к сетевому трансформатору, нелинейность кривой намагничивания B=f(H) которого может привести к недопустимому его перегреву при аварийном повышении напряжения в сети.

На рис. 148 приведена экспериментально измеренная зависимость мощности Ррасс, рассеиваемой на ненагруженном трансформаторе типа ТПЗ, от напряжения в сети U1. Из графика следует, что при увеличении напряжения в 1,7 раза (вместо 220 вольт - возникающие при «перекосе» фаз 380 В) рассеиваемая на трансформаторе мощность увеличивается в 16 раз. В линейной системе такое же повышение напряжения привело бы лишь к утроению этой обращаемой в тепло мощности.


Рис. 149. Трансформаторный тандем

Самым простым выходом из этого положения является использование двух однотипных трансформаторов, включенных так, как показано на рис. 149. Такой трансформаторный «тандем» останется холодным при повышении напряжения в сети до 480...500 В. Возникающее при этом удвоение выходного сопротивления особых проблем обычно не вызывает. Конечно, устройство, подключенное к выходным обмоткам трансформатора, должно быть рассчитано на подобные скачки сетевого напряжения, должно их выдерживать без каких-либо последствий.

О КОНСТРУИРОВАНИИ ТЕХНОРЕЦЕПТОРОВ


О КОНСТРУИРОВАНИИ ТЕХНОРЕЦЕПТОРОВ

Что же здесь такого уж нового? спросит читатель. И это все, что автор может предложить «новому поколению»?...

Размышления о возможном направлении радиолюбительских работ, о том, что радиолюбитель мог бы сделать своими руками, не дожидаясь, когда на это обратит внимание казенная или коммерческая электроника, тема заключительной части этой книги. И адресована она, конечно же, радиолюбителям нового поколения. Но не только радиолюбителям...

Когда-то, на волне первой электронной эйфории возникло направление, которое стали называть бионикой. Его энтузиасты пытались понять, каким образом в мире живого достигаются результаты, от которых так далеки их собственные разработки. Понять и, конечно, превзойти...

В живом удивляло все. От органорецепторов, с их фантастической чувствительностью и разрешающей способностью, до общей организации нервной системы, неспешно, но мгновенно решающей задачи, остающиеся голубой мечтой и для нынешних компьютеров с их бешеными скоростями.

Но к биологическим «рекордам» не удалось даже сколько-нибудь заметно приблизиться. Не говоря уж о габаритах и весе электронных «чемоданов», которыми достигались и эти скромные результаты.

На том работы по бионике и кончились. Суть происходящего в живом, алгоритмы, которыми та или иная биологическая особь пользуется, решая насущные свои задачи, остались не понятыми. А успехов от быстродействующего электронного «навала» не произошло. Количество не захотело переходить в качество...

Но появились а в конце нашего века стали принимать все более и более грозные очертания обстоятельства, которые заставляют нас вновь обратиться к опыту живой природы.

Удобства и удовольствия цивилизованной жизни связаны, как это мы уже начинаем осознавать, с нарастающими изменениями в среде обитания человека. Изменениями, затрагивающими сами основы его биологического существования.

За удовольствия, как утверждают, надо платить. Но чем, как и сколько? На эти вопросы без видимых затруднений отвечают люди, «отвечающие» за технический прогресс.
Они уверяют нас, что плата эта очень невелика. Что выгоды безусловно перекрывают потери. Рассказывают о том, что любой новый продукт, новая технология, вообще все новое проходит тщательную научно-техническую экспертизу и, лишь удовлетворив определенным нормам, получает путевку в жизнь. Оставив пока все это без комментариев, обратимся лишь к всегда возникающему в таких разговорах слову «норма». Каков смысл этого понятного всем нам, казалось бы, слова? Несколько примеров. Существуют международные нормы (о нормировании таких вещей отдельный разговор) на загрязнение продуктов питания радиоцезием (цезий-134 + цезий-137) не более 600 Бк/кг для любого продукта. (Бк беккерель диница радиоактивности; соответствует одному распаду в секунду.) Наши нормы до самых недавних пор превышали эти международные в 10...15раз и более. А на многие продукты не устанавливались вообще. «Нормы» могут меняться и во времени. Многие из нас еще помнят рентгеновские аппараты для примерки обуви (московский ГУМ), «лечение» рентгеном ангины. Помнят часы со светящимися циферблатами, содержащими радий-226 (альфа, бета, гаммаизлучатель с периодом полураспада 1600 лет), и многое-многое другое, тоже бывшее когда-то «нормой». Можно было бы попытаться объяснить эту странную подвижность «норм» последними, лишь недавно полученными научными результатами, заставляющими пересматривать неверные представления о воздействии на человека саму по себе чрезвычайно консервативную биологическую единицу того или иного технопродукта. Но увы: все, что касается вышеприведенного, было известно очень давно. Такого рода примеры можно было бы множить и множить. Но и этого достаточно, чтобы понять: «нормы», о которых нам говорят, имеют особый, отличный от общепринятого смысл. Эти «нормы» результат ведомственных исследований, выполненных, как гласила чеканная формула, «в свете указаний». Указания могли быть самыми разными... До, например, требования снизить балльность землетрясений в районе нового строительства. Бывало и такое...


«Только имейте в виду, чтр один кюри* на квадратный километр нам не нужен» говорил член правительства своему академику (заказывалась значительно более высокая «норма» радиационного загрязнения в послечернобыльские времена). И это было.. Но кроме наук, направленных на решение такого рода «практических задач», есть еще наука академическая, которая относительно редко оказывается в таком уж явном подчинении у знающего, каким должен быть результат. Так может быть она уже что-то выяснила и сможет дать дельный совет в этих новых, угрожающих уже всем нам обстоятельствах? Нет, к сожалению. Поведение мировой экосистемы, прогноз ее реакции на мощный пресс со стороны разнородных, никогда прежде не встречавшихся с ее «аборигенами» техногенных новообразований задача чрезвычайной, фантастической сложности. Глобальные модели, которые временами нам демонстрируют, содержат в себе слишком много предположений и допущений, чтобы принимать их всерьез лишь после очень сильного упрощения картины мира оказывается возможным перейти к каким-то оценкам, строить какие-то прогнозы. Такие разделы науки принято называть математическими: математическая лингвистика, математическая биология и т.п. Занятия ими небесполезны, если не забывать о принятых допущениях. Если помнить, что получаемые здесь результаты можно «прикладывать» к объекту первоначального интереса, лищь удовлетворяя собственное любопытство. Ну, а что же нам все-таки делать? В который раз целиком и полностью довериться ведомственным специалистам, которые завтра откажутся от своих сегодняшних рекомендаций, или поискать еще какие-то средства?... Пусть не радикальные, но способные хотя бы отсрочить наказание за наше беспутное прошлое и настоящее... Мир живого существовал задолго до наших о нем представлений. Как ему это удавалось? Неужто для особи того или иного вида в ее отношениях с окружающим было достаточным полагаться лишь на собственную сенсорную систему, лишь на собственные представления об опасном и желанном? Лишь на опыт поколений в ее генах, позволяющий эффективно строить свое поведение и по отношению к впервые увиденному? Весь опыт эволюции на Земле говорит, что именно так оно и было.


