Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 10

Но, если эксперимент Ж.Л. Бюффона можно подвергнуть сомнению, то опыт греческого инженера Ионаса Сакса опровергнуть трудно. В 1973 г. он собрал близ Афин 70 солдат. Каждый держал в руках медное зеркало размером 91x50 см. По команде они сожгли солнечными зайчиками лежавшую на берегу в 50 м от них просмоленную лодку.

Столь же удачный эксперимент такого рода в 2005 году провели студенты Массачусетского технологического института: 129 зеркал со стороной 0,3 м расставили на скамейках и, поочередно закрывая и открывая накидки, навели на цель. Затем накидки по команде были удалены. Лучи солнца «ударили» в полноразмерный макет кормы триремы, сделанной из досок красного дуба. Макет вспыхнул мгновенно.

Проверить оружие Архимеда можете и вы. Если расстояние до мишени сократить до 10 м, то опыт можно провести в любом школьном дворе. Потребная площадь зеркал сократится в 25 раз — с 10 до 0,4 кв.м. То есть 28 человек с обычными круглыми зеркалами диаметром 14 см вполне могут вместе составить систему с необходимой суммарной площадью зеркал.

Этого достаточно для воспламенения модели. Но вообще-то лучше обойтись без огня. Поэтому модель триремы можно вырезать из тонкого пенопласта для отделки стен и закрасить ее черной гуашью. Температура плавления пенопласта около 120 °C. Эффект от облучения должен сказаться мгновенно. Макет, правда, не вспыхнет, а «потечет».

Воспроизводство солнечного оружия Архимеда — прекрасный веселый эксперимент для большой компании, да еще и на свежем воздухе. Но необходима осторожность! Все участники должны быть в темных очках и обязательно стоять в одну линию на расстоянии 10 м от цели.

Никто не должен подходить к мишени, это крайне опасно. Эксперименты производите только в присутствии взрослых.

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Сверхрегенараторы — уникальные приемники

Сверхрегенератор (его еще называют суперрегенератор) — это совершенно особый вид усилительного, или усилительно-детекторного, устройства, обладающий при исключительной простоте уникальными свойствами, в частности, коэффициентом усиления по напряжению, достигающим миллиона! Это означает, что входные сигналы с уровнем в доли микровольта могут быть усилены до долей вольта. Разумеется, обычным способом такое усиление в одном каскаде получить невозможно, но в сверхрегенераторе используется способ усиления, предложенный в начале 1920-х годов Эдвином Армстронгом, радиолюбителем и изобретателем, подарившим миру еще и такие замечательные устройства, как регенератор (1914 г.)» супергетеродин (1918 г.) и радиовещание с ЧМ (1930-е годы).

Полностью теорию работы сверхрегенератора вы можете найти на сайте журнала (http://utechnik.org), в разделе «Статьи». Здесь же скажем вкратце, что сверхрегенератор работает с выборками входного сигнала, взятыми в последовательные моменты времени. Затем происходит усиление выборки во времени, и через какой-то промежуток снимается выходной усиленный сигнал, часто даже с тех же точек, к которым подведен и входной. Пока совершается процесс усиления, сверхрегенератор не реагирует на входные сигналы, а следующая выборка делается только тогда, когда все процессы усиления завершены. Именно такой принцип усиления и позволяет получать огромные коэффициенты усиления, вход и выход не надо развязывать или экранировать, поскольку входные и выходные сигналы разнесены во времени и не могут взаимодействовать.

В сверхрегенеративном способе усиления заложен и принципиальный недостаток — слишком широкая полоса пропускания, — не позволяющий использовать его в АМ-диапазоне, но в значительно меньшей мере проявляющийся на FM.

Для лучшего уяснения процессов, происходящих в сверх регенераторе, обратимся к устройству, изображенному на рисунке 1, которое, в зависимости от постоянной времени цепочки R1C2, может быть и регенератором, и сверхрегенератором. Эта схема была разработана в результате многочисленных экспериментов и, как представляется автору, оптимальна по простоте, легкости налаживания и получаемым результатам.

Транзистор VT1 включен по схеме автогенератора — индуктивной трехточки. Контур генератора образован катушкой L1 и конденсатором С1, отвод катушки сделан ближе к выводу базы. Так согласовывается высокое выходное сопротивление транзистора (коллектора) с меньшим входным сопротивлением (базы).

