Электроника?.. Нет ничего проще!

Беседа семнадцатая ПУТЕШЕСТВИЕ ВОКРУГ РАДИОЛОКАТОРА

Любознайкин — Ну как, Незнайкин, много ли ты набрал вопросов, которые ты хочешь мне задать?

Незнайкин — Великое множество, но я думаю, что на многие из них я мог бы и сам найти ответ. Я отобрал лишь некоторые вопросы, которые возникли у меня на прошлой неделе, когда я совершил экскурсию на радиолокационную станцию. Для начала попрошу тебя объяснить мне, как работает магнетрон.

Л. — Хорошо, начнем с двуханодного магнетрона. Его аноды представляют собой половинки цилиндров, расположенные так, что образуют подобие трубки, внутри которой размещен подогревный катод. Вся эта конструкция находится в междуполюсном зазоре мощного магнита, силовые линии которого параллельны оси цилиндра. Схема включения двуханодного магнетрона изображена на рис. 155, аноды соединены с выводами колебательного контура.

Рис. 155. Первый тип магнетрона — двуханодный магнетрон, помещается в магнитное поле, параллельное оси его катода.

Положительный полюс источника высокого напряжения соединен со средней точкой контура, а отрицательный — с катодом магнетрона. Само собой разумеется, что все элементы магнетрона — его катод и аноды — помещены в колбу, из которой откачан воздух. Представь себе, что из-за небольшого рассогласования один из анодов в какой-то момент имеет потенциал чуть выше, чем другой.

Н. — Разве такое положение возможно? Ведь аноды соединены между собой колебательным контуром.

Л. — В контуре вполне возможно возникновение небольших колебаний, которые создадут на мгновение разность потенциалов между его выводами. Как поведут себя в этом случае выходящие с катода электроны?

Н. — О! Здесь нет никакой проблемы. Большинство электронов пойдет к тому из анодов, который имеет более высокий потенциал.

Л. — В этом-то напряжении электронов пойдет меньше, чем в другом. Не забывай о наличии магнитного поля — оно стремится закрутить траекторию движения электронов вокруг катода. Поэтому из-за отклонения траектории большое число электронов, двигавшихся в сторону более положительного анода, попадет на менее положительный анод.

Н. — Эти электроны ведут себя крайне нелепо!

Л. — Ничего подобного! Эти электроны стремятся усилить первоначальный разбаланс. Они повышают разность потенциалов между двумя анодами до тех пор, пока колебательный контур не начнет изменять эту разность в другую сторону. Следовательно, колебания будут поддерживаться действием электронов и магнитным полем.

Н. — Очень ловко! Но по сути дела твой магнетрон не что иное, как. диод с двумя анодами.

Л. — Совершенно верно. Но обычно магнетроны делают не с двумя, а с большим количеством анодов, например с восемью или десятью. Их можно расположить по схеме, приведенной на рис. 156.

Рис. 156. Многорезонаторный магнетрон с восемью анодами, соединенными колебательными контурами.

Колебания создаются точно так, как показано на рис. 155; разница заключается лишь в том, что в этом случае делают восемь одновременно работающих связанных колебательных контуров. В какой-то определенный момент четные аноды положительны относительно нечетных, а в следующий полупериод — наоборот.

Н. — Я понимаю принцип работы, но, на мой взгляд, сделать такую восьмианодную систему с восемью колебательными контурами дьявольски сложно!

Л. — Намного проще, чем ты думаешь, Незнайкин. Все эти колебательные контуры и аноды сделаны из одного куска меди, которому придана форма, показанная на рис. 157. Весь этот медный блок соединяется с положительным полюсом источника высокого напряжения. Как ты видишь, чтобы пройти от одного анода к другому, ток должен обогнуть полости, что дает нам эквивалент одновитковой катушки.

Рис. 157. Реальная конструкция восьмикамерного магнетрона; колебательными контурами являются объемные резонаторы, полученные фрезерованием анодного блока. В одном из объемных резонаторов находится петля — виток связи, предназначенный для вывода энергии.

Н. — С катушкой все ясно, но я совсем не вижу конденсатора.

