Владимир Рюмин - Занимательная электротехника на дому
Еще о телемеханике и об электрических волнах
Электрическая волна бежит от места своего возникновения по всем направлениям, и бежит со скоростью, которую нам трудно себе даже представить. Это – скорость света, равная 300 000 км в секунду.
Чем чаще посылает источник волн все новые и новые волны в пространство, тем короче каждая из них будет.
Путем усложнения отправительной станции волн можно не только посылать волны определенной длины, но и, меняя скорость их образования (частоту колебаний), менять эту длину в известных пределах.
Усложняя же станцию приема волн, можно заставить ее отзываться только на волны определенной длины, не реагируя на другие. Ведь число волн, несущихся в каждый данный момент в пространстве, необычайно велико.
Бушует где-то гроза, сверкает молния за молнией, вызывая мощные волны, посылает их громадная станция дальней передачи речи, нервно выстукивая телеграфным ключом, бросает волну за волною в пространство радиотелеграфист гибнущего судна в океане, и тысячи коротеньких, но также далеко несущихся волн шлют друг другу многочисленные радиолюбители. Этот хаос электрических волн усиливается волнами, образуемыми проводами переменного тока, питающего городские и фабричные сети, осложняется сотнями других источников, до любой работающей спирали Румкорфа или звонящего у вас в передней электрического звонка.
Как разобраться в этом хаосе? Как выделить волны той станции, передачу которой желаем принять? Как помешать действовать «паразитным», никаких сигналов не передающим волнам трамвая или дугового фонаря на наши приемные станции?
Много приспособлений, подчас весьма сложных, придумано для этого, но, несмотря на эту сложность, можно понять, к чему они сводятся, чего они достигают, из маленькой аналогии.
Если вблизи рояля с откинутой крышкой взять на скрипке определенную музыкальную ноту, то на нее отзовется только та струна, которая настроена на ту же самую ноту, остальные же будут молчать.
Есть способы, о которых по их сложности здесь говорить не стану, не только настроить приемную станцию на волны определенной длины, но и менять эту настройку, то есть по желанию принимать то более длинные, то более короткие волны.
Поэтому-то, например, на домашней станции радиотелефона можно выслушивать передачу определенной станции, длина волн которой известна, и более или менее освободиться от действия на приемник паразитных и мешающих волн. В большинстве случаев, к сожалению, менее, чем более, так как абсолютная резкость настройки, в особенности на любительской станции, это почти недостижимый идеал.
Вернемся к телемеханике. В аппаратах, управляемых на расстоянии, устанавливают несколько отдельных приемников, соединенных с различными двигателями, настроенными каждый на определенную волну. Один, скажем, отзывается на волну, пускающую машину судна в ход, другой – на поворачивающую судовой руль вправо, третий – на приводящую в действие аппарат для выбрасывания мин и т. д. Дело крайне усложняется тем, что все эти приемники не только не должны отзываться на случайно доходящие волны иной длины, но и оставаться глухими на такие же волны, которые посылаются управляющими ими издали станциями, если эти волны идут из другого источника.
Вообразим, быть может за сотни верст от нас, управляемый аэроплан, несущийся к нам и грозящий сбросить на нас бомбу. Разве нельзя с какой-нибудь нашей ближайшей станции послать волну, которая бы раньше, чем аэроплан долетит до нас, заставила бы его сбросить свое смертоносное оружие? Быстро меняя длину посылаемых волн, можно в числе их отправить такую, на которую как раз отзывается его приемник волн, управляющий бомбометным аппаратом.
Как же защитить телемеханически управляемый аэроплан, корабль или танк от такого действия посторонних станций?
Это является секретом конструкторов подобных приборов, но, по-видимому, сводится к тому, что помимо определенной длины волны их приемники отзываются на определенную частоту изменения этой длины, на, так сказать, пульсацию тока волн.
При такой двойной настройке противник, чтобы нарушить правильность действия телемеханического двигателя, должен подобрать не только длину волны, но и частоту модулирования, а это создает бесчисленное множество комбинаций.
Электроакустика
Чтобы в главных чертах понять, на чем основана передача без проводов речи, а не только условных телеграфных сигналов, нам необходимо предварительно познакомиться с принципом действия обыкновенного телефона.
