Детектор-умножитель
Если пройтись щупами милливольтметра по каскадам радиоприемника от входа к выходу, заметим постоянный рост показаний прибора, пока не перешагнем диодный детектор. За ним напряжение сигнала падает раз в десять. И хотя понимаешь, что перед детектором прибор показывает напряжение радиочастотной несущей, а за ним — напряжение продетектированного сигнала звуковой частоты, все равно «провальная» разница обескураживает.
А нельзя ли изменить конструкцию детектора и получить более высокое напряжение?
Тут же возникла подсказка в виде диодно-емкостного каскадного выпрямителя, дающего высокое напряжение для анодов кинескопов. У таких умножителей в зависимости от числа каскадов напряжение повышается с каждым новым полупериодом переменного напряжения на входе. Идея умножить напряжение сигнала, не затрачивая энергии батареи питания, показалась заманчивой. Но тут же возникло сомнение — ведь колебания звуковой частоты за детектором должны повторять огибающую амплитудно-модулированного радиосигнала (рис. 1); при многократном умножении в каскадном детекторе происходит некоторое запаздывание амплитудного значения «ступенчатых» полусинусоид.
Рис. 1
Вместе с тем, поскольку «звуковое» колебание образовано огромным числом радиоколебаний, можно было рассчитывать, что подобная погрешность не скажется на точности воспроизведения звуковых сигналов, по крайней мере, для диапазонов средних волн, а коротких тем более.
Для опытной проверки замысла была собрана «радиоустановка», схема которой показана на рисунке 2.
Радиочастотный тракт состоял из настраиваемого контура магнитной антенны WA1 и двух каскадов прямого усиления на транзисторах VT1, VT2. Переключатель А1 позволял присоединять к УРЧ обычный детектор, собранный по схеме удвоения (VD1, VD2, С7, R9), и детектор с многократным умножением (VD3…VD6, С9…С11, R10).
Тем же переключателем выходы детекторов присоединялись ко входу «звукового» усилителя заводского приемника, имевшему сопротивление порядка 100 кОм.
Сравнение сразу же оказалось в пользу каскадного детектора — с ним уровень звукового сигнала был существенно выше. Заметно улучшилась избирательность приема, обычно невысокая у одиночных контуров магнитной антенны.
Полезные эффекты могут возрасти при увеличении количества ступеней каскадного детектора. Но, вероятно, имеется оптимальное число, далее которого их количество увеличивать не стоит. В варианте, изображенном на рисунке 2, использовались диоды Д9В и конденсаторы КЛС. Обратим также внимание, что резистор R10 — нагрузка каскадного детектора — имеет соответственно повышенное сопротивление; ему отвечает достаточно высокое входное сопротивление УЗЧ. Конечно, может возникнуть вопрос — стоит ли создавать специфическую конструкцию детектора, если дополнительное «подрастание» сигнала и улучшение избирательности можно получить традиционным путем, с введением дополнительных транзисторов? Но не стоит забывать, что последние потребуют дополнительного расхода энергии батареи. Во всяком случае, в простых «карманных» конструкциях приемников детектор нового типа может оказаться весьма эффективным.
Еще более перспективным кажется использование каскадных детекторов там, где проблема электропитания является решающей. По этой причине до сих пор в стационарных условиях успешно применяют детекторные приемники, вообще обходящиеся без питания (точнее, черпая его в самом радиосигнале).
Полезно вспомнить старый опыт — двухполупериодное детектирование, дающее параллельное сложение обеих продетектированных полуволн радиосигнала. Сочетая его с каскадными детекторами Д1, Д2 в каждом плече (рис. 3), резонно ожидать вместе удвоение тока и умножение напряжения сигнала.
Подходящим головным телефоном с высоким сопротивлением (20 кОм) мог бы стать телефон пьезоэлектрического типа, например, ТПК-571. Поскольку пьезоэлементы имеют емкостный характер сопротивления, для пропуска постоянной составляющей сигнала их следует шунтировать высокоомным резистором. Иногда такой резистор встраивается в конструкцию самого телефона.
Уходя, не гасите свет…
…это сделает за вас несложный автомат. Он отключит электричество, как только помещение опустеет. И если вы не слишком аккуратны, получите за счет новшества до 50 % экономии электроэнергии.