Л. — Но в этом повинны твои глаза; между двумя поверхностями щели, соединяющей околокатодное пространство с одной из полостей, имеется некоторая емкость.

Н. — Ты прав. Принимая во внимание очень малую индуктивность и очень малую емкость, я полагаю, что система должна создавать колебания очень высокой частоты.

Л. — Такие магнетроны легко позволяют получить колебания с частотой выше 30 000 Мгц, иначе говоря, выше 30 миллиардов периодов в секунду. Такая частота соответствует длине волны меньше одного сантиметра. Но в современных радиолокаторах магнетроны чаще используют для получения колебаний с частотой 3 Ггц (т. е. 3000 Мгц), что соответствует длине волны 10 см или же 10 Ггц (длина волны 3 см). Обычно в радиолокаторах питание от источника довольно высокого напряжения подается на магнетроны на очень короткое время (одна микросекунда или еще меньше), что позволяет получить очень высокую мгновенную мощность.

Н. — А как выводят эту мощность из магнетрона?

Л. — Очень просто. В одну из полостей помещают петлю связи, которая служит вторичной обмоткой трансформатора, к ней подключают коаксиальный кабель, через который и отводят энергию.

Н. — Ты упомянул о коаксиальном кабеле, а у меня как раз заготовлен один вопрос на эту тему. У меня сложилось впечатление, что в радиолокаторах не очень часто применяют этот кабель. Чем это объяснить?

Л. — Дело в том, что в радиолокаторах нужно передавать на высоких частотах большую мощность с минимальными потерями. В коаксиальном кабеле сложность возникает из-за необходимости крепления внутреннего проводника строго в середине внешнего. Использование для этой цели какого-либо изоляционного материала вызывает значительные потери энергии.

Н. — Какой же тогда изоляционный материал лучше всего поставить в коаксиальный кабель?

Л. — В этом случае я рекомендую тебе воспользоваться медью.

Н. — Ты что, смеешься надо мною? Я хотел бы знать, кого из нас двоих здорово стукнули коаксиальным кабелем по голове!

Л. — Я прекрасно понимаю твое удивление. Но не забывай, что здесь нам приходится иметь дело с очень высокими частотами. В коаксиальном кабеле можно сделать для внутреннего проводника медную опору, длина которой равна четверти длины волны колебания, передаваемого по кабелю (см. схематическое изображение на рис. 158).

Рис. 158. Четвертьволновая опора для внутреннего проводника коаксиального кабеля.

Конец этого четвертьволнового стержня замыкается накоротко с внешним проводником, и поэтому отраженная им волна возвращается в исходную точку в фазе с проходящей там прямой волной. Все происходит так, как если бы этот стержень-опора был разрезан в месте своего соединения с внутренним проводником.

Н. — Очень интересное решение. Я полагаю, что таким образом можно решить все проблемы передачи колебаний сверхвысокой частоты.

Л. — Увы, далеко не так! Описанную систему можно успешно применять только для передачи колебаний строго определенной частоты. А в радиолокаторах часто бывает полезно изменять частоту. Коаксиальный же кабель даже с четвертьволновыми опорами-изоляторами далек от совершенства, и поэтому предпочтение отдают трубе обычно прямоугольного сечения, по которой волна проходит в результате многократных непрерывных отражений от стенок. Такое устройство называют волноводом.

Н. — А теперь я хотел бы спросить тебя, что такое клистрон и как он работает.

Л. — Давай для начала рассмотрим усилительный клистрон с двумя резонаторами. Для этого тебе предварительно нужно познакомиться с объемным резонатором типа румбатрон (так называются резонаторы клистрона). Посмотри на рис. 159 и ты легко поймешь, как он устроен, ты видишь две параллельно расположенные круглые пластины, образующие конденсатор. Пластины соединены между собой множеством проволочных петель, которые образуют параллельно соединенные катушки.

Рис. 159. Две круглые пластинки, соединенные некоторым количеством петель, образуют объемный резонатор.

Бесконечно увеличивая число проволочных петель, мы получим объемный резонатор, сечение которого я изобразил для тебя на рис. 160. По внешнему виду он напоминает покрышку автомобильной шины, между бортами которой натянули круглые куски ткани.