Оказывается, то, что мы называем развитим и даже прогрессом, было возможно без того, чтобы кто-то за тебя думал и решал... бднако возможно ли нечто Подобное в нашем новом, техногенном мире? В мире неведомых, в большинстве своем недоступных нашим органорецепторам веществ, полей, сред? Эволюционно? безусловно нет. В любом случае человек как вид не располагает для этого временем (есть и другие препятствия...). Речь может идти лишь о средствах рукотворных. О специальной, исходно ориентированной на такое ее применение технике.' Что же может представлять собой техника «органолептического» контроля никак себя не проявляющих, подчас смертельно опасных для человека техногенных новообразований? Ответ очевиден: мы должны научиться включать в рецепторное пространство индивидуума ИНДИВИДУУМА! информацию о появлении и относительной активности такого рода объектов. Попробуем сформулировать требования к этой технике несколько определеннее, как-то обозначить область интересующих нас инженерных разработок. Сверяя их в каждом пункте с функциями органорецепторов и пытаясь следовать выверенному природой в ее тысячелетних экспериментах. Следовать в меру наших нынешних возможностей. 1. Органорецепторы имеют очень высокую, «подфоновую» чувствительность. Почему? Две причины легко просматриваются. С одной стороны, высокая чувствительность рецептора позволяет обнаружить нарастающие изменения фоновой ситуации (намеренно пользуемся таким неопределенным выражением) в самом их начале. И, сосредоточившись на этих изменениях,'оценить заблаговременно опасность или, наоборот, их привлекательность. С другой стороны, фон выступает здесь в качестве своего рода тест-генератора, непрерывно (!) проверяющего работоспособность органорецептора. В рецепторе полезный сигнал может быть замаскирован шумом (будем понимать под этим весь комплекс факторов, дестабилизирующих его работу). Но может и не быть. Так, например, реакция счетчика Гейгера на естественный радиационный фон скорость счета в имп/мин - просто паспортная его характеристика.


Скорость счета уменьшится, если мы спустимся в метро, и будет расти в самолете, набирающем высоту. И, разумеется, если мы приблизимся к источнику радиации... Но даже если полезный сигнал исчезает в шумах, сегодня существует ряд приемов, позволяющих его оттуда извлечь. Правда, это потребует дополнительных затрат (они резко уменьшились с появление микроэлектронной техники) и, как правило, времени. 2. Органорецепторы работают непрерывно. Вспомним, что один лишь «видеоканал» человека имеет в своей работе перерывы, остальные включаются при рождении и отключаются незадолго до смерти. А то и после... В этом отношении технорецепторы, снабженные даже самыми современными источниками питания, далеки от своих биологических прототипов. Оставив разработку высокоемких автономных энергоисточников специалистам (этим занимаются очень многие), разработчикам технорецепторов остается сосредоточиться на минимизации энергопотребления своих творений. Доведения его до величины, при которой продолжительность непрерывной работы технорецептора хотя бы отчасти приблизилась к нужной. Современная электронная техника имеет в этом отношении несомненные успехи. Точнее - успех. Он связан с разработкой n и p-канальных полевых транзисторов, работающих в режиме обогащения. Комплементарные (n- и р-канальные) их структуры составляют основу современной КМОП-техники. Энергопотребление КМОП-микросхем в статике - в режиме «горячей готовности»! — доведено сегодня почти до нуля. Но цифровая техника - это техника электронных «мозгов», занимающихся переработкой информации. Которую еще надо получить. Эта задача породила особый класс микросхем - так называемые аналого-цифровые компараторы. Такой компаратор включает в себя операционный усилитель (ОУ), способный многократно усилить слабый сигнал, и выходной каскад, формирующий из него сигнал цифрового стандарта для КМОП-анализатора. В части энергопотребления узкое место в -компараторе - усилитель. Его статическое (!) энергопотребление жестко связано со способностью усиливать сигналы высокой частоты: чем высокочастотной ОУ, тем выше его энергопотребление и в режиме «горячей готовности». Но органорецепторы столь медлительны (по электронным меркам, конечно; задержка сигнала исчисляется в них миллисекундами, в лучших - долями миллисекунды), что конструктору технорецептора остается лишь выбрать или сконструировать предельно экономичный компаратор.


Его быстродействие почти наверняка будет достаточным. 3. Органорецепторы не работают «в одиночку». Это относится не только к органорецепторам: многократное дублирование в биологии - принцип. Смысл его не вполне ясен. Конечно, дублирование функций делает систему очень устойчивой. Даже при значительных и необратимых повреждениях целых рецепторных «полей» неповрежденного нередко вполне хватает особи на всю оставшуюся жизнь. Но такая «многоканальная» связь с внешним миром в мире живого может иметь и иные цели. Можно предположить, что таким образом удается компенсировать (как - отдельный разговор; за это, как минимум, Нобелевская премия) довольно медленную нейронную «технику» - ведь даже по самым быстрым нервным волокнам возбуждение распространяется со скоростью менее 100 метров в секунду. А если это так, то дублирование в технорецепторах может быть резко сокращено - лишь до достаточной надежности «пучка» технорецепторов. Правда, быстродействие технорецептора должно быть в этом случае увеличено. 4. Следующее качество органорецептора лучше пояснить графиком (рис.154). Если по оси Х отложить (опять-таки в каких-то умозрительных единицах) уровень воздействия на рецептор, а по оси Y - его реакцию на это воздействие, то график функции Y=f(X) в значительной своей части будет линейным. То есть, будет наблюдаться почти прямая пропорциональность между воздействием и реакцией на него. До начала координат график этой функции, конечно, не доходит: реакция рецептора на сигналы Х<Хш будет замаскирована его собственными шумами Yш. Линейность графика Y=f(X) при Х>Хл обычно нарушается. Рецепторный аппарат принимает меры к тому, чтобы не «ослепнуть»: сохранить - пусть и меньшую - чувствительность к изменениям Х и дать тем самым особи шанс выбраться из этой явно некомфортной для нее ситуации.

Рис. 154. К линейности твхнорецепгора . Что из этого следует? Следует очень важный принцип: органорецептор не дает, а технорецептор не имеет права давать своих оценок происходящему. Делить что-то на «можно» и «нельзя» - не его функция.


Его забота - довести до сведения. И только! При конструировании технорецепторов проблема линейности обычно не Возникает. Такая зависимость между воздействием и реакцией на него относится к естественной норме. Во всяком случае - в области малых возмущений. Но не только в малых. Так, например, с ростом уровня радиации до тысячекратно превышающей естественный радиационный фон скорость счета в том же счетчике Гейгера растет почти прямо пропорционально этому уровню. 5. Органорецептор реагирует на изменения. Эта особенность восприятия внешнего мира настолько обычна в мире живого, что оказывается, как правило, «закоммутированной» непосредственно в органорецепторе. Среагировав на возникшее изменение, выдав в «центр» пропорциональный этому изменению сигнал, Органорецептор на этом «успокаивается». Но реагируя таким образом на внешние события, Органорецептор не теряет способности оценить и статичную ситуацию. Для этого нужно лишь перевести его в режим сканирования. В зрительном тракте, например, этот «прыгающий» режим - безусловно-рефлекторная норма: глаз с неизменной картинкой на сетчатке просто перестает ее видеть. Контроль лишь приращений, изменений во многих случаях имеет ряд преимуществ перед фиксацией абсолютных величин. Этот прием, заметим, стал обычным и в компьютерной технике. Но что же в конце концов должно быть на выходе технорецептора? Куда и как его «подключать»? Сегодня технорецепторы работают, как правило, через аудирецептор человека: формируя в чем-то особенный акустический сигнал и «подмешивая» его в окружающий нас акустический фон. В приборах непрерывного радиационного контроля, например, этот сигнал обычно представляет собой редкое (в норме) акустическое пощелкивание. Хотя в принципе технорецептор мог бы работать через любой Органорецептор. И даже минуя его - воздействуя непосредственно на нервную систему человека. Если, конечно, знать, как это можно сделать. О нынешних наших возможностях можно судить хотя бы по энцефалографической технике, напоминающей попытку прочесть что-то из компьютера, приложив к нему пару мокрых тампонов.


