500 zagadek z elektroniki [PDF]

Zitiervorschau

Zenon Mendycfrał

3P z a g a d e k z

e le k tr o n ik i

Zenon Mendygrał

gp zag ad ek z elektroniki

Wiedza Powszechna

Warszawa 1976

W g projektu seryjnego JO ZE FA C Z E S Ł A W A B IE Ń K A okładkę ł kartę tytułową projektował K S A W E R Y P IW O C K I Przerywniki S T A N IS Ł A W CHORZEM SKI

Redaktor R E G IN A JA R ZĘ B O W S K A Redaktor techniczny A N N A M A R K O W SK A Korektor M A R IA M O LSK A

P R IN T E D IN P O L A N D P W „Wiedza Powszechna” — Warszawa 1976 r. Wydanie I Nakład 20 285 egz. Objętość 11,2 ark. wyd., 15 ark. druk. Papier druk. sat. kł. IV 70 g 82 X 104 . Oddano do składania 23IX 75 r. Podpisano do druku 3 V II 1976 r. Druk ukończono w sierpniu 1976 r. Zakłady Graficzne w Katowicach, ul. Armii Czerwonej 138 Zam. 2181/3/75 — J-129 Cena zł 25,—

P r z e d m o w y ...............................................

7 Pyta- Odpo­

rna wied z i

1. 2. 3. 4. 5. 0. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23 24.

Prekursorzy radiotechniki .............. R a diozgadyw an ka.............................. R a d io t e le g r a fia .................................. Radiotelefonia .................................. Radiofonia ........................................ R a d io n a w ig a cja ................................. Radiolokacja ..................................... T e l e w i z j a ............................................ Magnetyczny zapis dźwięków i obra­ zów .................................................. Wykres — wizytówka zjawiska fizycz­ nego .................................................. Elektronika i m a tem a ty k a ................. Kto, kiedy i co w y n a la z ł? ............. Co o nich w i e m y ........................... Na czyją c z e ś ć ? .............................. Która wypowiedź jest błędna? . . . Czy znacie te n a z w y ? .................... Co oznaczają te s k r ó t y ? .................... Do czego s łu ż ą ? ................................. Fale radiowe i i n n e ........................... Co wiem y o a n t e n ie ? ....................... W ieże t e le w iz y jn e .............................. Rezystory, cewki, kondensatory . . . Rozpoznajemy schematy generatorów Gdzie zastosować ten wzmacniacz? .

10 15 16 18 20 22 24 26

110 112 115 117 121 123 128 130

28

133

30 32 34 35 36 37 42 44 45 46 48 50 52 54 56

136 139 143 147 149 150 152 154 156 158 160 163 165 166 168

25. 26. 27. 28. 29. 30.

Schematy b l o k o w e ........................... Lampa lampie nie r ó w n a ................. Symbole graficzne lamp elektronowych Lampy g a z o w a n e .............................. Nazwa „elektron” i jej pochodne . . Diody półprzewodnikowe, tranzystory, układy s c a lo n e .................................. 31. Symbole przyrządów półprzewodniko­ wych .................................................. 32. Co przedstawiają te schematy? . . . 33. Uzupełniamy schemat odbiornika ra­ diowego ............................................ 34. Odbiornik t e le w iz y jn y ....................... 35. Stawiamy d ia g n o z ę ........................... 36. D la c z e g o ? ............................................ 37. Z czym związane są te czynności? . . 38. Zamiana l i t e r ..................................... 39. Co te przyrządy m i e r z ą ? ................. 40. Jakie to dziedziny elektroniki? . . . 41. Cybernetyka, bionika i informatyka . 42. Komputer — rachmistrz doskonały . 43. Pamięć elektronicznej maszyny cyfrow ej .................................................. 44. Jaki jest ich z a w ó d ? ........................ 45. Czy znacie te k s i ą ż k i ? .................... 46. Elektronika kwantowa — dernier cri techniki ............................................ 47. Masery i lasery w technice codziennej 48. Elektronika j ą d r o w a ....................... 49. Elektronika medyczna .................... 50. Elektronika w sa m o ch o d zie............. Literatura ...............................................

58 60 62 64 67

170 174 177 179 180

68

184

70 72

188 190

74 76 78 80 82 83 84 85 88 90 92 92 94 97

193 194 196 197 200 203 204 206 208 210 214 214 218 220

98 100 102 104 106

221 224 228 231 235 238

PRZEDM OW A

Inwazja elektroniki trwa. Do drzwi naszych domów z uporem natręta dobijają się coraz to nowi je j przedstawiciele: radio stereofoniczne, magnetofon, telewizor kolorowy, magnetowid kasetowy, przystawka magne­ tofonowa do telefonu, a chyba w niedługim czasie również wideofon. Urządzenia elektroniczne pozwalają widzieć niewidzialne, umożliwiają sterowanie odległy­ mi obiektami, automatyzują formalną pracę umysłową. Elektronika zdobywa również — opierające się do nie­ dawna zdobyczom techniki — takie bastiony wiedzy humanistyczne, jak historia, socjologia, filologia i inne. Wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z przesyła­ niem, przetwarzaniem, przechowywaniem, utrwala­ niem i odtwarzaniem inform acji, urządzenia elektro­ niczne okazują się niezastąpione. Swój zwycięski po­ chód zaczęła elektronika od radia — urządzenia tele­ komunikacyjnego przeznaczonego do przesyłania in ­ form acji na odległość za pośrednictwem fa l elektro­ magnetycznych. Prawdziwy jednak trium f święci ona w maszynach matematycznych, które są nie tylko sy­ nonimem postępu i nowoczesności, ale także rzeczy­ wistymi pomocnikami człowieka usprawniającymi jego pracę i zwielokrotniającymi jego możliwości. Dla przykładu wystarczy tu wspomnieć o elektroni­ cznym fotoskładzie, czyli nowoczesnej metodzie przy­ gotowywania matryc drukarskich. Otóż taką książkę, jak niniejsza, zawierającą około 400 000 znaków p i­ sarskich, można za pomocą urządzeń fotoskładu złożyć w ciągu 24 minut. Natomiast na złożenie tekstu tej

książki metodą tradycyjną, wymagającą wykonania form drukarskich za pomocą linotypu, potrzeba było­ by ok. 40 godzin (czyli 5 dni) pracy linotypisty. Elek­ troniczne urządzenie do fotoskładu wykona zatem tą pracą 100 razy szybciej. N ic dodać, nic ująć. A prze­ cież nie należy zapominać o fascynujących prędkościach liczenia elektronicznych maszyn liczących, o do­ kładności kontrolowania procesów technologicznych przez różnorodne urządzenia elektroniczne, o leczeniu promieniowaniem elektromagnetycznym itp. Sprawom radia, automatyki, maszyn matematycz­ nych i innych gałęzi elektroniki poświącona jest niniej­ sza książka. Obok tematów technicznych są w niej również tematy z zakresu historii rozwoju różnych dziedzin elektroniki, tematy dotyczące twórców tych dziedzin techniki, tematy z zakresu nazewnictwa elek­ tronicznego, a także tematy swobodniejsze o zabarwie­ niu ąuizowym. Poszczególne tematy ułożono, io miarę możności, chronologicznie. Jeżeli książka ta przyczyni się do zwiększenia za­ sobu wiadomości z zakresu elektroniki, będzie to nie­ wątpliwą oznaką, że je j zadanie zostało spełnione. Wiedza jest bowiem najtańszym, coraz bardziej doce­ nianym środkiem, leczącym różne dolegliwości — nie tylko te, którym i zajmuje się medycyna. act

on

pytania

Narodziny radiotechniki przypadają na okres kilku­ dziesięciu lat na przełomie wieku X I X i X X . W czasie tym sformułowano podstawowe prawa dotyczące elek­ tromagnetyzmu, odkryto zjawisko fotoelektryczne, do­ konano pierwszych prób otrzymywania i zastosowania fal elektromagnetycznych, wynaleziono urządzenia w y ­ twarzające i wzmacniające drgania elektryczne w iel­ kiej częstotliwości. Drogę do tych osiągnięć otworzyli twórcom radiotechniki ich w ielcy poprzednicy: M. Fa­ raday, A- Ampere, G. Ohm, H. Oersted i inni, żyjący i tworzący na przełomie wieku X V III i X IX . Ich osią­ gnięcia naukowe na polu nauki o elektryczności stwo­ rzyły bazę, na której mogła powstać nowa dziedzina wiedzy, nazwana radiotechniką. Nazwa powstała z po­ łączenia słowa „radio” (łac. radins — prom ień)'ze sło­ wem „technika” (grec. techne — sztuka, rzemiosło) i oznacza dziedzinę techniki zajmującą się otrzym ywa­ niem i wykorzystaniem drgań elektromagnetycznych. Jak nazywali się prekursorzy radiotechniki? Spróbuj­ my odgadnąć ich nazwiska na podstawie niżej przyto­ czonych fragmentów ich życiorysów oraz opisów do­ konanych przez nich odkryć naukowych i wynalazków.