Принципиальная схема автомата приведена на рисунке 1.
При закрытой двери, пока в помещение не входили, контакты связанного с дверью микровыключателя SB1 находятся в положении, показанном на рисунке. Собранный на логических ячейках DD1.3, DD1.4 триггер самоустанавливается благодаря конденсатору С3 (при подаче питания) в положение, когда на выходе DD1.4 присутствует сигнал низкого уровня — транзисторы VT1, VT2 заперты, осветительная лампа ELI не горит. Входящий, открывая дверь, замыкает нижний (см. рисунок) контакт микровыключателя SB1, посылая через конденсатор С2 импульс тока на триггер. Ячейки последнего переключаются, и появившийся на выходе DD1.4 сигнал высокого уровня отпирает транзисторы, заставляя светиться лампу ELI.
Прикрывая дверь, вошедший возвращает контакты SB1 в исходное состояние. Вновь открытая при уходе дверь заставляет вернуться триггер в первоначальное состояние — свет будет погашен.
Сказанным можно было бы ограничиться, если бы хозяева всегда дисциплинированно закрывали дверь при входе в помещение; однако нередко человек заглядывает в «подсобку» на минуту и, не прикрывая дверь, берет нужную вещь.
Наш автомат учитывает и подобный момент поведения человека. Означенную выше функцию выполняет реле времени на элементах DD1.2. Реле запускается одновременно с зажиганием света — примерно через 10 секунд, если дверь не закрыта. На выходе ячейки DD1.2 появляется сигнал высокого уровня, который начинает «дежурить» на открытом верхнем контакте SB1. Поэтому закрытая наконец дверь замкнет верхний контакт SB1 и даст триггеру импульс на выключение света. Если же дверь была закрыта при входе, реле времени не успевает сработать и возвращается в «нулевое» положение.
Теперь, разобравшись в «логической» части нашего автомата, обратим внимание на исполнительную часть, представляющую собой усилитель постоянного тока, собранный на транзисторах VT1, VT2 по схеме составного транзистора. Возможности транзистора VT2 позволяют управлять лампой мощностью до 10 Вт, питаемой от общего с автоматом источника питания (на рисунке не показан).
Если в помещение подведена осветительная сеть с напряжением 220 В и требуется более мощное освещение, в коллекторную цепь транзисторов можно включить электромагнитное реле (К1 на рис. 2).
Для безопасности транзисторов обмотка реле шунтируется обратно включенным диодом VD3. Если этого не сделать, при обрыве тока возникнут перенапряжения, способные пробить запертые p-n переходы. Используя сравнительно легкое реле типа РЭС-6, можно управлять лампой мощностью до 60 Вт. С реле указанного типа источник питания должен давать ток до 150 мА.
Незначительно усложнив наше устройство, можем сделать автомат «мудрее», чтобы он реагировал и на такую промашку человека, как оставление двери незакрытой. Такую функцию выполнит второе реле времени, отличающееся от первого лишь номиналами зарядной цепи R7, С4 (рис. 3), что дает срабатывание через 10…30 минут — эта длительность задается выбором емкости С4.
Входящие в реле логические ячейки DD2.1, DD 2.2 принадлежат второй микросхеме DD2. Если две остальные ячейки этой микросхемы не используются, их входы 8, 9, 12, 13 следует заземлить на общий провод схемы.
В конструкции нашего устройства можно использовать резисторы МЛТ-0,125..0,5, конденсаторы КЛС (МБМ) и К50-6 либо другие оксидные. Упомянутое электромагнитное реле РЭС-6 берется с паспортом РФ0.452.107. Заменяя его на реле другого типа, помните, что оно обязано работать при напряжении на контактах не менее 220 В переменного тока. Питать устройство лучше, конечно, от подходящего сетевого адаптера с 10-вольтовым выходом, но сойдет и девятивольтовый. В автономном, батарейном источнике следует включить последовательно семь гальванических элементов типа LR20 либо пять банок кислотного аккумулятора. 12-вольтовые лампы будут гореть с некоторым недокалом, зато увеличится ресурс их работы.
Ю.ПРОКОПЦЕВ