Природа не снабдила нервную систему человека хорошим «разъемом». Собственно здесь, в введений техноинформации в рецепторное поле человека, и лежат основные трудности решения той проблемы,о которой мы говорим. Заметим, что у «сенсорного барьера» остановились и компьютерные разработчики, с видимой легкостью, справлявшиеся со своими внутренними проблемами. Нынешний примитивный контакт человека и компьютера - двух столь богатых по своим потенциальным возможностям систем - становится серьезной помехой и в этой области. Почему же все-таки технорецепторы» а не измерительные приборы? Может быть мы не правы, так уж старательно следуя природным «образцам»... Что из того, что ни один из органов чувств человека не является измеряющим? Может быть природа ошиблась, или не смогла? Нет же «колес» в живом... Да, науки, и особенно - точные, почти приучили нас к мысли о том, что без числа - а следовательно, и измерений - ничего серьезного быть не может. Что измерения способны дать более полную информацию об интересующем нас предмете, нежели «органолептическая» его оценка. Но поскольку за все, как мы теперь уже начинаем догадываться, приходится Платить, то чем же население заплатит за эту «более полную» информацию? А тем, что подавляющее большинство из нас не получит никакой: измерения проведет тот, кто сможет, и там, где это окажется возможным. И чем полнее, всестороннее информация, которую намерены получать, тем меньше таких людей, мест и средств. В конце концов все это окажется (уже оказалось) сосредоточенным в группе специализированных учреждений. Но информация, которая, как обещано, поступит к нам оттуда, не отвечает и не будет отвечать самым элементарным требованиям человека. Сродни «средней температуре больных в палате», она придет к нему не только обесцененная усреднением, но и с задержкой, обесценивающей ее еще раз. Не говоря уже о легко реализуемой возможности (что не раз и делалось) внести в нее желательные кому-то коррективы... Вера в то, что оказав материальными и финансовыми средствами помощь учреждениям, взявшим на себя заботу о нашем благополучии, мы сможем сделать эту их деятельность достаточно эффективной - глубокое заблуждение.


Таких средств нет. Отделение сенсорной системы от особи - а именно в этом суть нынешних форм контроля окружающей среды - не оставляет для вида перспектив на существование. Сохранив эту форму контроля как безальтернативную, мы можем расходиться лишь в сроках самоуничтожения. Хотя, заметим, сама по себе такая организация дела - особенно в нашей стране - не является чем-то необычным. Ведь в очень соблазнительной для многих идее всеобщей плановости и всемерной централизации мы по-прежнему не хотим замечать одной «мелочи». Нетрудно - и нам это много раз показывали - продемонстрировать выгоды централизованного руководства на том или ином примере. И даже на примере целой страны, правда - обязательно нищей. То есть, когда имеют дело с относительно малым числом разнородных объектов, с населением, представляющим собой массу неразличимых, взаимозаменяемых единиц. Но когда в таком «графе взаимозависимостей» появляются многие миллионы узлов - неунифицированных производителей-потребителей, выясняется, что просчитать их взаимоотношения, даже в вялотекущей динамике, не удается физически! Что эта задача оказывается непосильной и для самой современной техники с ее сверхбыстродействующими каналами связи и супер-ЭВМ. И это, заметим, в предположении, что мы уже располагаем достаточно полными представлениями об этих взаимоотношениях, что мы знаем, к чему приведет - и в отдаленном будущем тоже - то или иное на них воздействие. Или, иными словами, имеем на этот счет корректную модель. Надо ли говорить, что мы ее не имеем?... Да, все эти «мелочи» взаимоотношений, которые в высоких кабинетах раздраженно рекомендуют утрясать «в рабочем порядке», в сколько-нибудь цивилизованном обществе приобретают масштабы, о которых, судя по всему, и не подозревают желающие подержаться за рычаги управления государством... Так что, разделив общество на «пастухов» (управляющих) и «баранов» (прочее население), приняв это разделение за естественную норму, мы не могли не стать на путь деградации: «пастухи» перед лицом настоящих проблем должны были оказаться и оказались «баранами».Что же касается проблем, о которых мы здесь говорим, то они примечательны лишь тем, что в них просматривается сама процедура деградации вида Homo sapiens** самозванца, как выясняется... *) Кюри (Си) диница радиоактивности. В источнике, имеющем радиоактивность 1 кюри, ежесекундно распадается 3,7-1010 атомов с выделением некоторого числа ионизирующих частиц и у-квантов в каждом элементарном распаде.

**) Человек разумный (лат.)

Фотодиоды


Среди фоточувствительных приборов полупроводниковые фотодиоды занимают особое положение. Обладая почти таким же быстродействием, что и вакуумные, они имеют малые размеры и могут питаться от тех же источников, что и микросхемы прибора. То обстоятельство, что почти все они обладают высокой чувствительностью и к инфракрасному излучению, образуют с излучающим ИК

диодом своего рода высокочастотную комплементарную пару, привлекает к ним особое внимание.

Параметры некоторых фотодиодов отечественного производства приведены в таблице П2.

Таблица П2

Тип

1

2

3

4

5

ФД-3К

1,13

0.5... 1.1

15

0,5

11х11х1,7

ФД-8К

2х2

0,5...1,12

20

1,0

3,87х12,5

ФД-101КП

0,5

0,5...1,05

10

0,005

3,87х12,5

ФД-11К

2,5

0,5... 1,15

10

0,2

8.2х5,5

ФД-20-31К

1.4

0,47...1,17

20

0,1

7,2х5

ФД-21-КП

1,55

0,4...1,1

10

0,017

3,87х12,5

ФД-24К

10

0,47... 1,12

27

2.5

19,6х6,5

ФД-25К

1,9х1,9

0,4... 1,1

20

1,0

3,87х12,5

ФД-26К

1,9х1,9

0,4...1.1

20

3.0

3,87х12,5

ФД-27К

1,9х1,9

0,4...1,1

20

1,0

3.87х12,5

ФД-28КП

1,24х1,24

0,4...1,1

4

0,02

6х9,5

ФД-К-155

5,0

0,4...1,1

10

0,1

11,5

ФД-252

0,6

0,4...1,1

24

0,01

8x10

ФД-252-01

0,3

0,4...1,1

10

0,005

8х10

ФД-265А

1,4х1,4

0,4...1,1

4

0,1

4х8

1 - размер фоточувствительного элемента, мм

2 - спектр Dl, мкм : ;

3 - рабочее напряжение, В

4 - темновой ток,мкА,неболее

5 - габариты (без выводов), мм - высота х ширина х толщина - (диаметр х длина)

Химические источники тока


Радиоэлектронные приборы, работающие автономно, имеют встроенный источник питания того или иного типа. Рсссмотрим химические источники тока (ХИТ) различных систем.

Для питания бытовой и радиолюбительской аппаратуры чаще других используют марганцево-цинковые элементы и батареи с различными электролитами (солевым, хлоридным или щелочным) и воздушной деполяризацией. Широкое распространение получили также ртутно-цинковые, серебряно-цинковые и литиевые ХИТ.

Конструктивно ХИТ обычно имеет форму цилиндра (цилиндр малой высоты называют «пуговицей»). По рекомендации МЭК такие ХИТ имеют в обозначении:

одну букву, определяющую электрохимическую систему (L - алкалиновая, S - серебряно-цинковая, М или N - ртутно-цинковая и др.);

букву R (от английского Ring - круг), говорящую о форме элемента;

число от 03 до 600, условно определяющее размеры элемента.

Применяя ХИТ той или иной системы, следует, конечно, знать ее возможности, особенности эксплуатации и т.п.

Марганцево-цинковые элементы и батареи. Электрохимическая система: цинк - двуокись марганца - электрод.

Это, прежде всего, хорошо известные элементы и батареи Лекланше (угольно-цинковые), с солевым электролитом (водным раствором хлорида аммония и хлорида цинка). Они могут эксплуатироваться при температурах от -5 до +50°С. Имеют заметный саморазряд и недостаточно хорошую герметичность. Дешевы.