1. Fizyk angielski, ur. 13X11831 r. w Edynburgu, zm. 5 X I 1879 r. w Cambridge. Od 1856 był pro­ fesorem filozofii naturalnej na uniwersytecie w Aberdeen. W latach 1860— 65 zajmował stano­ wisko profesora fizyk i i astronomii w Szkole Królewskiej w Londynie, a od 1871 r. był pro­ fesorem fizyk i doświadczalnej na uniwersytecie w Cambridge. Jego główną zasługą dla rozwoju radiotechniki było sformułowanie, na podstawie badań Faradaya, podstawowych równań dają­ cych ilościowy opis pola elektromagnetycznego. Równania te stanowią do dziś podstawę te­ orii pola elektromagnetycznego. W skończonej postaci jego teoria elektromagnetyzmu została opublikowana w 1873 r. w pracy Treatise on

Electricity and Magnetism (Traktat o elektrycz­ ności i magnetyzmie). 2. Fizyk rosyjski, ur. 10 V I I I 1839 r., zra. 26 V 1896 r. Był uczniem G. Kirchhoffa i W. Webera, znanych uczonych niemieckich zajmujących się pracami naukowymi i eksperymentami w dzie­ dzinie elektryczności. Od 1873 r. był profeso­ rem uniwersytetu w Moskwie, poza tym w la ­ tach 1870—82 kierował założonym przez siebie przy tymże uniwersytecie laboratorium fizycz­ nym. Między innymi zajmował się badaniem zjawisk fotoelektrycznych i wyładowań elek­ trycznych w gazach. Istotne znaczenie dla roz­ woju radiotechniki miały dwa jego odkrycia: stwierdzenie w latach 1888—90 proporcjonalno­ ści między natężeniem prądu fołoelektrycznego a natężeniem światła pochłoniętego przez kato­ dę fotokomórki oraz w ykrycie zależności prądu wyładowania niesamoistnego w gazie od ciśnie­ nia tego gazu. 3. Wynalazca amerykański, ur. 11I I 1847 r. w M i­ lan w stanie Ohio, zm. 18 X 1931 r. w West Orange w stanie N ew Jersey. Był samoukiem — jedynie 3 miesiące uczęszczał do szkoły pod­ stawowej. Mając 12 lat został gazeciarzem, a od 15 roku życia pracował jako operator telegra­ ficzny; cały wolny czas poświęcał samokształ­ ceniu. W latach 1876—87 udoskonalił telefon Bella, polepszając głośność i wyrazistość po­ przez wprowadzenie mikrofonu węglowego i ce­ w ki indukcyjnej, wynalazł fonograf, żarówkę elektryczną, uruchomił pierwszą na świecie elektrownię publiczną. Istotne dla radiotechniki było odkrycie przez tego wynalazcę (w 1883 r.) przepływu prądu między żarnikiem a dodat­ kową elektrodą wtopioną w szkło bańki żarów­ ki i połączoną z dodatnim biegunem oprawki żarówki. Zjawisko to zostało następnie w yko­ rzystane w lampach elektronowych.

4. Uczony angielski, ur. 29 X I 1849 r., zm. 18IV 1945 r. Zajmował się pracami naukowymi z za­ kresu elektrotechniki i radiotechniki. W latach 1885— 1926 był profesorem uniwersytetu w Lon­ dynie. Jego największym wynalazkiem, który przyniósł mu zasłużoną sławę i pamięć potom­ nych, było wynalezienie dwuelektrodowej lampy elektronowej — tzw. diody. 5. Fizyk jugosłowiański, ur. 10 V I I 1856 r., zm. 61 1943 r. Od 1884 r. przebywał w Stanach Zjed­ noczonych A.P. W 1885 r. odkrył niezależnie od Ferrarisa zjawisko wirowania pola magnetycz­ nego wytwarzanego przez prąd zmienny. Zna­ ny jest jako konstruktor maszyn i urządzeń prądu wielofazowego, a także prądnic wielkiej częstotliwości, stosowanych w radiokomunikacji na falach długich. W 1891 r. skonstruował tran­ sformator w ielkiej częstotliwości, nazwany jego nazwiskiem. 6. Fizyk niemiecki, ur. 2211 1857 r., zm. 1 1 1894 r. Był profesorem politechniki w Karlsruhe w la­ tach 1885—89, a od 1889 r. profesorem uniwer­ sytetu w Bonn. Zajmował się badaniem zjawisk elektromagnetycznych, fotoelektrycznych i me­ chanicznych. Jednak największym jego osiąg­ nięciem naukowym, które przyniosło mu sławę twórcy podstaw radiokomunikacji, było w ytw o­ rzenie w 1886 r. za pomocą oscylatora elektry­ cznego fal elektromagnetycznych (radiowych) o metrowej długości oraz zbadanie właściwości tych fal. 7. Rosyjski wynalazca, ur. 16 II I 1859 r. w Turjinskich Rudnikach, zm. 131 1906 r. w Petersburgu. W latach 1883— 1901 był wykładowcą w Szkole Morskiej w Kronsztadzie, w latach 1901— 05 profesorem, a od 1905 r. dyrektorem Petersbur­ skiego Instytutu Elektrotechnicznego. Badał w ła­ ściwości fa l elektromagnetycznych pod kątem

wykorzystania ich do przenoszenia sygnałów. Ulepszył koherer wynaleziony przez fizyka fran­ cuskiego E. Branly’ego i zastosował go w 1894 r. w tzw. wykrywaczu burz. Jego największym osiągnięciem, które przyniosło mu sławę pionie­ ra łączności radiowej, było zbudowanie w la ­ tach 1895— 97 zespołu nadawczo-odbiorczego, umożliwiającego przesyłanie sygnałów drogą radiową za pomocą kodu Morse’a. Pierwsza de­ monstracja wynalazku odbyła się 7 V 1895 r. na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego. 8. Fizyk polski, ur. 301 1869 r. w Opocznie,, zm. 2611918 r. w Moskwie. Jeden z pierwszych ba­ daczy fal elektromagnetycznych odkrytych w 1886 r. Pierwsze publikacje wyników jego prac naukowych z tej dziedziny pochodzą z 1893 r. Był profesorem fizyki i organizatorem pracow­ ni fizycznej w Szkole Technicznej im. H. W a­ welberga i S. Rotwanda oraz profesorem Poli­ techniki Warszawskiej. Jest autorem licznych skryptów z dziedziny fizyk i i ponad 40 rozpraw naukowych. 9. Fizyk francuski, ur. 231 1872 r. w Paryżu, zm. 19X111916 r, również w Paryżu. Od 1909 r. był profesorem College de France, od 1934 r. człon­ kiem francuskiej Akademii Nauk, a od 1945 r. je j przewodniczącym. Był uczniem znanego f i ­ zyka angielskiego J.J. Thomsona, który przy­ czynił się do rozwoju nauki o budowie materii i strukturze elektryczności, oraz znanego fizy­ ka francuskiego P. Curie — pioniera nauki o promieniotwórczości. Zajmował się teorią para­ magnetyzmu i diamagnetyzmu. Największe zna­ czenie ma opracowana przez niego w 1906 r. statystyczna teoria paramagnetyzmu ustalająca związki między natężeniem namagnesowania ciał ferromagnetycznych, natężeniem zewnętrz­

nego pola magnetycznego, momentem magne­ tycznym elementarnego magnesu oraz tempe­ raturą bezwzględną. Znany jest jako twórca pie­ zoelektrycznego generatora ultradźwiękowego, zbudowanego w 1918 r. do wykrywania okrętów podwodnych płynących w zanurzeniu. 10. Radiotechnik amerykański, ur. 26 V I I 1873 r., zm. 1 V I I 1961 r. Kierow ał szeregiem towarzystw radiotechnicznych 1 telefonicznych na terenie Stanów Zjednoczonych AJ*. Zajmował się za­ gadnieniami radiofonii i filmem dźwiękowym. Zasłynął w 1906 r. jako wynalazca trójelektrodowej lampy elektronowej,, zwanej triodą. Lam ­ pa ta umożliwiała wzmacnianie drgań elektry­ cznych o częstotliwości akustycznej, uzyskiwa­ nych w wyniku detekcji fa l elektromagnetycz­ nych służących jako nośnik przesyłanych syg­ nałów, dlatego też wynalezioną lampę nazwał audionem (łac. audio — słyszę).

W polskim nazewnictwie radiotechnicznym — zresztą nie tylko w polskim — istnieje w iele nazw zaczynają­ cych się od słowa „radio” . Jest to zrozumiałe, zw ażyw ­ szy, że słowo to jest pochodzenia łacińskiego, a język ten ma przecież bogate tradycje w słowotwórstwie ję ­ zyków nowożytnych. Pewna grupa nazw radiotechni­ cznych odnosi się do urządzeń lub przyrządów (np. radionamiernik, radiokompas, radiogoniometr), inna zaś określa dziedzinę współczesnej radioelektroniki (np. radiometria, radiobiologia, radiospektroskopia). Fakt ten posłużył za temat kolejnych dziesięciu zaga­ dek. Poniżej zestawiono dwie grupy nazw zaczynają­ cych się od słowa „radio” . W pierwszej grupie podano nazwy 10 przyrządów lub urządzeń radiotechnicznych, w drugiej natomiast — nazwy 10 dziedzin radioelek­ troniki. Zadanie polega na tym, aby przyporządkować odpowiedni przyrząd lub urządzenie właściwej dzie­ dzinie, tj. „dopasować” odpowiednią nazwę I grupy do odpowiedniej nazwy I I grupy.

I grupa

II grupa

1. Radiogram

a. Radioastronawigacja

2. Radioła

b. Radioastronomia

3. Radiolatarnia

c. Radiofonia

4. Radiolinia

d. Radiofonizacja

5. Radiometeograf

e. Radiokomunikacja

6. Radiosekstans

f. Radiolokacja

7. Radiosonda

g. Radiometeorologia

8. Radioteleskop

h. Radionawigacja

9. Radiowęzeł

i. Radiotelegrafia

10. Radiozapalnik

j. Radiotelemetria

Dominującym rodzajem łączności w końcu X I X w. była łączność telegraficzna, wykorzystująca różne ty­ py aparatów telegraficznych, wśród których najpopu­ larniejszy był aparat Morse’a. W owym czasie czyn­ nych było na całym świecie około 100 000 stacji tele­ graficznych, Europa i Ameryka połączone były już podmorskim kablem transatlantyckim i istniała już najdłuższa napowietrzna linia telegraficzna łączącą Wielką Brytanią przez Europą Środkową i Wschodnią oraz Małą Azją z Indiami. Nic zatem dziwnego, że przy­ padające na ten okres narodziny radia były nierozer­ walnie związane z telegrafią i właściwie są narodzina­ mi radiotelegrafii. W ciągu wielu lat rozróżnienie mię­ dzy telegrafią i radiotelegrafią było widoczne nawet dla użytkownika łączności, otrzymywał on bowiem albo telegram, albo radiotelegram w zależności od tego, jaką drogą — przewodową czy radiową — był on przesłany. Teraz takiego rozróżnienia nie ma, gdyż współczesny zintegrowany system telekomunikacyjny pozwala prze­ syłać dowolny rodzaj informacji (mowa, teksty, obra­ zy) za pomocą dowolnych urządzeń przesyłowych — przewodowych lub radiowych. Poziom swych wiado­ mości z zakresu radiotelegrafii możemy sprawdzić, od­ powiadając na poniższe pytania-zagadki.