Рис. 160. Разрез румбатрона (объемного резонатора клистрона) по его оси.

Н. — Положительно необходимо привыкнуть к совершенно необычному виду этих колебательных контуров, используемых в технике сверхвысоких частот. И внутри этих резонаторов электроны танцуют свою румбу?

Л. — Да, если тебе нравится такое сравнение. Но правильнее было бы сказать, что электромагнитные поля заставляют электроны исполнять свой танец. Посмотри на рис. 161, чтобы понять, как это происходит.

Рис. 161. Схема двухрезонаторного клистрона. Первый резонатор модулирует электроны по скорости. В пространстве между двумя резонаторами электроны группируются в пакеты и затем возбуждают второй резонатор; на анод поступает лишь постоянный ток.

Катод испускает электроны, а анод их собирает. Между этими электродами я поместил два объемных резонатора. Плоские стенки этих резонаторов сделаны из сетки, чтобы электроны могли проходить сквозь них.

Предположим, что с помощью петли связи я возбуждаю первый резонатор небольшим напряжением сверхвысокой частоты, которое порождает в резонаторе колебания на его резонансной частоте. При прохождении электронов через две сетки резонатора они ускоряются (когда вторая сетка положительна относительно первой) или замедляются (при обратном соотношении потенциалов сеток).

Н. — Это должно породить невообразимую неразбериху. Электроны то ускоряются, то замедляются и в конечном итоге они все должны перепутаться!

Л. — Ты не так далек от истины. Если оставить достаточное расстояние, чтобы быстро летящие электроны смогли догнать двигающиеся медленно, то электроны сгруппируются в пакеты. При расчете клистрона стараются создать такие условия, чтобы наилучшая группировка электронов приходилась на момент их подхода к сеткам второго объемного резонатора. Проходя через второй резонатор, пакеты электронов отдают ему свою энергию и порождают в нем колебания значительно более мощные, чем те, которые использовались для возбуждения первого резонатора.

Н. — Так, значит, клистрон представляет собой усилительную лампу?

Л. — Да, есть клистроны-усилители. Такие лампы позволяют получить наибольшие мощности в импульсе на сверхвысоких частотах. В настоящее время на частоте 3 Ггц удается получить 30 000 квт в импульсе. Но клистрон можно использовать и как генератор. Если выходной резонатор синфазно (без сдвига фазы) соединить с входным, то устройство начинает генерировать.

Н. — Но в этой лампе довольно трудно изменить частоту, так как для этого пришлось бы одновременно изменять настройку обоих резонаторов.

Л. — Чтобы избавиться от этого недостатка, создали так называемый отражательный клистрон. Эта лампа имеет только один резонатор, на котором создается высокий положительный потенциал, а анод заменен электродом с большим отрицательным потенциалом. Электроны, вылетающие с катода, проходят через резонатор и приближаются к отрицательному электроду, тормозятся им и возвращаются к резонатору. В результате электроны второй раз проходят через резонатор, который, таким образом, выполняет роль и первого и второго резонаторов; при обеспечении необходимой связи лампа начинает генерировать. Отражательные клистроны используются преимущественно в качестве гетеродинов радиолокационных приемников супергетеродинного типа. В этом случае гетеродин создает колебания небольшой мощности, необходимые для возникновения биений с принимаемым колебанием.

Н. — И для этого полученные с клистрона колебания подают на сетку лампы, а на ее другую сетку подают колебания, принятые антенной?

Л. — На таких высоких частотах не рекомендуется пользоваться этим методом. Обычно колебания клистрона-гетеродина направляют в объемный резонатор (кусок волновода), куда вводят также и волновод, идущий от приемной антенны. В том месте, где эти две волны сходятся, помещают крохотный кристаллический детектор, представляющий собой нелинейный элемент, необходимый для выделения биений этих двух волн. В цепи кристалла получают колебания промежуточной частоты (равной разности частот колебаний гетеродина и принимаемого сигнала). Полученные колебания промежуточной частоты усиливают высокочастотным транзисторным или ламповым усилителем.

Н. — Ты только что говорил о приемной антенне. А почему радиолокаторы имеют всего лишь одну антенну?