Другой тип - угольно-цинковые ХИТ с водным раствором хлорида цинка. Энергетические показатели этих источников примерно в 1,5 раза выше, чем у элементов и батарей предыдущей группы. Могут эксплуатироваться при температурах от -15 до +70° С. Имеют, меньший саморазряд и лучшую герметичность. Допускают больший разрядный ток.

Алкалиновые элементы и батареи. Электрохимическая система аналогична электрохимической системе марганцево-цинковых элементов, но в качестве электролита здесь используется щелочь в виде водного раствора гидроокиси калия. Алкалиновый элемент можно перезаряжать до 10...15 раз, но его повторная отдача не превысит 35% начальной.
Для перезарядки годятся элементы, сохранившие герметичность и имеющие напряжение не менее 1,1 В. Алкалиновые ХИТ могут эксплуатироваться при температурах от -25 до +55°С. Допускают значительные разрядные токи. Элементы и батареи с воздушной деполяризацией. Электрохимическая система: цинк - воздух - гидрат окиси калия. Гидроокись марганца МnООН окисляется кислородом воздуха до МnО2 Для подвода и удержания О2 используют специальные конструкции и материалы катода (элемент активизируется лишь после извлечения пробки, открывающей доступ воздуху). ХИТ с воздушной депо- ляризацией могут работать при температурах от -15 до +50°С. Они обладают высокими энергетическими показателями. Могут быть рекомендованы при значительных импульсных нагрузках. Ртутно-цинковые элементы и батареи. Электрохимическая система: цинк - окись ртути - гидрат окиси натрия. Источники тока имеют высокие энергетические показатели. Работоспособны лишь при положительных температурах (0...+50°С). При малых токах разряда и стабильной температуре напряжение на элементе остается почти неизменным. Практически не имеют газовыделения. Из-за наличия ртути экологически вредны и к применению не рекомендуются. Серебряно-цинковые элементы и батареи. Электрохимическая система: цинк - одновалентное серебро - гидрат окиси калия или натрия. Источники обладают малым саморазрядом, имеют хорошие энергетические характеристики и почти неизменное напряжение в процессе работы (при неизменной температуре). Температурный диапазон - О...+55°С Литиевые элементы и батареи с органическим электролитом. Сюда входят более десяти электрохимических систем. Напряжение на элемент - от 1,5 до 3,6 В. Энергетические показатели выше, чем у ртутно- и серебряно-цинковых элементов: по массе - в 3 раза, по объему - в 1,5...2 раза. Литиевые источники обладают исключительно малым саморазрядом (сохраняют более 85% емкости после 10 лет хранения). Они герметичны и имеют довольно стабильное напряжение. В микромощных устройствах, где важна надежность контактов, используют литиевые источники с выводами под пайку. В таблице П9.1 приведены данные алкалиновых элементов и батарей по МЭК и ГОСТ, ТУ ([11], с. 36, 37). В таблице П9.2 приведены данные серебряно-цинковых элементов и батарей по МЭК и ГОСТ ([11], с. 38, 39). В таблице П9.3 приведены данные элементов и батарей Лекланше по международным (МЭК) и государственным (ГОСТ, ТУ) стандар- там ([11], с. 34, 35). Таблица П9.1

Обозначение по стандарту Габариты (Ж х h или L х В х Н), мм Масса,г Напряжение, В Емкость, мА·ч
мэк ГОСТ, ТУ
Элементы
LR1 293 12х30,2 9,5 1,5 650
LR03 286 10,5х44,5 13 1,5 800
LR6 LR6;A316; ВА316; 316-ВЦ; "Сапфир" 14,5 х 50.5 25 1.5 1000...3700
LR10 А332; ВА332 20,5 х 37 26 1,5 1300...2800
LR14 LR14; А343; ВА343 26,2 х 50 65 1,5 3000...8200
LR20 LR20; А373; ВА373 34.1 х61,5 125 1.5 5500... 16000
Батареи
6LF22 "Корунд" 26,5 х 17,5 х 48,5 46 9 620
  Таблица П9.2
Обозначение по стандарту Габариты (Ж х h), мм Масса,г Напряжение, В Емкость, мА·ч
МЭК ГОСТ, ТУ
Элементы
SR41 СЦ-21; СЦ-0.038 7,9 х 3,6 0,7 1,5... 1,55 38...45
SR42 СЦ.0.08 11.6х3,6 1.6 1,5...1,55 80...100
SR43 СЦ-32; СЦ-0,12 11,6х4,2 1.8 1,5...1,55 110...120
8R44 СЦ-0,18 11,6х5.4 2.3 1.5...1.55 130...190
СЦ-30 11,6х2,6 1,5 1,5... 1,55 60
Батареи
4SR44 13 х 25,2 14.2 6 170
  Таблица П9.3
Обозначение по стандарту Габариты (Ж х h или L х В х Н), мм Масса,г Напряжение, В Емкость, мА·ч
МЭК ГОСТ, ТУ
Элементы
R1 R 1:293 12х30,2 7,5 1,5 150
R03 R03; 286 10,5х44,5 8,5 1,5 180
R6 R6; 316; "Уран-М" 14,5 х 50,5 19 1,5 450...850
R10 R10; 332 21,8х37,3 30 1,5 280
R12 R12; 336 21,5х60 48 1,5 730
R14 R14; 343; "Юпитер-М" 26,2 х 50 46 1,5 1530... 1760
R20 R20; 373; "Орион-М" 31,4х61,5 95 1,5 4000
R40 R40; AR40 67 х 172 600 1,5 39000... 46000
Батареи
2R10 2R10 21,8х4,6 58 3 280
3R12 3R12;3336; "Планета" 62 х 22 х 67 125 4,5 1500
4R25 4R25 67 х 67 х 102 650 6 4000
6F22 6F22; "Крона" 26,5 х 17,5 х 48,5 30 9 190...250
6F100 6F100 66 х 52 х 81 460 9 3600
В таблице П9.4 приведены данные ртутно-цинковых элементов и батарей по МЭК и ГОСТ ([11], с. 39-41).. В таблице П9.5 приведены данные литиевых элементов. Таблица П9.4
Обозначение по стандарту Габариты (Ж х h ), мм Масса,г Напряжение, В Емкость, мА·ч
МЭК ГОСТ, ТУ
Элементы
MR6 MR6 10,5х44,5 25 1,35 1700
MR9 РЦ53 16 х 6,2 4,2...4,6 1,35 250...360
MR19 РЦ85 30,8 х 17 43 . 1,35 3000
MR42 РЦ31 11,6х3,6 1,4...1,6 1,35 110
MR52 РЦ55 16,4 х 11,4 8...9 1,35 450...500
РЦ63 21 х7,4 11 1,34 700
РЦ65 21 х 13 18,1 1,34 1500
РЦ73 25,5х8,4 17,2 1,34 1200
РЦ75 25,5 х 13,5 27,3 1,34 2200
РЦ82 30,1 х 9,4 30 1,34 2000
РЦ83 30,1 х 9,4 28,2 1,34 2000
РЦ93 31 х60 170 1,34 13000
Батареи
3MR9 ЗРЦ53 17х21,5 15 4,05 250...360
4MR9 4РЦ53 17х27 20 5,4 360
2MR52 2РЦ 55с 17х23 19 2,7 450
3MR52 ЗРЦ 55с 17х35 28 4,05 450
4РЦ 55с 16,2 х 53 40 5,4 450
5РЦ 55с 16,2 х 66 50 6,7 450
6РЦ63 23х48 72 7,2 600
  Таблица П9.5
Шифр типоразмера Габариты (Ж х h), мм Масса, г Напряжение, В Емкость, мА·ч
333 3,8 х 33 1,1 3 40
426 4,2 х 25,9 0,55 3 20
436 4,2 х 35,9 0,85 3 40
721 7,9х2,1 0,45 1,5 18
772 7,9 х 7,2 1 3 30
921 9,5х2,1 0,55 1.5 35
926 9,5х2,6 0,7 1,5 45
1121 11,6х2,1 0,85 1,5 50
1136 11,6х3,6 1,25 1.5 100
1154 11,6х5,4 1,85 1,5 170
1154 11,6х5,4 1,7 3 130
1220 12,5х2 0,8 3 30
1225 12,5х2.5 0,9 3 36
1616 16 х 1,6 1 3 30
1620 16х2 1,2 3 50
2010 20 х 1 1,1 3 20
2016 20х1,6 1,7 3 50...65
2020 20х2 2,3 3 90
2025 20 х 2,5 2,5 3 120(100)
2032 20 х 3,2 3 3 170(130)
2192 . 21 х9,1 11 3,5 400
2192 21 х 9,2 8,9 3 800
2312 23 х 1,6 2,3 3 90
2320 23х2 3 3 80...110
2325 23 х 2,5 3,7 3 140...160
2420 24,5 х 2 3,2 3 120(100)
2430 24,5 х 3 4 3 200(160)
2432 24,5 х 3,2 4,2 3 180
2525 25 х 2,5 4 3 200
2779 27,3 х 7,9 13 3 1200
3506 35,5 х 6 19,5 3 1700
11100 11,6х 10,8 3,3 3 160
12600 12х60,2 16 3 1000
13250 13 х 25,2 9 6 160
14250 14,1 х24,5 7,3 1,5 1600
14250 14,5 х 25 10 3 1000
14500 14,1 х 49,5 17,4 1,5 3900
17230 17х23 9,5 3 750
17340 17х33,5 13,5 3 1200
26180 26,2 х 18,2 25 3,5 1000
26500 26х50 47 3 5000
34610 32 х 60,5 110 1,5 16000
Примечание: фирма Sanyo выпускает овальные литиевые элементы CR 736-2 (напряжение 3 В, емкость - 70 мА-ч, габариты 15,7х7,8х3,6 мм) для батарей типа «Крона» ([II], с. 42-44) О некоторых особенностях элементов и батарей зарубежного производства, преимущественном их назначении можно судить по сделанным на них надписям ([II], с. 79, 80): Alkaline - элемент (батарея) со щелочным электролитом Camera - для фотокиноаппаратуры Cigarette Lighter - для карманной зажигалки Communication Device - для средств связи Fishing Float - для поплавка Game - для электронной игрушки Hearing Aid - для слухового аппарата Lighter - к зажигалке Lithium - литиевый элемент (батарея) Marganese-Zinc - марганец-цинковый элемент (батарея) Measuring Equipment - для измерительных приборов Medical Instrument - для медицинских приборов Mercuric Oxide - ртутно-цинковый элемент (батарея) Microphone - для микрофона Mini Radios - для миниатюрного радиоприемника Nickel-Zinc- никель-цинковый элемент (батарея) Photographic Light Meter - для фотоэкспонометра Pocket Bell - для карманного будильника Silver Oxide - серебряно-цинковый элемент (батарея) Standart - универсальный элемент (батарея) Watch - для часов Wristwatch - для наручных часов