1. A. S. Popow, demonstrując w dniu 7 V 1895 r. na posiedzeniu rosyjskiego Towarzystwa F izy­ ko-Chemicznego swój „telegraf bez drutu", przekazał za jego pomocą na odległość dwa sło­ wa — jakie? 2. W skład nadajników pierwszych radiotelegra­ fów z końca X I X w. wchodziło szereg urządzeń: bateria zasilania, cewka indukcyjna, klucz tele­ graficzny, iskiernik, antena. Jaką rolą spełniał iskiernik w pierwszych nadajnikach radiotele­ graficznych? 3. W pierwszych odbiornikach radiotelegraficznych użyty był tzw. koherer. Była to rurka szklana

napełniona drobnymi opiłkami żelaza. Koherer umożliwiał, w połączeniu z anteną, odbiór sła­ bego sygnału elektromagnetycznego. Jakim urzą­ dzeniem zastąpiono koherer w późniejszych od­ biornikach radiotelegraficznych? 4. W marcu 1896 r., a zatem po upływie około ro­ ku od zademonstrowania swego wynalazku, A. S. Popow wraz ze swoim pomocnikiem P. Rybkinem uzyskali łączność radiotelegraficzną na odległość 200 m. Na jaką odległość otrzymano połączenie radiotelegraficzne w 6 lat później, tj. w 1902 r.: a) 40 km, b) 400 km, c) 4000 km? 5. Czy wynaleziona w 1904 r. przez A. Fleminga lampa elektronowa była najpierw zastosowana w nadajniku czy w odbiorniku radiotelegrafi­ cznym? 6. W 1910 r., a więc po 15 latach od chwili udane­ go przesłania drogą bezprzewodową pierwszego radiotelegramu, na świecie było czynnych: a) 100, b) 1000', c) 10 000 stacji radiotelegraficznych? 7. Jak nazywał się inżynier austriacki, który w 1913 r. zbudował dla potrzeb radiotelegrafii pierwszy lampowy generator drgań niegasnących? Generator tego rodzaju sławi obecnie na­ zwisko swego twórcy, a niezależnie od tego, na­ zywany jest również generatorem ze sprzęże­ niem indukcyjnym. 8. W którym roku zbudowano w Polsce pierwszą stację radiotelegraficzną na układach lampo­ wych: a) 1926, b) 1931, c) 1936? 9. Co było powodem zmniejszenia intensywności rozwoju radiotelegrafii w końcu lat trzydzies­ tych: a) rozwój kablowej sieci telegraficznej, b) przygotowania do I I wojny światowej, c) roz­ w ój radiotelefonii? 10. Czy radiotelegrafia kodem Morse’a stosowana jest obecnie dla potrzeb łączności komercjal­ nej?

2 — 500 zagadek z elektroniki

17

Prawdopodobnie większość osób, korzystających z or­ ganizowanych codziennie przez Gdynię— Radio sean­ sów łączności radiotelefonicznej między załogami pols­ kich statków pływających po morzach i oceanach a ich rodzinami w kraju, skłonna jest raczej narzekać na słabą niekiedy słyszalność głosu swych bliskich, niż zastanawiać się, dlaczego w ogóle głos ten można sły­ szeć. Radiotelefonia, a w ogólności telefonia, stała się dziś po prostu dziedziną techniki, która świadczy codziennie konkretne usługi telekomunikacyjne. Przy tym za rzecz zupełnie normalną uważa się to, że od­ legli niekiedy o tysięce kilometrów rozmówcy nie tyl­ ko mogą porozumieć się wzajemnie, ale poznają się po głosie. Ten ostatni fakt stawia z pewnością radio­ telefonię w yżej od radiotelegrafii, która umożliwia po­ rozumienie o charakterze raczej anonimowym. Współ­ czesna radiotelefonia spełnia wielce pożyteczną rolę w żegludze morskiej i powietrznej, w komunikacji, a także w różnych służbach specjalnych, np. w wojsku, milicji lub straży pożarnej. Warto więc poświęcić jej nieco uwagi. Spróbujmy odpowiedzieć na 10 pytań po­ danych niżej.

1. Jaką specjalność zawodową miał A. G. Bell, który w dniu 14I I 1876 r. zgłosił w urzędzie pa­ tentowym swój pomysł elektrycznego przeka­ zywania głosu na odległość? 2. Pierwsza telefoniczna rozmowa międzymiasto­ wa odbyła się 9 X 1876 r. Kto ją przeprowadził? 3. W którym roku uruchomiono międzykontynentalną łączność radiotelefoniczną przez Atlantyk: a) w 1906, b) w 1916, c) w 1926? 4. Jaką rolę spełnia modulator w nadajniku radio­ telefonicznym ? 5. Jakie urządzenie w odbiorniku radiotelefonicz­ nym spełnia funkcję odwrotną do modulatora?

6. Co to oznacza, że między korespondentami zo­ stała nawiązana łączność radiotelefoniczna sy­ stemem simplex? 7. Czy głośne lub bardzo głośne mówienie do m i­ krofonu nadajnika radiotelefonicznego ma w pływ na zwiększenie zasięgu łączności? 8. Na czym polega łączność radiotelefoniczna sy­ stemem duplex? 9. Jakie dodatkowe elementy powinny być dodane do zwykłego aparatu telefonicznego, aby stał się radiotelefonem? 10. Czy milicjant posiadający radiotelefon może po­ łączyć się ze swoim, dysponującym również ra­ diotelefonem kolegą, który akurat pełni służbę w innej dzielnicy?

Dorobek, jaki radiofonia światowa osiągnęła w czasie ponad 50-letniego rozwoju, jest niezwykle imponują­ cy, Najwięksi nawet entuzjaści radia i radiofonii z lat dwudziestych naszego stulecia nie przewidywali, że audycje radiowe, których w początkowym okresie roz­ w oju radiofonii słuchało w poszczególnych krajach zaledwie po kilkaset osób, staną się powszechnym źró­ dłem aktualnych wiadomości odbieranych codziennie przez setki milionów ludzi na kuli ziemskiej. Tysiące stacji radiofonicznych na całym świecie emituje w róż­ nych zakresach fal radiowych w ciągu bez mała 24 godzin na dobę aktualne wiadomości polityczne, gospo­ darcze, naukowe, kulturalne, społeczne i inne w set­ kach różnych języków. Wiadomości te odbierane są przez setki milionów odbiorników radiowych lampo­ wych i tranzystorowych. Radiofonia, zwana również często radiokomunikacją rozsiewczą, jest obecnie sy­ stemem telekomunikacyjnym służącym do rozpowsze­ chniania informacji wśród ludzi oraz dostarczania im audycji o wartościach kulturalnych, oświatowych, ar­ tystycznych itp. Co o niej wiemy? Odpowiedzmy na podane pytania.

1. Z czym łączy się data 2 X I 1920 r.? 2. Gdzie została uruchomiona pierwsza europejska regularna stacja radiofoniczna: a) w Londynie, b) w Moskwie, c) w Paryżu? 3. Na czym polega różnica między radiofonią bez­ przewodową a radiofonią przewodową? 4. W którym roku „Polskie Radio” uruchomiło w Warszawie pierwszą stację nadawczą: a) w 1925, b) w 1926, c) w 1927? 5. Które z trzech niżej wymienionych państw eu­ ropejskich, o bardzo zbliżonej liczbie ludności, miało w 1969 r. największą liczbę odbiorników radiowych: a) Francja, b) Wielka Brytania, c) Włochy?

6. Jaką moc miała uruchomiona 24 V 1931 r. sta­ cja radiofoniczna w Raszynie pod Warszawą: a) 80 kW, b) 100 kW, c ) 120 kW? 7. W jakim kraju uruchomiona została 10I I 1933 r. największa na świecie w okresie międzywojen­ nym stacja radiofoniczna: a) w Anglii, b) w Stanach Zjednoczonych, c) w Związku Radziec­ kim? 8. Ile złotych, licząc według cen z dnia 31V III 1939 r., wyniosły straty w urządzeniach i insta­ lacjach radiofonicznych spowodowane przez oku­ panta hitlerowskiego: a) 100 min, b) 150 min, c) 200 min? 9. Jakie kraje europejskie mają obecnie stacje ra­ diofoniczne o mocy przekraczającej 1000 kW? 10. Ile rozgłośni regionalnych „Polskiego Radia” czynnych jest obecnie w Polsce: a) 13, b) 17, c) 23?

Myśl wykorzystania radia do celów nawigacji zrodziła się w początkowym okresie rozwoju radiotelegrafii. Świadczą o tym chociażby doświadczenia, jakie prze­ prowadzał G. Marconi na swym jachcie „Electra” — obok urządzeń radiotelegraficznych badał również ra­ diowe urządzenia namiarowe dla potrzeb żeglugi m or­ skiej. Oczywiście współczesne urządzenia radionawi­ gacyjne bardzo różnią się od swych poprzedników z lat I wojny światowej, ale podobnie jak tamte służą tym samym celom, tj. umożliwiają określanie pozycji i prowadzenie po wyznaczonej trasie obiektów rucho­ mych (okrętów i samolotów) za pomocą fa l radiowych. Rola urządzeń radionawigacyjnych wzrosła szczególnie w czasie ostatnich 30 lat, gdy pojawiły się szybkie sa­ moloty o dużym zasięgu. Zmusiło to przedsiębiorstwa transportu lotniczego do wyposażania samolotów i lot­ nisk w liczne urządzenia radionawigacyjne, które umo­ żliwiają nie tylko odbywanie lotów w trudnych w a ­ runkach atmosferycznych, ale także zapewniają lądo­ wanie samolotu bez widoczności lotniska. Obecnie dla potrzeb radionawigacji wykorzystuje się różne urzą­ dzenia i systemy radionawigacyjne. Obsługują one za­ równo żeglugę morską, jak i powietrzną na dużych, średnich i małych odległościach. Do urządzeń tych za­ licza się radionamierniki, radiolatarnie długofalowe i krótkofalowe, hiperboliczne systemy radionawigacyj­ ne fazowe i impulsowe, autonomiczne systemy radio­ nawigacyjne, systemy lądowania bez widoczności, radiowysokościomierze i inne. A oto kolejna grupa py­ tań związanych tematycznie z radionawigacją.