Схема питания транзистора несколько необычна — постоянное напряжение на его базе равно напряжению коллектора. Транзистор, особенно кремниевый, вполне может работать в таком режиме, ведь открывается он при напряжении на базе (относительно эмиттера) около 0,5 В, а напряжение насыщения коллектор — эмиттер составляет, в зависимости от типа транзистора, 0,2…0,4 В. В данной схеме и коллектор, и база по постоянному току соединены с общим проводом, а питание поступает по цепи эмиттера через резистор R1.

Напряжение с нижней по схеме части витков катушки L1 приложено к переходу база — эмиттер транзистора VT1 и усиливается им. Конденсатор С2 — блокировочный, для токов высокой частоты он представляет малое сопротивление. Нагрузкой коллекторной цепи служит резонансное сопротивление контура, несколько уменьшенное из-за трансформации верхней частью обмотки катушки.

Устройство обладает рядом достоинств, к которым относятся простота конструкции, легкость налаживания и высокая экономичность: транзистор потребляет ровно столько тока, сколько необходимо для достаточного усиления сигнала. Подход к порогу генерации получается весьма плавным, к тому же регулировка происходит в низкочастотной цепи, и регулятор можно отнести от контура в удобное место. Регулировка слабо влияет на частоту настройки контура, поскольку напряжение питания транзистора остается постоянным (0,5 В), а следовательно, почти не изменяются и междуэлектродные емкости.

Описанный регенератор способен повышать добротность контуров в любом диапазоне волн, от ДВ до УКВ, причем катушка L1 не обязательно должна быть контурной — допустимо использовать катушку связи с другим контуром (конденсатор С1 в этом случае не нужен). Можно намотать такую катушку на стержень магнитной антенны ДВ — СВ-приемника, причем число витков ее должно составить всего 10–20 % от числа витков контурной катушки, Q-умножитель на биполярном транзисторе получится дешевле и проще, чем на полевом, который мы уже описывали.

Регенератор подойдет и для KB-диапазона, если связать антенну с контуром L1C1 либо катушкой Связи, либо конденсатором малой емкости (вплоть до долей пикофарады). Низкочастотный сигнал снимают с эмиттера транзистора VT1 и подают через разделительный конденсатор емкостью 0,1…0,5 мкф на усилитель ЗЧ. При приеме АМ-станций подобный приемник обеспечивал чувствительность 10…30 мкВ (обратная связь ниже порога генерации), а при приеме телеграфных станций на биениях (обратная связь выше порога) — единицы микровольт.

Теперь перейдем к практическим схемам сверхрегенераторов. Их в литературе, особенно давних лет, можно найти довольно много. Любопытный пример: описание сверхрегенератора, выполненного всего на одном транзисторе, было опубликовано в журнале «Popular Electronics» № 3 за 1968 г. Сравнительно высокое напряжение питания (9 В) обеспечивало большую амплитуду вспышек колебаний в контуре сверхрегенератора и, следовательно, большое усиление. Такое решение имеет и существенный недостаток: сверхрегенератор сильно излучает, поскольку антенна связана непосредственно с контуром катушкой связи. Подобный приемник рекомендуется включать лишь где-нибудь вдали от населенных мест, чтобы не создавать помех другим радиослушателям.

Схема простого УКВ ЧМ-приемника с низковольтным питанием, разработанного автором на основе базовой схемы, приведена на рисунке 2.

Антенной в приемнике служит сама контурная катушка L1, выполненная в виде одновитковой рамки из толстого медного провода (ПЭЛ 1,5 и выше). Диаметр рамки 90 мм. На частоту сигнала контур настраивают конденсатором переменной емкости (КПЕ) С1. Ввиду того, что от рамки сложно сделать отвод, транзистор VT1 включен по схеме емкостной трехточки — напряжение ОС на эмиттер подается с емкостного делителя С2СЗ.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

(Окончание следует)

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос — ответ

В фильме «Матрица» показано, как можно увернуться от пуль. Кинокартина, понятное дело, фантастическая, но все-таки: можно ли увернуться от пули на самом деле?