ИКдиоды


Разработка полупроводниковых инфракрасных излучателей - ИК диодов - одно из самых значительных достижений полупроводниковой

Таблица ПЗ

1

2

3

4

5

6

7

АЛ107Г

12(100)

0,94-0,96

2(100)

100

2

25(0.8)

АЛ115В

9(100)

1/0;6

0,9-1

1,8(50)

600*

4

30(0,8)

AЛ119A

40(300)

1/1,5

0,93-0,96

3(300)

300

-

-

АЛ119В

25(300)

0,35/1,5

0,93-0,96

3(300)

300

-

-

АЛ123А

500(10000)*

0,35/0,5

0,94

2(300')

400

0

ЗЛ130А

350(3000)*

1,5/1,5

0,95

3(3000)

300

1

АЛ144А

20(100)

-

0,93-0,98

2(100)

150*

1

50

АЛ145Д

20(100)

-

0,93-0,98

1,6(100)

1100*

-

40

АЛ147А

16/ср(100)

0,3/0,3

0,85-0,89

1,8(100)

1500*

-

40

АЛ156В

12(100)

0,1/0,1

0,82-0,9

1,8(100)

2500*

3

20(0,8)

АЛ162А

100/ср(100)

0,3/0,3

0,85-0,89

1,8(100)

1500*

-

-

АЛ163А

11(100)

0.05/0,05

0.82-0,9

2(100)

1000*

3

70(0,8)

АЛ165Б

15(100)

-

0,87

2(100)

2500*

3

20(0,8)

АЛ168В

400/ср(80)

-

0,85-0,9

1,6(80)

1500*

2

-

АЛ170А

16/ср(40)

0,5/0,5

0,85-0,89

2,3(700)*

1000*

-

20(0,5)

АЛ170Б

40/ср(40)

0,5/0,5

0,85-0,89

2,3(700)*

1000*

-

10(0,5)

АЛ170В

100/ср(40)

0,5/0,5

0,85-0,89

2,3(700)*

1000*

-

4(0,5)

техники последних лет. Появился компактный, высокоэффективный, быстродействующий источник инфракрасного излучения, способный сконцентрировать в очень короткой вспышке мощность, многократно превышающую мощность непрерывного его излучения.

Параметры некоторых ИК диодов отечественного производства приведены в таблице П3 [5].

1 - излучаемая мощность Ре, мВт или мВт/ср (при токе в диоде в мА);

2 - время нарастания/спада излучаемой мощности (0,1...0,9Рmax),мкс;

3 - длина волны, соответствующая максимальному излучению, мкм;

4 - падение напряжения на диоде, В (при токе, мА);

5 - максимальный ток в диоде, мА;

6 - максимальное обратное напряжение, В;

7 - угол излучения, в градусах (по уровню Ре max/2);

К таблице П3:

1. Спектральные характеристики ИК диодов имеют один максимум - Dl- в интервале длин волн 0,87...0,96 мкм..

2. Пространственная плотность излучения измеряется в милливаттах на стерадиан (мВт/ср).

3. Для измерения силы излучения пользуются и другой единицей - милликавделой (мКд). Их соотношение: 1 мКд - 1,683 мВт/ср.

4. При повышении температуры lmax диода смещается в сторону длинных волн.

*) импульсное значение

 

Ионисторы


В последние годы появился новых класс приборов, функционально близких к конденсаторам очень большой емкости; по существу - занимающих положение между конденсаторами и источниками питания. Это - ионисторы, конденсаторы с двойным электрическим слоем [13].

Номинальное напряжение ионистора зависит от вида используе- мого в нем электролита и является для него максимально допустимым. Для получения более высокого рабочего напряжения ионисторы

Рис. П11.1. Ионисторы

соединяют последовательно. Но делать это самостоятельно не рекомендуется - параметры ионисторов в такой связке должны быть очень близкими.

Внутреннее сопротивление Rвн ионистора может быть рассчитано по формуле: Rвн=U/Iкз, где Rвн - в омах; U - напряжение на ионисторе, В; Iкз - ток короткого замыкания, А. Для ионистора К58-3 (японский аналог DC-2R4D225) Rвн=10...100 Ом.

Электрическую емкость ионистора рассчитывают по формуле: C=I·t/U , где С - емкость, Ф; I - постоянный ток разрядки, А;

U - номинальное напряжение ионистора, В; t - время разрядки от Uном до нуля, с;

Важнейший параметр ионистора - ток утечки. Особенно при использовании его в качестве резервного источника питания.