1. Jak nazywał się pierwszy okręt, który w 1912 r. został wyposażony w urządzenia radionamiaro­ we? 2. Jakie urządzenie radionawigacyjne stanowi pod­ stawowe wyposażenie nawigacyjne statku mor­ skiego wymagane przez Międzynarodową Kon­ wencję o Bezpieczeństwie Życia na Morzu?

3. Czy latarnia morska może pełnić funkcje radiolatarni? 4. Czym różni się radiokompas od radiopółkompasu? 5. Dlaczego radiolatarnia promieniuje fale elek­ tromagnetyczne według ściśle określonego ko­ du? 6. Który z niżej wymienionych systemów radio­ nawigacyjnych jest obecnie w Europie dominu­ jącym systemem dokładnej radionawigacji: a) Consol, b) Decca, c) Tacan? 7. Jak nazywa się system radionawigacyjny ob­ sługujący żeglugę morską i powietrzną na pół­ nocnym Atlantyku oraz północnym i zachodnim Pacyfiku? 8. Jaka jest główna zaleta lotniczego autonomicz­ nego systemu radionawigacyjnego? 9. Jakim celom nawigacyjnym służy system ILS, uznany za system standardowy przez wszystkich członków Międzynarodowej Organizacji Lotnic­ twa Cywilnego? 10. Jaką funkcję radionawigacyjną spełnia stacja radiolokacyjna A via, zainstalowana m.in. na warszawskim lotnisku Okęcie?

Ani odkrywca fa l elektromagnetycznych, H .H ertz, ani wynalazca radia — A. S. Popow, obserwując podczas przeprowadzanych eksperymentów zjawisko odbijania się fal radiowych, nie przewidzieli, że po latach na ba­ zie tego zjawiska rozwinie się odrębna dziedzina radio­ techniki, zwana radiolokacją. Niezbędne były liczne wynalazki i prace naukowe wielu uczonych z różnych dziedzin nauki, a przede wszystkim z elektroniki, ra­ diotechniki, elektrotechniki, mechaniki, automatyki, aby zaobserwowane w końcu ubiegłego wieku odbicie fal radiowych, zwane echem radiowym, mogło być z pożytkiem wykorzystane do celów praktycznych, tj. do wykrywania i określania położenia obiektów niewido­ cznych dla oka. Nad opracowaniem pierwszych stacji radiolokacyjnych, zwanych również radarami, trudzi­ ły się liczne zespoły naukowców, inżynierów i techni­ ków. Dlatego też często mówi się. że radar jest w yna­ lazkiem bez wynalazcy — powstał bowiem w wyniku podsumowania osiągnięć technicznych co najmniej trzydziestu lat. Spróbujmy odgadnąć, jakie to były osiągnięcia, pamiętając, że łączą się one z wymienio­ nymi niżej nazwiskami i datami.

Inżynier niemiecki w 1904 r. ...?

Ch.

Uczony rosyjski w 1907 r. ...?

B. A.

Inżynier amerykański w 1919 r. ...? Radziecki uczony w 1922 r. ...?

Hiilsmeier,

Rosing,

ki órv

Hull,

który

Szulejkin,

który

A. W.

M. W.

któ ry­

5. Inżynier francuski M. Bravel, który w 1923 r. 6. Badacze amerykańscy M. A. Tuve i G. Breit, którzy w 1926 r. ...?

7. Uczony niemiecki R. Kunold, który w 1933 r. ...? 8. Uczony szkocki w 1935 r. ...? 9. Uczony radziecki w 1935 r. ...?

R. A.

J. B.

Watson-Watt.

który

Kobzariew,

który

10. Elektrotechnicy angielscy J. T. Randall i II. A. H. Bont, którzy w 1939 r. ...?

8 . TELEWIZJA

„Radio z lufcikiem” — oto ja k Wiech nazwał telewi­ zję w jednym ze swych felietonów w czasie, gdy przed ekranami 24 odbiorników telewizyjnych marki „L e­ ningrad” , zainstalowanych w świetlicach i klubach warszawskich zakładów pracy, zbierały się tłumy pierwszych telewidzów, a program nadawany był w każdy piątek o godz. 17 i trwał zaledwie 30 min. Te piątkowe seanse telewizyjne nadawane były od po­ czątku 1953 r. aż do czerwca 1954 r. Od tego czasu upłynęło ponad 20 lat, w ciągu których liczba odbior­ ników telewizyjnych w Polsce wzrosła do ok. 5 min, a więc ponad 200 000 razy. Ten niezwykle burzliwy rozwój telew izji przekroczył wszelkie oczekiwania nie tylko w Polsce, ale na całym świecie, powodując, że telewizja ze swymi setkami milionów odbiorników te­ lewizyjnych, wśród których niemały procent stanowią odbiorniki telew izji kolorowej, stała się równorzędnym partnerem radiofonii. Wiechowskie „radio z lufcikiem” zdobyło świat, a telewidz ma możność wyboru odpo­ wiedniej audycji, bowiem telewizje wprowadziły II. a nawet I I I program. A oto 10 pytań związanych z te­ lewizją i jej rozwojem.

1. W jakim kraju w 1936 r. rozpoczęto po raz pierwszy regularną emisję programu telew izyj­ nego: a) we Francji, b) w Anglii, c) w Niem ­ czech? 2. Kto był autorem pierwszej w Polsce publikacji na temat telewizji, która ukazała się w 1929 r. pod tytułem: „Now e metody telewizji” ? 3. Na czym polega różnica między telewizją pro­ gramową a telewizją użytkową? 4. Jaki kraj europejski rozpoczął pierwszy na­ dawanie regularnego programu telewizyjnego po przerwie spowodowanej I I wojną świato­ wą?

5. Które miasto w Polsce otrzymało najokazalszy ośrodek telewizyjny w postaci wieży żelbetowej zakończonej masztem stalowym o łącznej w y ­ sokości 165,5 m? 6. W jakiej kolejności niżej wymienione kraje roz­ poczęły regularne nadawanie programów tele­ w izji kolorowej: Anglia, Japonia, Stany Zjed­ noczone? 7. Kiedy po raz pierwszy nadano program telew i­ zji satelitarnej? 8. Który z trzech znanych na świecie systemów telew izji kolorowej zastosowano w Polsce: a) NTSC, b) P A L , c) SEC AM? 9. Do jakich celów wykorzystywany jest w Zw iąz­ ku Radzieckim tzw. system „Orbita” ? 10. Stany Zjednoczone A. P. miały w 1969 r. 81 min odbiorników telewizyjnych; ile w tym było od­ biorników telew izji kolorowej: a) ponad 5 min. bl ponad 15 min. c> ponad 25 min?

9•

M A G N E TYC ZN Y Z A P IS DŹW IĘKÓW I OBRAZÓW

Idea magnetycznego zapisu dźwięków zrodziła się w końcu ubiegłego wieku. W 1888 r. Amerykanin O. Smith zaproponował wykorzystanie zjawisk magnety­ cznych do nagrywania dźwięków. Było to zaledwie 11 lat po wynalezieniu przez T. A. Edisona fonografu czyli urządzenia do mechanicznego utrwalania i od­ twarzania dźwięków. W iele jednak upłynęło lat, za­ nim techniczna realizacja tej idei otrzymała postać dzisiejszego magnetofonu, którego niewątpliwą zaletą jest prostota zapisu. N ie można tego powiedzieć ani o mechanicznym zapisie dźwięków, stosowanym przy produkcji płyt gramofonowych, ani o zapisie optycz­ nym, wykorzystywanym w film ie dźwiękowym. Ta łatwość zapisu dźwięków w warunkach domowych po­ woduje, że magnetofon z każdym rokiem staje się urządzeniem coraz bardziej popularnym, zwycięsko konkurującym z gramofonem, a jednocześnie stano­ wiącym coraz częściej, obok radia i telewizora, obo­ wiązkowe wyposażenie elektroniczne nowoczesnego mieszkania. Zapis taki realizowany jest przy użyciu urządzeń elektronicznych, zwanych ampexami i magne­ towidami. Am pex jest urządzeniem stacjonarnym, po­ wszechnie stosowanym w studiach telewizyjnych do utrwalania ważniejszych em isji telewizyjnych. Magne­ towid zaś jest urządzeniem przenośnym, które może być wykorzystane w warunkach domowych do zapisu ciekawszych audycji telewizyjnych. Magnetowid spełnia zatem rolę podobną jak magnetofon. Magnetycznemu zapisowi dźwięków i obrazów poświęcona jest kolejna grupa zagadek.

1. Pierwsze urządzenie do magnetycznego zapisu dźwięków, nazwane telegrafonem, zostało zbu­ dowane w 1898 r.; kto był jego twórcą: a) E. Berliner, b) W. Poulsen, c) O. Smith? 2. Na początku lat trzydziestych w studiach ra ­ diofonicznych używano urządzeń do magnetycz­ nego nagrywania audycji, w których nośnikiem

była taśma stalowa; ile ważył krążek taśmy sta­ lowej z nagraną 20-minutową audycją: a) 0,8 kg. b) 2,8 kg, c) 8 kg? 3. W jakim kraju zbudowano w 1934 r. pierwszy magnetofon: a) w Anglii, b) w e Francji, c) w Niemczech? 4. W e współczesnym magnetofonie można wyróż­ nić następujące główne podzespoły: mechanizm magnetofonu, zestaw głowic, wzmacniacz zapi­ sujący, wzmacniacz odczytujący, generator wielkiej częstotliwości, zasilacz; który z nich nie jest podzespołem elektronicznym? 5. Czy na jakość zapisu i odczytu magnetycznego ma w pływ równomierność przesuwu taśmy ma­ gnetycznej? 6. Ilokrotne odtwarzanie bez pogorszenia jakości wytrzymują współczesne taśmy magnetyczne: a) 1000-krotne, b) 10 000-krotne, c) 100 000-krotne? 7. Czy obecnie produkuje się magnetofony, w któ­ rych nośnikiem zapisu magnetycznego jest drut stalowy? 8. Który z produkowanych obecnie przez Zakłady Radiowe im. Kasprzaka magnetofonów jest ma­ gnetofonem kasetowym: a) M K 122, b) ZK240, c) Z K 246? 9. Czy zbudowane w 1956 r. przez firm ę Ampex urządzenie do zapisywania i odczytywania sy­ gnałów telewizyjnych było pierwszym tego ro­ dzaju urządzeniem na świecie? 10. Jakie urządzenie do zapisu magnetycznego pro­ dukowane przez Zakłady Radiowe im. Kasprza­ ka kryje się pod kryptonimem MTV-10: a ) m a­ gnetofon tranzystorowy, b) magnetowid, c) ma­ gnetofon stereofoniczny?