Л. — Правильно, антенна одна; сначала она используется для передачи, а затем для приема. Такое использование антенны приводит к весьма сложным проблемам: мощность излучаемых колебаний может превысить тысячу киловатт, тогда как приемник способен обнаружить миллионную долю микроватта. Для защиты приемника от разрушения излучаемым колебанием создали очень остроумную систему из газоразрядных ламп, заполненных газом под низким давлением, которые размещены в волноводах на пути прохождения волны или в стенке волновода. Во время передачи, когда по волноводам проходит очень большая мощность, газ в лампе ионизируется. В этих условиях он уподобляется очень хорошему проводнику — закрывает волновод, соединяющий антенну с приемником, и в последний практически ничего не попадает. При приеме отраженного сигнала его мощность настолько мала, что газ больше не ионизируется, волновод открыт и принимаемая волна свободно проходит в приемник. Другая газоразрядная лампа находится на стенке волновода между магнетроном и разветвлением волновода; она не пропускает к магнетрону принимаемую волну. Эта лампа размещена сбоку от пути следования волны, и поэтому в отличие от лампы, находящейся в ответвлении волновода к приемнику, не пропускает волну, если находящийся в ней газ не ионизирован.

Н. — Зачем понадобилось не пропускать принимаемую волну к магнетрону? Ведь она не может его разрушить.

Л. — Разумеется, нет. Но, если не сделать такого запора, часть принимаемой волны оказалась бы потерянной для приемника, а энергии поступает так мало, что напрасно транжирить ее просто глупо. Благодаря размещению газоразрядных ламп непосредственно в волноводе или на его стенке вся принимаемая энергия отраженного сигнала поступаёт в приемник.

Н. — В самом деле, система автоматического разделения сигналов сделана исключительно интересно. Но теперь я хотел бы спросить тебя, как в радиолокаторе стабилизируют напряжение питания. В блок-схеме радиолокатора, которую я смотрел, имеется несколько блоков питания, но я не понял, как они устроены.

Л. — Ты, Незнайкин, уже немного знаешь об устройстве блоков стабилизации напряжения; вспомни, в частности, что мы с тобой говорили о стабилитронах.

Н. — Наш разговор об этих диодах я помню, но я не вижу, как их можно использовать для стабилизации напряжения.

Л. — Их просто-напросто нужно включить параллельно питаемой схеме, как я показал на рис. 162.

Рис. 162. Стабилизация напряжения с помощью диода Зенера.

Как ты видишь, стабилитрон потребляет ток, который питаемая схема не потребляет. Когда потребление этой схемы изменяется, протекающий по стабилитрону ток изменяется в противоположном направлении. Напряжение питания U устанавливают несколько выше требующегося напряжения, и избыточная мощность рассеивается на резисторе R. Внутреннее сопротивление стабилитрона значительно меньше сопротивления R, и поэтому значительно уменьшает изменения напряжения на выводах диода и питаемой схемы.

Н. — Принцип работы этого стабилизатора полностью аналогичен принципу работы стабилизатора на газоразрядных лампах. Но я подозреваю, что полупроводниковые приборы позволяют получить более совершенную схему.

Л. — И ты, Незнайкин, не ошибся. Здесь можно использовать систему автоматического регулирования, во многом похожую на сервомеханизм, которая с помощью отрицательной обратной связи поддерживает выходное напряжение неизменным; для этого стабилизатор сравнивает выходное напряжение с опорным (контрольным) напряжением, усиливает полученное в результате этого сравнения отклонение и воздействует выходным сигналом усилителя на объект регулирования.

Н. — Объяснение несколько туманно. Я предпочел бы конкретный пример.

Л. — Пожалуйста, посмотри схему, которую я подготовил для себя на рис. 163.

Рис. 163. Стабилизатор напряжения на транзисторах. Опорным напряжением служит часть напряжения, снимаемого с диода Зенера; транзистор Т₂ усиливает напряжение ошибки; Т₁ — мощный транзистор.

Напряжение U через резистор R₃ подается на стабилитрон Д, на котором создается опорное напряжение.