Габариты некоторых ионисторов, выпускаемых в России, показаны на рис. П11.1. Ионистор К58-9а представляет собой залитый компаундом ионистор К58-3 с приваренными проволочными выводами («+» маркирован черной точкой). Ионисторы К58-96 и К58-9в (японский аналог DB-5R5D105) на напряжение 5 и 6,3 В состоят, соответственно, из двух и трех соединенных последовательно ионисторов К58-3.

В принципе ионистор - неполярный прибор. Вывод «+» указывают для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе изготовителе.

Основные характеристики отечественных ионисторов приведены в таблице П11. Их рабочие температуры - -25...+70°С; отклонения емкости от номинальной - -20...+80%.

Долговечность ионистора зависит от условий эксплуатации. Так, при работе под напряжением Uном при температуре окружающей

Таблица П11

Тип ионистора

Ёмкость, Ф

Номинальное напряжение, В

Внутреннее сопротивление, Ом

Габариты a-b-c-d-e, MM

Масса, г

58-3

2,00

2,5

30

18,3-*-*-*-2,7

2,0

58-9а

0,47

2,5

80

10,5-14-5-26-4,5

0,5

"

2,00

2,5

30

19-23-5-38-5,5

2,0

58-96

0,62

5,0

60

27-22,5-10-35-13

11.0

"

1,00

5,0

60

27-22,5-10-35-13

11,0

"

0,62

6,3

90

27-22,5-10-35-13

11,0

58-98

1,00

5,0

60

21,5-8-5-4-*

8,0

"

0,62

6,3

90

21,5-10,5-5-16,5-*

10,0

Рис.
П11.2. Типовые разрядные характеристики ионисторов

Рис. П11.3. Зависимость емкости ионистора от тока разряда среды +70°С гарантированная долговечность составит 500 часов. При работе под напряжением 0,8Uном она увеличивается до 5000 часов. Если же напряжение на ионисторе не превышает 0,6Uном , а температура окружающей среды - +40°С, то ионистор будет исправно работать не менее 40000 часов. На рис. П11.2 показаны типовые разрядные характеристики ионисторов. Зависимость емкости ионистора от тока разряда (для температур +25°С и +70°С) показана на рис. П11.3. На рис. П11.4 показана зависимость тока зарядки от времени зарядки ионистора (для температур -15-С , +25°С и +80°С). Зависимость тока утечки ионистора от рабочего напряжения приведена на рис. П11.5, а от температуры окружающей среды - на рис. П11.6. Обычная схема включения ионистора в качестве резервного источника питания приведена на рис. П11.7. Диод VD1 предотвращает разряд ионистора С1 при Uпит=0. Резистор R1 ограничивает зарядный ток ионистора, защищая источник питания от перегрузки при включении. Он не потребуется, если источник питания выдерживает кратковременную нагрузку током 100...250 мА. Во многих случаях ионистор с успехом заменяет встраиваемые в прибор резервные источники питания. Весьма перспективен ионистор в качестве накопителя энергии при работе совместно с солнечными батареями. Здесь особенно ценна его некритичность к режиму заряда, практически неограниченное число циклов зарядразряд. Ионистор не требует ухода в течении всего срока службы.
Рис. П11.4. Зависимость тока зарядки от времени зарядки ионистора
Рис. П11.5. Зависимость тока утечки ионистора от рабочего напряжения
Рис. П11.6. Зависимость тока утечки ионистора от температуры окружающей среды
Рис. П11.7. Включение ионистора в качестве резервного источника питания

КМОП-микросхемы


В таблице П10 приведены основные электрические параметры наиболее употребительных КМОП-микросхем ([12], с. 299-359).

Таблица П10

Тип микросхемы

Uпит, В

U0вых, В

U1вых, В

I0вых, мА

I1вых, мА

Iпот, мкА

t01, нс

t10, нс

Свх, пф

К561ЛА7

5

0,95

3,6

0,25

0,25

-

160

160

-

10

2,9

7,2

0,45

0,55

-

80

80

11

15

-

-

-

-

2

-

-

-

564ЛА7

5

0,95

3,6

0,25

0,25

0,05

160

160

-

К561ЛА9

10

2,9

7,2

0,25

-0,3

5

125

125

-

К561ЛЕ5

5

0,95

3,6

0,3

0,3

0,5

260

180

-

10

2.9

7,2

0,6

0.25

5

130

115

-

564ЛЕ5

5

0,95

3.6

0,4

0,5

0,05

205

110

-

К561ЛН2

5

0,95

3,6

2,6

1,25

-

120

110

-

10

2,9

7.2

8

1,25

-

90

50

30

15

-

-

-

-

2

-

-

-

К176ЛП1

9

0,3

8,2

-

-

0,3

200

200

-

К561ЛП2

5

0,95

3,6

2,6

1,25

-

120

120

-

10

2,9

7,2

8

1,25

-

90

50

30

15

-

-

-

-

2

-

-

-

К561КП2

10

-

-

-

-

-

400

400

15

15

-

-

-

-

100

-

-

-

К176ИЕ1

9

0,3

4,2

-

-

20

-

-

-

К176ИЕ2

9

0,3

8,2

-

-

100

-

-

• -

К176ИЕЗ

9

0,3

8.2

-

-

250

-

-

-

К176ИЕ4

9

0,3

8,2

-

-

250

-

-

-

К561ИЕ10

5

0,8

4,2

0,2

0,2

50

1500

1500

-

10

1,0

9,0

0,5

0,2

100

500

500

-

К176ИЕ12

9

0,3

8,2

-

-

25

-

-

-

К561ИЕ16

5

0,8

4,2

0,15

0,15

-

-

-

-

10

1,0

9,0

0,35

0,35

-

340

340

5

15

-

-

-

-

20

-

-

-

КР1561ИЕ20

5

0,5

4,5

0,44

-0,8

20

5000

5000

-

10

1,0

9,0

1,1

-0.4

40

1800

1800

-

15

1,5

13.5

3,0

-1,2

80

1400

1400

-

К176ИД2

9

0,3

8,2

-

-

100

850

850

-

К561ИР2

5

0,8

4,2

0,12

0,08

-

970

970

-

10

1,0

9,0

0.25

0,2

-

380

380

10

15

-

-

-

-

100

-

-

-



И сегодня редко какие радиотехнические


Приложение 1 Микропереключатели И сегодня редко какие радиотехнические устройства обходятся без механически управляемых выключателей и переключателей. В таблице П1 приведены сведения о микропереключателях - элементарных контактных «тройках», получивших наибольшее, пожалуй, распространение среди электромеханических контактных устройств. Таблица П1
МП1-1 МП-7 МП-5 МП-9 МП-10 МП-11 МП3-1
Коммутируемые токи, мА 0,2- 100 0.5- 500 0,2- 400 0.2- 100 - - -
Коммутируемые напряжения, В 0,2-30 0,5-30 0,2-30 - 0,2-30 - 0,2-30
Число коммутаций, тыс. 25-50 7,5-10 15-100 25-50 5-50 15-100 30-100
Габариты, мм 20,3х 17,4х 8,2 12,8х 10,6х 5,2 20,3х 17,4х 8,2 20,3х 14,6х 7,2 20,3х 4,6х 7,2 20,3х 14,6х 7,2 20,3х 17,4х 8,2


и быстродей- ствием, получили широкое


Приложение 6 Фотоумножители Фотоумножители, обладающие высоким усилением и быстродей- ствием, получили широкое распространение в дозиметрических приборах, использующих сцинтилляторы - вещества, реагирующие на проникающую в них ионизирующую частицу вспышкой света. Параметры некоторых фотоумножителей отечественного производства приведены в таблице П6 [8]. Таблица П6
Параметр ФЭУ-31 ФЭУ-54 ФЭУ-67Б ФЭУ-71 ФЭУ-85
Область максимальной спектральной чувствительности, им 300-600 380-480 300-600 420-460 340-440
Чувствительность, А/лм (при напряжении питания, кВ) 1(0,9); 10(1,4) 10(>0,8); 100(1,9) 10(1,2); 100(1,0) 10(0,8); 100(1,25) 10(0,9); 1000(1,3)
Габариты (по баллону), мм Ж21,5х73 Ж22,5х64 Ж30х90 Ж30х90
 