WYKRES — W IZY T Ó W K A ZJAWISKA t o . FIZYCZNEGO

Radiotechnika, podobnie jak inne dziedziny nauki i te­ chniki, chętnie posługuje się wykresami. Są to grafi­ czne ilustracje różnych zależności funkcyjnych obra­ zujących określone zjawiska i prawa fizyczne. W ykre­ sy te mogą mieć postać linii prostych, krzywych, za­ mkniętych. Przedstawia się je zwykle we współrzęd­ nych prostokątnych, oznaczając osie symbolami okre­ ślonych zmieniających się wielkości fizycznych. Przy tym najczęściej na osi odciętych (poziomej) odkłada się argument, czyli zmienną niezależną, zaś na osi rzęd­ nych (pionowej) — funkcję, czyli wartość zmiennej za­ leżnej. Przedstawiono tu 10 wykresów bardzo często spotykanych w radiotechnice, oznaczając je literami od a do j; obrazują one następujące zależności:

1. przebieg prądu przemiennego. 2. pętlę histerezy, 3. krzywe rezonansu, 4. charakterystykę diody lampowej, 5. charakterystykę baretera, 6. charakterystykę oporu liniowego, 7. „lew ą” charakterystykę triody, 8. przebieg prądu tętniącego, 9. charakterystykę lampy neonowej, 10. charakterystykę zapłonową tyratronu. Należy odgadnąć, które wykresy przedstawiają w y ’ mienione zależności.

Ktoś kiedyś powiedział, że naukowcy odkrywają to, co już obiektywnie istnieje, natomiast inżynierowie tworzą to, czego jeszcze nie było — budują więc sa­ mochody, okręty podwodne, samoloty, sputniki, radia, telewizory, magnetofony, radary... Projektując i budu­ jąc, muszą liczyć: opierają się przy tym na wcześniej odkrytych przez naukowców prawach, ujętych w okre­ ślone zależności matematyczne. Z licznej grupy rów ­ nań, wzorów, reguł, twierdzeń i funkcji odnoszących się do elektroniki wybrano i zamieszczono tu 10, oznaczając je literami a-i-j. Poniżej podano ich nazwy. Trzeba skojarzyć wymienione nazwy z odpowiednimi zależnościami matematycznymi przedstawionymi na rysunkach obok.

1. Wzór Thomsona 2. Wzór Lorentza 3. Prawo Ohma 4. Wzór Wwiedieńskiego 3. Pierwsze równanie Maxwe!la 6. Wzór Larmora 7. Wzór Childa-Langmuira 8. Równanie Richardsona-Dushmana 9. Wzór Sommerfelda-van der Pola 10. Równanie Plancka

3 — 500 zagadek z elektroniki

Potrzeba jest matką wynalazków. W wieloletnim roz­ woju techniki zapotrzebowanie na wynalazców było tak duże, że niektóre odkrycia i wynalazki dokonywa­ ne były jednocześnie przez dwie osoby, niezależnie od siebie. Tak było np. z wynalezieniem radia przez A. S. Popowa i G. Marconiego. Jest to o tyle zrozumiałe, że w każdym wynalazku zostaje wykorzystany osiągnięty już uprzednio przez innych odkrywców zasób wiedzy. To, że zarówno w odbiorniku A. S. Popowa, jak i G. Marconiego użyty był koherer jako detektor sygnałów elektromagnetycznych, wynikało stąd, że przyrząd ten został w 1890 r. opisany przez uczonego francuskiego Branly’ego. Uczony ten zaobserwował, że pod wpły­ wem wyładowania elektrycznego zmieniała się prze­ wodność luźnej masy sproszkowanego przewodnika. Obserwacje Branly’ego były z kolei kontynuacją prac Munka of Rosenschoelda, który jeszcze przed 1835 r. opisał trwały wzrost przewodności elektrycznej mie­ szaniny cyny, węgla i innych przewodników, w yw o­ łany przepływem przez tę mieszaninę prądu wyłado­ wania butelki lejdejskiej. Przykładów takich można przytoczyć więcej. Wskazują one. że w nauce, wyna­ lazkach i odkryciach zawsze występuje, mniej lub w ię­ cej widoczna, kontynuacja myśli i idei. Pamiętając o tym. postarajcie się odgadnąć, co wynaleźli w po­ danych latach niżej wymienieni wynalazcy:

1. K. F. Braun . .. w 1913 r. ...? 2. W. Schottky . . . w 1919 r. ...? 3. G. Jobst . .. w 1926 r. ...? 4. V. K. Zworykin . . . w 1930 r. ...? 5. J. T. Randall . . . w 1939 r. ...? 6. R. Kompfner . . . w 1943 r. ...? 7. W. B. Shoekley . . . w 1946 r. ...? 8. A. M. Prochorow . .. w 1954 r. ...? 9. L. Esaki . . . w 1957 r. ...? 10. A. Javan . . . w 1961 r. ...?

Co roku wydziały elektroniczne polskich politechnik oblegane są przez licznych kandydatów, którzy chcie­ liby zdobywać wiedzę z zakresu radia i elektroniki. Ten właśnie kierunek studiów od lat cieszy się nie­ zmiennym powodzeniem. I chociaż egzaminy wstępne na wydziały elektroniki wcale nie należą do łatwych, i o jednak zdających z wynikiem bardzo dobrym i do­ brym jest więcej niż miejsc, którymi dysponują uczel­ nie. Stan taki świadczy przede wszystkim o popular­ ności elektroniki jako dziedziny współczesnej techniki i o wysokiej randze naukowej nadanej temu kierun­ kowi studiów przez polskich naukowców — profeso­ rów wyższych uczelni. Spośród licznej grupy naukow­ ców i specjalistów zajmujących się problemami zw ią­ zanymi z radiem i elektroniką poniżej wymieniono na­ zwiska 10 profesorów. Co o nich wiecie?

1. Janusz Groszkowski 2. Antoni Kiliński 3. Stanisław Kuhn 4. Stefan Manczarski 5. W itold Nowicki 6. Arkadiusz Piekara 7. Jerzy Seidler 8. Adam Smoliński 9. Stanisław Ryżko 10. Tadeusz Zagajewski

Tak się w nauce i technice złożyło, że nazwy różnych jednostek fizycznych pochodzą bardzo często od na­ zwisk wybitnych uczonych i wynalazców. Tak na przykład nazwa jednostki m o c y --w a t — czci pamięć Jamesa Watta, angielskiego inżyniera i wynalazcy, ży­ jącego w latach 1736— 1819, twórcy silnika parowego, który zapoczątkował erę pierwszej rewolucji przemy­ słowej. Podobnie nazwa jednostki napięcia elektrycz­ nego — wolt — sławi imię Alessandro Volty, włoskie­ go fizyka żyjącego w latach 1745— 1827. Nazwę amper nadano jednostce natężenia prądu elektrycznego na cześć Andre Marie Ampere'a — francuskiego filozofa, fizyka i matematyka, żyjącego w latach 1775— 1836. Natomiast nazwa jednostki rezystancji elektrycznej — om — pochodzi od nazwiska Georga Ohma, fizyka nie­ mieckiego żyjącego w latach 1787— 1854. Właśnie elek­ tryczność i magnetyzm są dziedzinami, w których spo­ tyka się szczególnie dużo nazw jednostek fizycznych utworzonych od nazwisk znanych filozofów, fizyków, matematyków, astronomów. Poniżej podano 10 nazw jednostek fizycznych, szczególnie często używanych w elektronice. Należy odpowiedzieć, na czyją cześć zosta­ ły one nadane tym jednostkom. A oto one:

1. ersted. 2. far ad, 3. gilbert, 4. gaus, 5. henr, 6. herc. 7. kulomb, 8. neper, 9. simens, 10. weber.

Egzamin, to sprawdzian posiadanych wiadomości, ale jest to również walka (łub gra, albowiem każda walka jest grą) dwóch stron o przeciwstawnych interesach, w której jedna stara się ..sprzedać” swe wiadomości a możliwie najwyższą cenę. druga natomiast — stara -ię do tego nie dopuścić, przynajmniej w rozumieniu trony pierwszej, wyłapując błędy w wypowiedziach, leżeli przy tym uwzględni się zdenerwowanie, które wykle nie opuszcza egzaminowanych, oraz weźmie pod uwagę zmęczenie ogarniające egzaminującego po w y ­ słuchaniu iluś tam dobrych i złych wypowiedzi, to otrzymamy pełniejszy obraz tej walki, bowiem na jej rezultat wpływa również przypadek, będący nieodłą­ cznym elementem wszelkich gier (walk). Może się bo­ wiem zdarzyć, iż zdenerwowany student w swej w y ­ powiedzi popełni oczywisty błąd, a zmęczony egzami­ nator nie zwróci nań uwagi. Poniżej podano 10 temalów związanych z elektroniką, a pod każdym z nich ;io 3 wypowiedzi; jedna z tych wypowiedzi jest błęd­ na — która?