Чтобы регулировать напряжение Е, мы с помощью потенциометра R₄ снимем лишь часть опорного напряжения и подадим его на базу транзистора Т₂. Часть стабилизируемого выходного напряжения Е через делитель напряжения R₁ — R₂, подается на эмиттер транзистора Т₂. Если выходное напряжение Е становится слишком высоким или слишком низким, то часть его, подаваемая на эмиттер, будет соответственно отличаться от части спорного напряжения на базе Т₂. Транзистор Т₂ запирается или проводит. Его коллекторный ток, представляющий собой усиленное напряжение ошибки, подается на базу транзистора Т₁. Связь между транзисторами очень проста, так как транзистор Т₁ относится к типу р-n-р. Представь себе, что в силу каких-либо причин питаемая напряжением Е схема имеет тенденцию потреблять слишком много. Тогда напряжение Е снизится. Такое изменение произойдет и с потенциалом эмиттера транзистора Т₂, что вызовет увеличение коллекторного тока транзистора Т₂. Этот ток, проходя через базу транзистора Т₁ значительно повысит ток в цепи коллектора транзистора Т₁, что скомпенсирует первоначальное нарушение равновесия.

Н. — В этом стабилизаторе меня беспокоит то обстоятельство, что транзистор Т₁ выдерживает всю разность напряжений U и Е и одновременно должен рассеивать большую мощность.

Л. — Мы должны взять мощный транзистор и установить его на хорошем радиаторе, способном рассеивать соответствующее количество тепла. Соблюдая необходимые меры, можно легко рассеивать мощность более 30 вт, что превышает возможности большинства ламп, которые ты до сих пор использовал.

Н. — В самом деле это превосходный стабилизатор напряжения, он весьма прост и в то же время обладает широкими возможностями. Вероятно, я в ближайшее время сделаю себе такой стабилизатор.

Л. — Ты получишь очень хорошие результаты, если примешь некоторые меры предосторожности. Не забывай, что стабилизатор не имеет защиты от короткого замыкания. Если ты замкнешь его выводы нагрузкой со слишком низким сопротивлением, транзистор Т₁ может выйти из строя.

Н. — Я полагаю, что для предотвращения таких серьезных неприятностей достаточно поставить плавкий предохранитель.

Л. — Теперь, кажется, есть плавкий предохранитель, реагирующий достаточно быстро. Обычно же транзистор гибнет раньше предохранителя и тем самым спасает его. Если же ты хочешь надежно оградить себя от неприятностей, то нужно дополнить стабилизатор напряжения схемой на трех транзисторах, которая играет роль триггера и почти мгновенно (через несколько микросекунд) после перенапряжения отключает выходное напряжение.

Я не буду ее описывать, так как она отличается некоторой сложностью, но разобраться в ней совсем нетрудно. Все необходимые подробности ты можешь найти в полных схемах самой различной аппаратуры.

Н. — Я с некоторым недоверием отношусь к схемам, которые ты называешь сложными, но понятными, и тем не менее я думаю, что мне удастся с ними справиться. А теперь я хотел бы спросить тебя, что такое сельсин. Я часто слышал это слово и, в частности, встречал его в брошюре о радиолокаторе.

Л. — Сельсин — небольшая электрическая машина, очень похожая на электродвигатель, она служит для передачи угла поворота вала. В неподвижной части (статор) имеются три обмотки (рис. 164) B₁, В₂ и В₃, расположенные под углом 120° друг к другу. Подвижная часть (ротор) имеет только одну обмотку, создающую магнитное поле, перпендикулярное оси ротора. Выводы этой обмотки соединены с двумя кольцами, к которым прижимаются две щетки.

Рис. 164. Пара сельсинов, используемых для передачи угла поворота вала с помощью трех напряжений различной амплитуды, наводимых ротором сельсина-датчика в трех обмотках статора сельсина-приемника.

Н. — Эта машина действительно немного похожа на электродвигатель, но я не вижу, как ее можно использовать для передачи положения.