Удельное сопротивление проводов высокого сопротивления,


Приложение 8 Проволочные сопротивления Удельное сопротивление проводов высокого сопротивления, при- веденное в таблице П8 в удобной для расчета форме, позволит изготовить резистор нужного сопротивления, не прибегая к измерениям. Таблица П8
d, мм R , Ом (длина З см)
Нихром Константан Манганин
0,15 3,00 1,35 1,27
0,20 1,80 0,76 0,71
0,25 1,10 0,49 0,46
0,30 0,76 0,34 0,32
0,35 0,56 0,25 0,23


Режимы зарядки аккумуляторов


Проблемы зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов попрежнему актуальны. Какое зарядное устройство лучше? Как определить момент окончания зарядки? Какой режим зарядки предпочтительнее? и др. - все это составило предмет исследований, которым посвящена статья, опубликованная в ноябрьском номере 1995 года чешского журнала «Amatererske Radio»; краткое изложение ее помещено в журнале Радио № 7 за 1996 год.

Зарядное устройство обязано, прежде всего, передать аккумулятору соответствующий электрический заряд. Но это требование дополняется обычно пожеланиями обеспечить быстроту зарядки аккумулятора, сохранить на протяжении длительного времени его номинальную емкость, сделать зарядку безопасной и др.

В зарядных устройствах любого типа важнейшим является определение момента окончания зарядки аккумулятора. Это делается несколькими способами.

1. При зарядке аккумулятора постоянным, не изменяющимся в процессе зарядки током ее прекращают вручную по истечении определенного времени. На такой режим ориентированы многие наиболее дешевые зарядные устройства. Зарядный ток в них составляет обычно I=0,1·Е, где I - зарядный ток в амперах, а Е - емкость аккумулятора в амперчасах. В этом режиме емкостной КПД аккумулятора принимают равным 2/3 и, соответственно, длительность зарядки устанавливают равной 15 часам. Режим зарядки малым током (он может быть и меньше 0,1·Е при соответствующем увеличении продолжительности зарядки) замечателен тем, что даже при значительной перезарядке аккумулятор не будет поврежден, во всяком случае - не взорвется.

2. Аккумулятор заряжают постоянным током, многократно превышающим 0,1·Е (в 10...20 раз). Зарядка прекращается автоматически по истечении заданного - более короткого - времени.

В режиме такой интенсивной зарядки обязательно должно соблюдаться следующее. Во-первых, аккумулятор необходимо предварительно разрядить (обычно - до 1 В на банку); во-вторых, должна быть обеспечена строгая зависимость продолжительности зарядки от установленного значения зарядного тока и, в третьих, обеспечено аварийное его отключение (например, по перегреву корпуса).

По идее к этой категории относятся многие зарядные устройства, появившиеся на нашем рынке, но, к сожалению, далеко не все они обеспечивают должную безопасность.

3.
Ток зарядки - не обязательно постоянный. Зарядку аккумулятора прекращают при увеличении его температуры. Этот способ имеет серьезные недостатки (аккумулятор почти всегда перезаряжается, ненадежен тепловой контакт и др.) и используется, как правило, лишь для аварийного отключения аккумулятора. 4. Ток зарядки - фиксированный, многократно, как правило, превышающий 0,1·Е. По достижении на аккумуляторе заданного напряжения зарядка заканчивается автоматически. Этот принцип долгое время использовался в самых лучших зарядных устройствах, потеснив систему зарядки аккумулятора малым током. Установка порогового напряжения здесь весьма критична. Обычно его значение выбирают в пределах 1,45...1,55 В на аккумуляторную банку, чаще - 1,48 В. Пороговое напряжение зависит, к тому же, от температуры окружающей среды и «возраста» аккумулятора. Неизменный ток зарядки здесь, вообще говоря, не обязателен. Но это упрощает учет потерь на подводящих проводах. Если из-за их неучета на аккумуляторе будет установлено заниженное пороговое напряжение, это обернется недобором заряда, а установленное лишь на один милливольт выше реального, приведет к тому, что процесс зарядки аккумулятора никогда не кончится. Вернее, кончится тем, что аккумулятор либо перегреется - при малом зарядном токе, либо взорвется - при большом. Во избежание этого некоторые зарядные устройства по достижении напряжения, чуть меньше порогового, переходят на дозарядку аккумулятора безопасным током, которым ее и завершают. 5. Процесс зарядки контролируют по скорости увеличения напряжения на аккумуляторе: оно быстро увеличивается непосредственно перед ее завершением. Отследив этот момент, зарядное устройство уменьшает большой ток зарядки (он доходит в них до 2·Е) до малого, безопасного, которым зарядка и завершается. По причинам, изложенным в п.4, оба эти тока также лучше иметь фиксированными, не изменяющимися во времени. Этот способ стал привлекать к себе внимание с появлением специализированной микросхемы U2402B. 6. Как и в предыдущем случае, при зарядке постоянным током состояние аккумулятора определяют по скачку напряжения.


Для получения хороших характеристик зарядку ведут током не менее 2·Е. В таких зарядных устройствах обычно используют аналого-цифровые преобразователи (например, микросхему ТЕА1100 фирмы Philips), которые позволяют заметить 1%-ный скачок напряжения и во время прекратить зарядку. Зарядным устройствам, собранным на базе такой микросхемы, не нужны регулировки, связанные с изменением числа заряжаемых аккумуляторов. В качестве защитной меры в них контролируется продолжительность зарядки. Ни один из рассмотренных выше способов зарядки сам по себе не является оптимальным. Поэтому нередко они сочетаются. К наиболее интересным можно отнести сегодня зарядное устройство ULTRA DUO, в котором зарядка заканчивается по всплеску напряжения на аккумуляторе (как в варианте 6), но зарядный ток в ходе ее принимает разные значения. В этой процедуре минимизируется время зарядки аккумулятора. В зарядном устройстве MULTI-CHARGE-A-MATIC CG-325 фирмы HITEC окончание зарядки определяется как ив предыдущем случае, но зарядка ведется установленным постоянным током (максимально 4,5 А). Кроме таких обычных функций, как разрядка аккумулятора перед зарядкой, проверка его емкости, защита от переполюсовки, контроль длительности зарядки и звуковая сигнализация ее окончания, это устройство благодаря встроенному преобразователю напряжения может заряжать от 12-вольтного автомобильного аккумулятора десять последовательно соединенных никель-кадмиевых аккумуляторов (напряжение на которых в заряженном состоянии доходит до 16 В). Это оценят прежде всего автомобилисты, пользующиеся портативными радиостанциями. По установившейся терминологии зарядка аккумулятора может быть очень быстрой (до 15 мин), быстрой (до 1 ч), ускоренной (до 3...4 ч), нормальной (от 12 до 16 ч) и медленной. Реальная емкость аккумулятора зависит от температуры и значений тока зарядки и разрядки. Наибольшая измеренная емкость получается при зарядке аккумулятора большим током и разрядке малым.

Счетчики Гейгера


Счетчики Гейгера-Мюллера - самые распространенные детекторы (датчики) ионизирующего излучения. До сих пор им, изобретенным в самом начале нашего века для нужд зарождающейся ядерной физики, нет, как это ни странно, скольконибудь полноценной замены.