1. Lampa próżniowa: a. Gdy napięcie dodatnie na anodzie lampy sta­ nie się równe zeru. elektrony emitowane przez katodę będą gromadzić się w jej pobliżu, two­ rząc tzw. chmurę elektronową. b. Zbyt duże ujemne napięcie polaryzujące siat­ kę sterującą diody stwarza nieprzebytą prze­ szkodę dla elektronów, w związku z czym w lampie ustaje przepływ' prądu elektronowego. c. Słaby sygnał zmienny doprowadzony do siat­ ki lampy wzmacniającej dodaje się do panu­ jącego na niej ujemnego napięcia polaryzacji, powodując fluktuacje prądu anodowego. 2. Tranzystor: a. Gdy prąd płynący w obwodzie emitera zw ię­ ksza się. następuje wzrost koncentracji noś­

ników mniejszościowych w obszarze bazy tranzystora, co w efekcie wywołuje wzrost prądu kolektora. b. Powierzchnia złącza kolektorowego w tran­ zystorze jest zawsze znacznie większa od po­ wierzchni złącza emiterowego, ponieważ na złączu kolektorowym wydziela się znacznie większa moc. c. Grubość bazy tranzystora, tj. grubość warst­ w y półprzewodnika między emiterem a ko­ lektorem, powinna być tym większa, im w ię­ ksza będzie częstotliwość sygnałów, jakie ma wzmacniać dany tranzystor. 3. Fotokomórka: a. Natężenie prądu fotoelektronowego, płynące­ go w obwodzie fotokomórki, ma tym większą wartość, wyrażaną zw ykle w mikroamperach, im większe jest natężenie światła pada­ jącego na katodę fotokomórki. b. W fotokomórce nie oświetlonej płynie tzw. prąd ciemny, którego wartość jest tym w ię­ ksza, im większa jest zdolność emisyjna fo­ tokatody oraz im niższe jest napięcie anodo­ w e fotokomórki. c. Jakość fotokomórki jest tym wyższa, im w ię­ ksza jest jej czułość, tj. możliwość uzyskania ■większego prądu fotoelektronowego przy gor­ szym oświetleniu, i im mniejszą wartość ma prąd ciemny. 4. Rezystor: a. Rezystor drutowy ma dużą stałość rezystan­ cji, ale małą indukcyjność własną, a ponie­ waż dobrze wytrzymuje przeciążenia, jest sto­ sowany zwykle w obwodach zasilania radio­ stacji. b. Rezystory masowe są bardzo chętnie stoso­ wane w różnych urządzeniach elektronicz­ nych ze względu na to, że są tanie i mają małe wymiary.

c. Moc znamionowa rezystora, tj. moc, jaka mo­ że się wydzielić na danym rezystorze przy jego dopuszczalnym nagrzaniu, ma związek z wielkością rezystora, ale nie ma związku z wartością jego rezystancji. 5. Cewka indukcyjna: a. Chcąc zmniejszyć wym iary cewki indukcyj­ nej, zachowując niezmienną wartość jej indukcyjności, należy zmniejszyć liczbę jej zwojów, lecz cewkę umieścić na rdzeniu fer­ romagnetycznym. b. Cewka indukcyjna przeznaczona do pracy w zakresie ultrakrótkofalowym jest zwykle krótka, najczęściej bezkorpusowa. i ma zaled­ w ie kilka lub najwyżej kilkanaście zwojów z dość grubego drutu. c. Dobra cewka indukcyjna, to taka cewka, która ma dużą reaktancję i dużą rezystancję. 6. Kondensator: a. Kondensator jest elementem, który tym le­ piej przewodzi prąd elektryczny, im wyższa jest częstotliwość przewodzonego prądu. b. Jakość kondensatora jest tym wyższa, im ma on większą pojemność, mniejszy współczynnik strat i mniejsze napięcie przebicia. c. Kondensator powietrzny jest tzw. kondensa­ torem zmiennym, który umożliwia poprzez zmianę położenia płytek regulowanie wartości pojemności. 7. Transformator: a. A by napięcie wyjściowe transformatora było wyższe od napięcia wejściowego, uzwojenie pierwotne musi mieć mniejszą liczbę zwojów niż uzwojenie wtórne. b. Głównym zadaniem transformatora małej częstotliwości, stosowanego w różnych ob­ wodach radiotechnicznych, jest najczęściej

dopasowanie oporowe obwodów, a nie pod­ wyższanie napięcia lub prądu. c. Jeżeli transformator przeznaczony jest do przenoszenia szerokiego pasma częstotliwości, jak np. transformator impulsowy, to musi on mieć małą indukcyjność rozproszenia i dużą pojemność własną. 8. Przekaźnik: a. Czułość przekaźnika jest to maksymalna w ar­ tość prądu płynącego w uzwojeniu sterują­ cym przekaźnika, pod wpływem której nastę­ puje jego zadziałanie. b. Im mniejsza jest stała czasowa uzwojenia sterującego, tym mniejszy jest czas zadzia­ łania przekaźnika elektromagnetycznego. c. Aby uzyskać przekaźnik ze znacznie opóźnio­ nym zadziałaniem, trzeba na uzwojenie ste­ rujące nałożyć tulejkę z materiału niemagne­ tycznego. zwykle z miedzi. 9. Obwód rezonansowy: a. Obwód rezonansowy składa się z kondensa­ tora i cewki, które mogą być połączone rów ­ nolegle lub szeregowo. b. Gdy częstotliwość drgań źródła wzbudzają­ cego obwód rezonansowy zgodna jest z jego częstotliwością własną, wówczas w równole­ głym obwodzie rezonansowym powstaje tzw. rezonans prądów. c. W szeregowym obwodzie rezonansowym po­ wstaje rezonans napięć, podczas którego re­ zystancja obwodu staje się maksymalna. 10. Filtr elektryczny: a. Czwórnik bierny, składający się z odpowied­ nio połączonych cewek indukcyjnych i kon­ densatorów, nazywa się filtrem elektrycz­ nym. b. Jeżeli na wejście filtru górnoprzepustowego doprowadzimy napięcie zmienne o częstotli­

wości większej od tzw. częstotliwości grani­ cznej filtru, wówczas na wyjściu filtru nie otrzymamy sygnału, gdyż zostanie on stłu­ miony. c. Filtr elektryczny, który przepuszcza sygna­ ły o częstotliwości większej od częstotliwości np. 5 kHz, a mniejszej od częstotliwości np. 7 kHz, nazywa się filtrem pasmowo-przepustowym.

Nazw y licznych urządzeń i przyrządów radiowych i elektronicznych, podobnie zresztą jak i inne nazwy techniczne, wywodzą się z języka łacińskiego. Jest to zjawisko bardzo pożyteczne, gdyż w związku z tym nazwy te w różnych językach narodowych brzmią pra­ wie identycznie, a zatem istnieje łatwość porozumie­ wania się techników różnych krajów. Takie nazwy, jak akumulator, transformator, kondensator, detektor lub induktor, są jednoznacznie rozumiane zarówno przez Polaka, jak przez Rosjanina, Niemca czy Angli­ ka, nie mówiąc już o Włochu lub Hiszpanie. Byłoby nieco trudniej, gdyby nazwy tych przyrządów w yw o­ dziły się z nazewnictwa narodowego. Można sobie w y ­ obrazić, jaki byłby galimatias w przekładach książek technicznych i artykułów naukowych na języki obce. Dlatego cieszmy się. że jest tak, jak jest, tym bar­ dziej żc wiele z tych nazw dość często spotyka się w życiu codziennym. Takie terminy, jak np. generator, izolator, modulator, tranzystor, rezystor, są już ogólnie znane nawet niespecjalistom. Są jednak inne, rza­ dziej spotykane nazwy, również kończące się na ..tor1', z których 10 podano niżej, prosząc o odgadnięcie, ja ­ kie urządzenia lub przyrządy się pod nimi kryją. Dla ułatwienia podano niżej także te urządzenia i przy­ rządy, oznaczając je literami a^-j.

1. Amplifikator

6. Monitor

2. Binistor

7. Nuwistor

3. Dy sektor

8. Ondulator

4. Eliminator

9. Symulator

5. Komparator

10. Twistor

a. Urządzenie pomiarowe b. Lampa elektronowa c. Maszyna matematyczna d. Odbiornik telegraficzny e. Komórka pamięci magnetycznej f. Wzmacniacz elektroniczny g. Tetroda półprzewodnikowa h. Nadawcza lampa telewizyjna i. Obwód rezonansowy j. Odbiornik telewizyjny

W życiu chętnie posługujemy się różnymi umownymi skrótami, które są ogólnie znane, jak np. MO, TV, PW , MON itd. Radiotechnicy również korzystają ze skrótów oznaczających czynności, urządzenia, zjawiska fizyczne itp. Zamiast mówić i pisać: odbiornik ultra­ krótkofalowy, używają skrótu: odbiornik UKF. Au­ tomatyczną regulację częstotliwości, stosowaną często w urządzeniach radarowych i radiokomunikacyjnych, oznaczają krótko: ARC łub ARCz. Zamiast długich określeń: łączność na w ielkiej częstotliwości, wzmac­ niacz pośredniej częstotliwości, transformator małej częstotliwości, piszą i mówią: łączność w'.cz.. wzmac­ niacz p.ez., transformator m.cz. Jest oczywiste, że skróty takie usprawniają zapis informacji, ale powo­ dują. że tekst jest mało czytelny, szczególnie dla osób mniej przygotowanych. Skróty radiotechniczne są te­ matem niniejszej grupy zagadek. Poniżej podano 10 częściej używanych skrótów; co one oznaczają?1 0 9 8 7 6 5 4 3 2

1. A M 2. A RW 3. FM 4. H i-fi 5. KF 6. LFB 7. N-O 8. SEM 9. WFS 10. W N

Wiadomo, że odbiornik radiowy służy do odbioru au­ dycji radiofonicznych. Jest także rzeczą powszechnie znaną, że antena służy do emisji fal elektromagnetycz­ nych, gdy spełnia rolę anteny nadawczej, lub też może wyławiać z otoczenia rozproszoną energię elektroma­ gnetyczną, gdy pełni funkcję anteny odbiorczej. P rze­ znaczenie wielu urządzeń radiowych i elektronicznych jest, ogólnie biorąc, znane lepiej lub gorzej. A le z pe­ wnością są również takie urządzenia lub ich elementy, których przeznaczenie jest znane specjalistom, a dla innych stanowi zagadkę, chociaż nazwy tych przyrzą­ dów nie są im obce. Weźmy na przykład taki direktor. Można by pomyśleć, że chodzi o dyrektora, a prze­ cież jest to nazwa pewnego elementu niektórych ty­ pów krótkofalowych anten kierunkowych. Direktor ma zwykle -postać pręta o długości połowy długości roboczej fali radiowej, który umocowany jest przed elementem promieniującym (dipolem) anteny na wspólnym wsporniku. Grupę 10 kolejnych zagadek po­ święcono właśnie takim mniej znanym urządzeniom radiowym i elektronicznym lub ich podzespołom. N a­ leży odpowiedzieć, do czego one służą.1 0 9 8 7 6 5 4 3 2