Л. — Представь себе, что мы имеем два одинаковых сельсина. Я соединил, как это показано на рис. 164, все три обмотки статора первого с соответствующими обмотками второго…

Н. — А, нет! С этим я не согласен. Ты действительно соединил один вывод каждой обмотки первого сельсина с выводом соответствующей обмотки второго, но при этом накоротко замкнул вторые выводы всех трех обмоток первого сельсина и такую же операцию проделал со вторыми выводами обмоток второго сельсина. Я согласился бы с использованием одного общего провода для этих выводов, но при условии, если общий провод одного статора будет соединен с общим проводом другого статора.

Л. — В этом нет необходимости. Можно доказать, что напряжения в обмотках таковы, что их алгебраические суммы постоянно равны нулю. Поэтому нет надобности соединить между собой общие точки этих обмоток. А теперь подадим переменное напряжение в обмотку ротора первого сельсина. Во всех трех обмотках статора появятся наведенные напряжения, амплитуды которых зависят от положения ротора. Эти три напряжения передаются на три соответствующие обмотки второго сельсина и создают три вектора магнитного поля, которые, складываясь, дают одно результирующее, направленное точно так же, как породившее его магнитное поле первого сельсина.

Теперь можно двумя способами использовать второй сельсин. Мы можем подать в его ротор такое же напряжение, какое подается в ротор первого (обычно переменное напряжение 90—100 в с частотой 50 гц). Тогда в результате взаимодействия магнитного поля ротора второго сельсина с магнитными полями обмоток его статора ротор займет точно такое же положение, что и ротор первого сельсина.

Н. — Я понял, как работает система, но я не вижу разницы между управляющим и управляемым сельсинами.

Л. — Ты прав, что не видишь разницы — ее действительно нет. Передача может происходить в обоих направлениях. Все происходит так, как если бы для передачи движения с одного сельсина на другой использовали длинный гибкий вал. Если ты силой помешаешь вращению ротора второго сельсина, то почувствуешь соответствующее сопротивление на роторе первого.

Это система передачи положения, а не система автоматического регулирования. Обычно ею пользуются для перемещения вторым сельсином стрелки по шкале. Система очень удобна в тех случаях, когда при передаче угла необходимо обеспечить вращение по всему кругу без мертвого угла; ею удачно заменяют рассмотренные нами ранее системы на потенциометрах. Но картина будет совершенно другая, если я не подам тока в ротор второго сельсина и если я поверну его рукой. Как ты думаешь, что в этом случае произойдет?

Н. — Я думаю, что в его обмотке появится наведенное напряжение.

Л. — Совершенно верно. А как оно будет изменяться?

Н. — Я думаю, что оно будет изменяться при вращении ротора. Напряжение, несомненно, должно быть очень высоким, когда ротор расположен так, что магнитное поле хорошо проходит по его виткам. И оно, вероятно, будет очень низким, когда ротор расположен так, что магнитное поле не может проходить по его виткам.

Л. — Совершенно правильно, отдавая дань строгости выражений, я хочу уточнить. Наведенное напряжение равно нулю, когда витки ротора расположены параллельно магнитному полю, создаваемому тремя обмотками статора. Это направление перпендикулярно тому, которое занимает ротор при подаче в него такого же напряжения, как и в обмотку ротора первого сельсина, как мы только что делали.

Мы можем подать напряжение с этого второго ротора на усилитель, а затем на специальный фазочувствительный детектор, который даст нам положительное или отрицательное напряжение в зависимости от того, в какую сторону смещен ротор от положения, соответствующего наибольшему значению наводимого в этом роторе напряжения.

Н. — Мне в голову пришла одна идея…

Л. — Так изложи ее, мне кажется, что ты сегодня в очень хорошей форме.

Н. — Незачем говорить об этом, я всегда в хорошей форме. Если это напряжение ротора соответствующим образом усилить и затем подать на двухфазный двигатель, то его можно заставить вращаться в одном или в другом направлении.

Л. — Совершенно верно, и этим пользуются на практике. Но как при использовании твоего метода, так и при использовании уже описанного мною двигателя постоянного тока, управляемого фазочувствительным детектором, этот двигатель всегда используете я для воздействия на ротор сельсина, чтобы удерживать его в таком положении, когда наведенный в обмотке этого ротора ток ничтожно мал.