В своей основе счетчик Гейгера очень прост. В хорошо вакуумированный герметичный баллон с двумя электродами введена газовая смесь, состоящая в основном из легко ионизируемых неона и аргона. Баллон может быть стеклянным, металлическим и др. Обычно счетчи- ки воспринимают излучение всей своей поверхностью, но существуют

Рис. П4.1. Включение счетчика Гейгера

и такие, у которых для этого в баллоне предусмотрено специальное «окно». К электродам прикладывают высокое напряжение U^ (рис. П4.1), которое само по себе не вызывает каких-либо разрядных явлений. В этом состоянии счетчик будет пребывать до тех пор, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации - след из ионов и электронов, порождаемый пришедшей извне ионизирующей частицей. Первичные электроны, ускоряясь в электрическом поле, ионизируют «по дороге» другие молекулы газовой среды, порождая все новые и новые электроны и ионы. Развиваясь лавинообразно, этот процесс завершается образованием в межэлектродном пространстве электронноионного облака, резко увеличивающего его проводимость. В газовой среде счетчика возникает разряд, видимый (если баллон прозрачный) даже простым глазом.

Обратный процесс - возвращение газовой среды в ее исходное состояние в так называемых галогеновых счетчиках - происходит само собой. В действие вступают галогены (обычно хлор или бром), в небольшом количестве содержащиеся в газовой среде, которые способствуют интенсивной рекомбинации зарядов. Но этот процесс идет значительно медленнее. Отрезок времени, необходимый для восстановления радиационной чувствительности счетчика Гейгера и фактически определяющий его быстродействие - «мертвое» время - является важной его паспортной характеристикой.

Такие счетчики называют галогеновыми самогасящимися.
Отличаясь самым низким напряжением питания, превосходными параметрами выходного сигнала и достаточно высоким быстродействием, они оказались особенно удобными для применения в качестве датчиков ионизирующего излучения в бытовых приборах радиационного контроля. Счетчики Гейгера способны реагировать на самые разные виды ионизирующего излучения - a, b, g, ультрафиолетовое, рентгеновское, нейтронное. Но реальная спектральная чувствительность счетчика в значительной мере зависит от его конструкции. Так, входное окно счетчика, чувствительного к a- и мягкому b-излучению, должно быть очень тонким; для этого обычно используют слюду толщиной 3...10 мкм. Баллон счетчика, реагирующего на жесткое b- и g-излучение, имеет обычно форму цилиндра с толщиной стенки

Рис. П4.2. Зависимость скорости счета or напряжения питания в счетчике Гейгера 0,05....0,06 мм (он служит и като- дом счетчика). Окно рентгеновского счетчика изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового - из кварцевого стекла. В счетчик нейтронов вводят бор, при взаимодействии с которым поток нейтронов преобразуется в легко регистрируемые a- частицы. Фотонное излучение - ультрафиолетовое, рентгеновское, g-излучение - счетчики Гейгера воспринимают опосредованно - через фотоэффект, комптон-эффект, эффект рождения пар; в каждом случае происходит преобразование взаимодействующего с веществом катода излучения в поток электронов. Каждая фиксируемая счетчиком частица вызывает появление в его выходной цепи короткого импульса. Число импульсов, возникающих в единицу времени, - скорость счета счетчика Гейгера - зависит от уровня ионизирующей радиации и напряжения на его электродах. Типичный график зависимости скорости счета от напряжения питания Uпит показан на рис. П4.2. Здесь Uнс - напряжение начала счета; Uнг и Uвг - нижняя и верхняя граница рабочего участка, так называемого плато, на котором скорость счета почти не зависит от напряжения питания счетчика. Рабочее напряжение Uр обычно выбирают в середине этого участка. Ему соответствует Nр - скорость счета в этом режиме. Зависимость скорости счета от уровня радиационного облучения счетчика - важнейшая его характеристика.


График этой зависимости имеет почти линейный характер и поэтому нередко радиационную чувствительность счетчика выражают через имп/мкР (импульсов на микрорентген; эта размерность следует из отношения скорости счета - имп/с - к уровню радиации - мкР/с). В тех случаях, когда она не указана (нередких, к сожалению), судить о радиационной чувствительности счетчика приходится по другому его тоже очень важному параметру - собственному фону. Так называют скорость счета, причиной которой являются две составляющие: внешняя - естественный радиационный фон, и внутренняя - излучение радионуклидов, оказавшихся в самой конструкции счетчика, а также спонтанная электронная эмиссия его катода. («фон» в дозиметрии имеет почти тот же смысл, что и «шум»
Рис. П4.3. Зависимость скорости счета от энергии гамма-квантов ("ход с жесткостью") в счетчике Гейгера в радиоэлектронике; в обоих случаях речь идет о принципиально неустранимых воздействиях на аппаратуру.) Еще одной важной характеристикой счетчика Гейгера является зависимость его радиационной чувствительности от энергии («жесткости») ионизирующих частиц. На профессиональном жаргоне график этой зависимости называют «ходом с жесткостью». В какой мере эта зависимость важна, показывает график на рис. П4.3. «Ход с жесткостью» будет влиять, очевидно, на точность проводимых измерений. Не обсуждая вопрос о том, нужна ли высокая точность измерений бытовому радиометру, заметим, что подобные приборы промышленного изготовления отличаются от любительских только лишь коррекцией счетчика по жесткости. Для этого на счетчик надевают «рубашку» - пассивный фильтр, имеющий приблизительно обратную по отношению к счетчику жесткостную характеристику. То, что счетчик Гейгера является лавинным прибором, имеет и свои минусы - по реакции такого прибора нельзя судить о перво- причине его возбуждения. Выходные импульсы, генерируемые счетчиком Гейгера под действием a-частиц, электронов, g-квантов Таблица П4
1 2 3 4 5 6 7
СБМ19 400 100 2 310* 50 19х195 1
СБМ20 400 100 1 78* 50 11х108 1
СБТ9 380 80 0,17 40* 40 12х74 2
СБТ10А 390 80 2,2 333* 5 (83х67х37) 2
СБТ11 390 80 0,7 50* 10 (55х29х23,5) 3
СИ8Б 390 80 2 350-500 20 82х31 2
СИ14Б 400 200 2 300 30 84х26 2
СИ22Г 390 100 1,3 540* 50 19х220 4
СИ23БГ 400 100 2 200-400* - 19х195 1
1 - рабочее напряжение, В; 2 - плато - область малой зависимости скорости счета от напряжения питания, В; 3 - собственный фон счетчика, имп/с, не более; 4 - радиационная чувствительность счетчика, имп/мкР (* - по кобальту-60); 5 - амплитуда выходного импульса, В, не менее; 6 - габариты, мм - диаметр х длина (длина х ширина х высота); 7.1 - жесткое b- и g-излучение; 7.2 - то же и мягкое b-излучение; 7.3 - то же и a-излучение; 7.4 - g-излучение. (в счетчике, на все эти виды излучения реагирующем), ничем не различаются.Сами частицы, их энергии совершенно исчезают в порождаемых ими лавинах-близнецах. В таблице П4 приведены сведения о самогасящихся галогеновых счетчиках Гейгера отечественного производства, наиболее подходящих для бытовых приборов радиационного контроля. Внешний вид и основные размеры некоторых счетчиков Гейгера приведены на рис. П4.4.
Рис. П4.4. Счетчики Гейгера

Сцинтилляторы


В таблице П7 приведены основные характеристики сцинтилляторов - веществ, реагирующих на проникающую в них ионизирующую частицу вспышкой света [9].

Таблица П7

ZnSe

CdS

CWO*

BGO*

CeJ

ZnS

Нафталин

Время высвечивания, мкс

3-5

0,3

5-9

<0,35

<1

10

0,06

Уровень послесвечения через 20 мс,%

<0,05

<0,1

<0,05

<0,05

- - -

Максимум излучения, нм

640

730; 1000

490

480

450

460

345

*) CWO - CdWO4; BGO - Bi4Ge3O12