1. Akwadag 2. Awometr 3. Czasoster 4. Czujnik 5. Fider 6. Halowaks 7. Ochronnik 8. Przeciwwaga 9. Trymer 10. Zwrotnica

Zamieszczony obok rysunek przedstawia uproszczony wykres rodziny fal elektromagnetycznych, poczynając od fal światła widzialnego do bardzo długich fal ra­ diowych. Długość tych fal zawiera się w zakresie od około Ojl (j.m (mikrometra) do około 100' km. Falom tym odpowiadają częstotliwości od około 3-1015 Hz do około 3- 10a Hz, tj. od 3000 TH z .(teraherców) do 3 kHz (kiloherców). Najliczniejszą grupę tych fa l stanowią, jak widać z wykresu, fale radiowe, zajmujące zakres długości od kilku mikrometrów do kilkudziesięciu k i­ lometrów. Fale te dzielą się na fale bardzo długie, długie, średnie, krótkie, ultrakrótkie i mikrofale, w zakresie których rozróżnia się z kolei fale decymetro­ we, metrowe, centymetrowe, milim etrowe i submilimetrowe. Mikrofale, w zakresie fał submilimetrowych, pokrywają się częściowo z falami promieniowa­ nia podczerwonego, którego zakres styka się z zakre­ sem fal promieniowania widzialnego. Na omawianym wykresie z prawej strony oznaczono prostokątami A - t-J niektóre dziedziny zastosowania fal elektroma­ gnetycznych. Oznaczone dziedziny zastosowania w y ­ mieniono niżej w porządku alfabetycznym. Jakie za­ kresy fal im odpowiadają?1 0 9 8 7 6 5 4 3 2

1. Elektronika kwantowa 2. Krótkofalarstwo 3. Noktowizja 4. Radioastronomia 5. Radiofonia 6. Radiokomunikacja satelitarna 7. Radiolokacja 8. Radionawigacja 9. Radiospektroskopia 10. Telewizja

Nie ulega najmniejszej wątpliwości, że na takie pyta­ nie każdy może dać co najmniej kilka właściwych od­ powiedzi. A więc, że antena może być radiowa i tele­ wizyjna, że antena najczęściej umieszczana jest na dachu budynku, że są także anteny pokojowe, że by­ wają również anteny wewnętrzne (ferrytow e) uloko­ wane wewnątrz odbiornika, że antena zewnętrzna (da­ chowa) lepiej odbiera od anteny pokojowej, że bywają anteny nadawcze i odbiorcze itd. Większość wypowie­ dzi będzie, oczywiście, odnosiła się do anteny radio­ wej i telewizyjnej, co jest w zupełności uzasadnione, gdyż z tymi urządzeniami każdy styka się na co dzień. Ale niektórzy mogliby z pewnością dopowiedzieć, że antena może być długofalowa lub krótkofalowa, że może być anteną dookólną lub kierunkową, że istnieją anteny radiokomunikacyjne, tubowe, paraboliczne, ścianowe, kołowrotkowe itd. Sprawdźcie, co jeszcze wiecie o antenie, odpowiadając na niżej podane pyta­ nia.

1. Do jakiej grupy anten — kierunkowych czy dookólnych — zalicza się jedną z najprostszych anten — antenę teleskopową, która bardzo czę­ sto stosowana jest w przenośnych tranzystoro­ wych odbiornikach radiowych? 2. Dlaczego właściwe ustawienie anteny telew izyj­ nej ma istotny w pływ na jakość odbieranego na ekranie obrazu? 3. Czym przede wszystkim tłumaczy się to. że w ygląd zewnętrzny przeciętnej odbiorczej anteny radiow-ej tak bardzo różni się od wyglądu an­ teny nadawczej (np. od masztu anteny w Raszy­ nie o wysokości 120 m)? 4. W jakich urządzeniach elektronicznych używa się tzw. anteny Adcocka?

5. Czy antena paraboliczna, stosowana np. w sta­ cjach radiolokacyjnych, -może być porównana do reflektora świetlnego? 6. Do jakich celów wykorzystuje się tzw. antenę sztuczną? 7. Która z trzech niżej wymienionych anten ra­ diowych jest anteną przeznaczoną do odbioru fal ultrakrótkich: a) antena Ajzenberga, b) an­ tena Beveridge’a, c) antena Yagi? 8. Która z trzech niżej wymienionych anten ultra­ krótkofalowych jest anteną o promieniowaniu dookólnym: a) antena kołowrotkowa, b) antena ścianowa, c) antena tubowa? 9. Co można zyskać, stosując tzw. zbiorową an­ tenę telewizyjną? 10. Do jakich celów wykorzystywana jest antena ramowa?

4 — 500 zagadek z elektroniki

49

Zasięg odbioru telewizyjnego jest tym większy, im wyżej nad ziemią umieszczona jest nadawcza antena telewizyjna. Jest to zrozumiałe, bowiem emisja tele­ wizyjna realizowana jest w zakresie fal metrowych lub decymetrowych, które rozprzestrzeniają się pro­ stoliniowo, a więc mogą być odbierane tylko w zasięgu horyzontu optycznego. Dlatego właśnie anteny telewi­ zyjne umieszcza się na wysokich budowlach. W W ar­ szawie nadawcza antena telewizyjna znajduje się na iglicy Pałacu Kultury i Nauki na wysokości 231 m, w Paryżu na wieży Eiffla na wysokości 305 m. w Nowym Jorku na gmachu Empire State Building na wysokości 448 m (budynek ma wysokość 381 m, a zbudowana na nim wieża telewizyjna — wysokość 67 m). W wielu jednak miastach nie ma tak wysokich budowli, albo też na istniejących budowlach nie można instalować anten telewizyjnych, w związku z czym buduje się specjalne w ieże telewizyjne. Na rysunku obok przed­ stawiono 10 uproszczonych sylwetek wież telew izyj­ nych wybudowanych w ostatnich 20 latach w różnych miastach. Wszystkie sylwetki narysowane są w jedna­ kowej skali, w przybliżeniu 1 :4000. Należy odgadnąć, która z sylwetek, oznaczonych literami od a do j. przed­ stawia wieżę telewizyjną wybudowaną w:

1. Belgradzie (SFRJ)? 2. Berlinie (NRD)? 3. Berlinie Zachodnim? 4. Dreźnie (NRD)? 5. Hamburgu (RFN)? 6. Kairze (ARE)? 7. Londynie (WB)? 8. Moskwie (ZSRR)? 9. Niagara Falls (USA)? 10. Wiedniu (Austria)?

— KB#

... to elementy, bez których nie można byłoby zbudo­ wać nawet najprostszego odbiornika radiowego. L icz­ ba tych elementów, zwanych elementami biernymi, we współczesnym odbiorniku radiowym lub telewizyjnym znacznie przekracza liczbę przyrządów elektronicznych (lamp i tranzystorów), zwanych elementami czynnymi z tej racji, iż umożliwiają one przekształcanie, głównie wzmacnianie, sygnałów elektrycznych, czego elementy bierne nie czynią. Rezystor bowiem jedynie zmniejsza napięcie, cewka indukcyjna staje się zaporą dla prądów bardzo wielkiej częstotliwości, natomiast kondensator nie przepuszcza prądu stałego. Ale różnorodne kombi­ nacje tych elementów w połączeniu z przyrządami elektronowymi potrafią wyczarować cuda, które co­ dziennie słyszymy w radiu i oglądamy w telewizji. Re­ zystory, cewki indukcyjne i kondensatory mają swą odrębną symbolikę graficzną, którą wykorzystuje się przy rysowaniu i odczytywaniu schematów radiowych i telewizyjnych. Sprawdźmy, czy potrafimy „odczytać” tego rodzaju schematy. Przedstawiono tu 12 symboli graficznych elementów biernych, oznaczając je litera­ mi od a do 1. Należy wskazać symbole graficzne nastę­ pujących elementów biernych:

1. rezystora, 2. potencjometru, 3. bezpiecznika, 4. cewki indukcyjnej z rdzeniem ferromagnetycz­ nym, 5. cewki indukcyjnej z rdzeniem magnetodielektrycznyrn, 6. cewki indukcyjnej na rdzeniu niemagnetycznym. 7. kondensatora o stałej pojemności, 8. kondensatora o zmiennej pojemności. 9. kondensatora elektrolitycznego, 10. magnesu trwałego.

Generatory są nieodzownymi elementami wszelkich nadawczych urządzeń radiowych i elektronicznych, a więc nadajników radiowych i telewizyjnych, radiolatarni, nadajników radiotelemetrycznych itp., ale nie tyl­ ko... Generatory są również stosowane w urządzeniach odbiorczych — w tzw. superheterodynowych odbior­ nikach radiowych wytwarzają napięcie zmienne w iel­ kiej częstotliwości, niezbędne do zrealizowania prze­ miany sygnału wielkiej częstotliwości w sygnał czę­ stotliwości pośredniej. Również w odbiornikach tele­ wizyjnych pełnią szereg pożytecznych funkcji, w ytw a­ rzając napięcia odchylania poziomego i pionowego, a także generując napięcia niezbędne do przemiany czę­ stotliwości, podobnie jak w odbiorniku radiowym. W dowolnym generatorze elektronicznym realizowana jest przemiana energii prądu stałego w energię prądu zmiennego, którego częstotliwość jest zależna od pa­ rametrów obwodu rezonansowego (tj. wartości jego pojemności i indukcyjności) oraz od charakterystyki przyrządu elektronowego, czyli lampy lub tranzystora użytego w danym układzie generatora. Istnieje wiele różnych układów generatorów. Wybrano spośród nich zaledwie 10 , podając poniżej ich nazwy, a obok sche­ maty ideowe oznaczone literami od a do j. Dla w ym ie­ nionych tu nazw generatorów należy wskazać właści­ we schematy.