Н. — А какими преимуществами обладает этот метод по сравнению с первым?

Л. — На этот раз передача необратима. Первый сельсин выступает в роли управляющего органа, а второй — в роли управляемого. Необходимо отметить, что в этом случае мощность на роторе сельсина приемника зависит только от усилителя и управляемого им двигателя. Этот метод позволяет поворачивать в нужное положение очень тяжелые предметы, обладающие большой инерцией. Поэтому такая система передачи угла часто используется для управления радиолокационными антеннами.

Н. — В принципе очень удобно, что эту сельсинную систему можно применять несколькими различными способами. К тому же второй сельсин также может применяться двумя разными способами, о которых ты мне рассказал.

Л. — Теоретически все это возможно, а на практике предпочитают в известной мере специализировать сельсины. Существуют специальные сельсины-датчики, которые устроены так, чтобы подключаемые к их обмоткам нагрузки не изменяли наводимых в них напряжений. У сельсинов-приемников, предназначенных для индикации передаваемого угла, как я тебе уже говорил, принимают специальные меры для демпфирования колебаний ротора. В тех же сельсинах, которые предназначены для использования в системе автоматического регулирования с двигателем, стальная арматура ротора должна быть очень однородной, чтобы ротор не оказывал никакой реакции на обмотки сельсина-передатчика. В сельсинах, используемых для прямой передачи угла без двигателя, приводящего в движение второй сельсин (такую систему передачи называют телеиндикацией), нет необходимости в исключительной однородности стального сердечника ротора. Этот ротор устанавливается в заданное положение магнитным полем и поэтому совершенно не влияет на сельсин-датчик.

Н. — В брошюре о радиолокаторе я обнаружил описание еще одного странного устройства. Там говорилось о передаче положения с помощью «цифровых кодирующих устройств». Что это такое?

Л. — Это устройства, связанные с осью и передающие сведения о положении в цифровой, обычно в двоичной, форме. Такое устройство, например, можно сделать в виде диска, разделенного на концентрические кольца (дорожки), каждое из которых состоит из прозрачных n непрозрачных участков (рис. 165).

По одну сторону диска располагают ряд ламп, каждая из которых освещает небольшой участок выделенной ей дорожки, а по другую сторону диска напротив ламп размещают фотоэлементы. Когда между лампой и фотоэлементом находится прозрачный участок кольцевой дорожки, фотоэлемент дает напряжение, а когда луч света перекрывается непрозрачным участком, напряжения на выводах фотоэлемента нет. Путем соответствующего размещения прозрачных и непрозрачных зон на кольцевых дорожках можно сделать так, что даваемые фотоэлементами напряжения составят число, в двоичной системе позволяющее точно определить положение оси.

Рис. 165. Кодирующий диск состоит из прозрачных и непрозрачных зон. В зависимости от угла поворота диска лампы Л₁, Л₂, Л₃ и Л₄ освещают или не освещают соответствующие фотоэлементы Ф. Последние по проводам, число которых соответствует числу кольцевых дорожек, передают в двоичном коде информацию об угле поворота диска.

Здесь уместно вспомнить о проведенном нами ранее сравнении цифровой и аналоговой вычислительной техники. Система передачи данных в цифровой форме представляет интерес для передачи большого количества цифр, характеризующих с высокой точностью те или иные явления. В тех случаях, когда особой точности не требуется, вполне достаточно передачи непрерывно изменяющихся величин, как, например, трех напряжений с разной амплитудой в трех обмотках сельсина.

Н. — Я очень рад услышать объяснения принципа работы этих цифровых кодирующих устройств. Они позволят мне решить проблему, над которой я в последнее время работаю: один из моих приятелей попросил сделать ему автоматическую систему управления станком по заданной программе. Я установлю на станке такое цифровое кодирующее устройство. Переданное им число запишу на сдвигающий регистр. Последний позволит мне сложить это число с числом из программы, записанной в магнитном запоминающем устройстве…

Л. — Я знал, что ты в прекрасной форме, Незнайкин, но я никогда не подозревал, что ты стал так силен! Положительно, для тебя электроника…

Н. — Электроника?.. Нет ничего проще!