Телефон – это приспособление для преобразования энергии звука в электрическую энергию и обратно – трансформации этой последней снова в звук.
Установки, в которых происходит первое преобразование, могут быть при этом значительно удалены от установок, предназначенных для второго рода трансформации, находясь в соединении друг с другом проводами тока. Проще сказать, места, где говорят в телефон и где в него слушают, могут находиться на большом расстоянии друг от друга.
Обычно станция, передающая речь, является и станцией, принимающей ее, и обратно. Словом, по обыкновенному телефону с проводами можно беседовать с человеком, живущим в удаленном от вас другом доме и даже в другом городе.
В этом его преимущество перед радиотелефоном в современном состоянии последнего. Пока свободный разговор по беспроволочному телефону еще не осуществлен.
Когда же это будет достигнуто, то, вероятно, телефон с проводами отойдет в область истории техники.
Вы, вероятно, знаете, что звук распространяется волнами в материальной среде. В абсолютной пустоте звуки не могут быть слышны. Говоря, приводят в волнообразное движение воздух, и эти волны, дойдя до барабанной перепонки уха слушающего, заставляют ее дрожать.
Если же говорить перед упругой железной пластинкой (диафрагмой), помещенной перед магнитом, то она, как и барабанная перепонка нашего уха, начинает колебаться, то приближаясь, то удаляясь от магнита и тем то усиливая, то ослабляя его намагниченность. Если такой магнит обернут тонкой проволокой, то в проволоке, в момент изменения силы магнита, станут пробегать наведенные (индуктивные) токи. Обратно: если менять силу тока в такой обмотке, то в магните, который она обвивает, сила его магнитного притяжения будет то возрастать, то убывать, то сильнее, то слабее притягивать помещенную перед ним железную пластину. Последняя при этом начнет звучать.
Теперь еще одно напоминание. Я уже говорил раньше, что сила тока в проводнике зависит от его сопротивления (прохождению тока). Если это сопротивление убывает, то сила тока возрастает, если оно увеличивается, то сила тока уменьшается.
На этом законе основано устройство микрофона, аппарата, меняющего силу тока в цепи под влиянием производимых перед ним звуков.
Если перед микрофоном говорить, то звуки речи меняют силу тока в проводах, в которые он включен; это изменение силы тока вызывает изменение магнитного притяжения в аппарате, воспроизводящем речь, заставляя колебаться и звучать тонкую железную пластинку. При этом она в точности повторяет звуки, произнесенные перед микрофоном.
Как видите, такая передача речи сводится в действительности к передаче по проводу тока, в который преобразуются звуки на передающей станции и который вновь трансформируется в звук на принимающей станции. Построим такой телефон в его простейшей форме, и тогда мое объяснение, если вы в нем не смогли еще разобраться, станет вам, надеюсь, вполне ясным.
Модель телефона
Соедините две деревянные дощечки а и b размерами 8x5 см под прямым углом (рис. 41). В вертикальной дощечке прорежьте два прямоугольных отверстия шириной 1 см и высотой 0,5 см и вставьте плотно в них две угольные пластинки с, с. На концах пластинок высверлите ямки, снизу на верхней и сверху на нижней. В этих ямках довольно плотно укрепите вертикально третий уголек, имеющий вид цилиндрической палочки, диаметром около 5 мм, с остро зачиненными концами так, чтобы при малейшем толчке, испытываемом прибором, стерженек легко перемещался. Противоположные концы горизонтальных углей соедините с разноименными полюсами батарей из двух элементов Лекланше – один непосредственно, а другой через нижеописанный телефон.
Рис. 41
Проводом вам послужит медная изолированная шелком проволока диаметром около 0,3 мм. Она, как видно из рисунка, обматывается на середине своей длины в несколько слоев ƒ вокруг длинного (сантиметров десяти) гвоздя g из мягкого железа под его шляпкой.
Когда это будет сделано, кружок пергамента слегка увлажняют, растягивают и плотно зажимают между двумя деревянными плоскими кольцами h и і диаметром 6 см, свинчивая их друг с другом.