1. Colpittsa 2. Dynatronowy 3. Hartleya 4. Kiihna-Hutha 5. Kwarcowy 6. Magnetostrykcyjny 7. Meissnera 8. Napięcia piłokształtnego 9. Superreakcyjny 10. Samodławny

Ogólnie biorąc, wzmacniacz, to taki układ elektroni­ czny, który wykazuje „czarodziejską” właściwość wzmacniania słabych sygnałów, które doprowadza się na jego wejście. W rezultacie na jego wyjściu uzysku­ je się sygnał o znacznie zwiększonym napięciu i mo­ cy. W istocie nie działają tu żadne czarodziejskie siły, bowiem zwiększenie (wzmocnienie) napięcia lub mocy sygnału odbywa się kosztem zużycia energii źródła prądu stałego, którym może być bateria, akumulator lub prostownik. Źródło to zasila najważniejszy ele­ ment wzmacniacza, jakim zazwyczaj jest lampa elek­ tronowa lub tranzystor. Magiczna rola lampy elektro­ nowej lub tranzystora polega na odpowiednim „przy­ dzielaniu" wzmacnianemu sygnałowi energii, czerpa­ nej ze źródła zasilającego układ wzmacniacza. We współczesnych urządzeniach radiotechnicznych stosuje się różne rodzaje i typy wzmacniaczy elektronicznych. Dzielą się one na grupy różnie: ze względu na rodzaj użytego elementu wzmacniającego — na lampowe i tranzystorowe, ze względu na rodzaj użytych ele­ mentów składowych — na rezystorowe, dławikowe, transformatorowe itp„ ze względu na częstotliwość wzmacnianych drgań elektrycznych — na wzmacnia­ cze małej, pośredniej i wielkiej częstotliwości. Wzmac­ niacze dzielą się na grupy również ze względu na miejsce ich stosowania; niżej podano nazwy 10 takich wzmacniaczy:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

mikrofonowy, operacyjny, logarytmiczny. wizji, grupowy, antenow-y, zapisujący, rezonansowy, mikserski, elektromedyczny.

Spróbujcie odgadnąć, w jakich urządzeniach elektro­ nicznych wymienione wzmacniacze są stosowane. Dla ułatwienia zadania nazwy tych urządzeń podano niżej, oznaczając je literami: a. magnetofon, b. radiostacja, c. odbiornik radiowy, d. maszyna elektroniczna, e. elektroniczny przyrząd pomiarowy, f. odbiornik telewizyjny, g. zbiorowa antena telewizyjna. h. odbiornik radiolokacyjny, i. telefonia wielokrotna, j. rozgłośnia radiowa.

W wielu przypadkach, gdy trzeba wyjaśnić tylko is­ totę działania urządzenia, radiotechnicy i elektronicy, a także radioamatorzy, chętnie posługują się schema­ tami blokowymi. Są to uproszczone rysunki zestawio­ ne z prostokącików połączonych wzajemnie liniami. W prostokącikach tych umieszcza się napisy, symbole lub skrótowe oznaczenia węzłów lub zespołów apara­ tury, które te prostokąciki przedstawiają. Linie, łą­ czące omawiane prostokąciki, oznaczają połączenia elektryczne tych właśnie w ęzłów lub zespołów. Bardzo często na liniach tych rysuje się strzałki wskazujące kierunek przechodzenia sygnałów lub też przepływu prądów. W sumie schemat blokowy daje zwięzłą, ale uproszczoną informację o tym, z jakich podstawowych zespołów składa się dane urządzenie elektroniczne i jak ono działa. Na rysunku obok przedstawiono 11 schematów blokowych różnych urządzeń elektronicz­ nych, oznaczając je kolejnymi literami od a do k. Trzeba wskazać schematy blokowe następujących urządzeń:

1. analizatora harmonicznych, 2 . generatora dudnieniowego,

3. generatora harmonicznych, 4. nadajnika radioliniowego, 5. nadajnika radiowego. 6. nadajnika telewizyjnego, 7. odbiornika radiotelemetrycznego, 8. odbiornika superheterodynowego, 9. stacji radiolokacyjnej, 10. układu formowania impulsów prostokątnych.

26 .

L A M P A L A M P IE N IE RÓ W N A

Jest rzeczą zrozumiałą, że do najbardziej znanych lamp elektronowych należą lampy odbiorcze, powszechnie stosowane do wzmacniania i przemiany sygnałów elek­ trycznych w odbiornikach radiowych i telewizyjnych. Taka lampa odbiorcza, to zwykle kilkucentymetrowej wysokości cylindryczna bańka szklana, wewnątrz któ­ rej umieszczone są elektrody połączone z nóżkami wtopionymi w dolną część bańki. Taka lampa odbior­ cza bez trudu mieści się w zamkniętej dłoni. Nie do­ tyczy to, oczywiście, kineskopu, czyli telewizyjnej lam­ py obrazowej, której wym iary są znacznie większe. Ale istnieją również lampy o jeszcze większych wymia­ rach. Są to nadawcze lampy elektronowe, stosowane w radiostacjach; osiągają one często wysokość nawet 3 m. Lampy nadawcze mają konstrukcję mało przy­ pominającą konstrukcję lamp odbiorczych, chociaż za­ sada ich działania jest taka sama. Anody lamp nadaw­ czych są zwykle chłodzone wodą lub powietrzem. Co wiemy na temat lamp elektronowych? Przekonamy się o tym, odpowiadając na 10 kolejnych pytań.

1. Co jest powodem, że pewna niewielka część we­ wnętrznej powierzchni szklanej bańki lampy odbiorczej jest jakby zakopcona? 2. Która z niżej wymienionych lamp elektrono­ wych nie nadaje się do wzmacniania sygnałów elektrycznych: a) trioda, b) dioda, c) pentoda? 3. Czym uwarunkowane jest, że wymiary nadaw­ czej lampy generacyjnej, stosowanej np. w na­ dawczej stacji radiofonicznej, są większe od wymiarów lampy odbiorczej? 4. W bańce lampy elektronowej panuje wysoka próżnia; ile razy w przybliżeniu ciśnienie po­ wietrza w bańce lampy jest mniejsze od ciśnie­ nia atmosferycznego, które — jak wiadomo —

wynosi średnio 760 mm Hg: a) tysiąc razy, b) milion razy, c) ponad 7 miliardów razy? 5. Od której z niżej wymienionych elektrod zale­ ży żywotność, tj. czas pracy trójelektrodowej lampy elektronowej, zwanej triodą: a) anody, b) katody, c) siatki? 6. Czy prędkość elektronów, które przemieszczają się w bańce lampy elektronowej od katody do anody, zależy od: a) rodzaju katody, b) w ym ia­ rów anody, c) napięcia na anodzie? 7. Dlaczego anody nadawczych lamp elektrono­ wych. stosowanych w radiostacjach do generacji drgań wielkiej częstotliwości, muszą być inten­ sywnie chłodzone? 8. Jaką rolę spełnia grzejnik w lampach elektro­ nowych o tzw. żarzeniu pośrednim? 9. Jaką elektrodę w lampie nadawczej o dużej mocy wykonuje się niekiedy z grafitu? 10 . Ile lamp elektronowych różnych typów produ­ kuje się rocznie na świecie: a) ponad 10 min. b) ponad 100 min, c) ponad 1 mld?

0 7 SYM BOLE G RAFICZNE L A M P * - * ' ELEKTRONOW YCH

Radiotechnik lub elektronik, rysując schemat odbior­ nika radiowego, telewizora lub innego urządzenia elek­ tronicznego, posługuje się różnymi symbolami graficz­ nymi, wśród których symbole lamp elektronowych od­ grywają dość istotną rolę. Jest to konieczne, jeśli w e­ źmie się pod uwagę, że istnieje kilkadziesiąt typów lamp elektronowych, różniących się zarówno właści­ wościami, jak przeznaczeniem, konstrukcją i charakte­ rystykami. Schemat graficzny dowolnej lampy elek­ tronowej rysuje się w postaci koła lub elipsy, we­ wnątrz których zaznacza się w sposób umowny elek­ trody: katodę, anodę, siatki. Właśnie symoble grafi­ czne niektórych, niekiedy dość rzadko spotykanych, lamp elektronowych posłużyły za temat kolejnej gru­ py zagadek. Dwanaście takich symboli przedstawiono na załączonym rysunku, oznaczając je literami od a do 1. Które z tych symboli odnoszą się do 10 niżej wymienionych typów lamp elektronowych:

1. duodiody-triody, 2. eneody, 3. heksody, 4. heptody, 5. lampy zwanej „okiem magicznym” , 6. oktody, 7. stabilizatora, 8. tetrody strumieniowej, 9. tyratronu, 10 . triody-pentody.

28 .

I A .W Y G AZO W ANE

Lampa gazowana jest lampą elektronową, do bańki której celowo — po uprzednim dokładnym usunięciu powietrza — wprowadza się niewielką ilość jakiegoś gazu szlachetnego, wodoru lub par rtęci. Najczęściej stosowanym gazem szlachetnym jest neon, argon i ksenon. Ciśnienie gazu lub par rtęci w bańce lampy gazowanej wynosi zwykle od 0,001 do 100 mm Hg, co zależy od rodzaju i przeznaczenia danej lampy gazo­ wanej. Obecność w bańce lampy elektronowej gazu lub par rtęci w istotny sposób zmienia jej właściwości powodując powstawanie wyładowania łukowego lub jarzeniowego. Lampy gazowane znajdują zastosowanie w różnych urządzeniach elektronicznych do prostowa­ nia prądów zmiennych, przełączania obwodów elektry­ cznych, stabilizowania napięć itp. Poniżej podano 10 nazw lamp gazowanych wraz z krótkim opisem za­ sady ich budowy i działania. Zadanie Czytelnika bę­ dzie polegało na odgadnięciu, w jakich urządzeniach znajduje zastosowanie każda z wymienionych lamp gazowanych.

1. Neonówka — dwuelektrodowa lampa gazowana o niewielkich wymiarach, napełniona neonem, w której pod wpływem przyłożonego do jej elektrod napięcia powstaje wyładowanie jarze­ niowe. Konstrukcja neonówki oraz jej wielkość zależy od przeznaczenia. Szklane bańki neonó­ wek mogą być okrągłe lub wydłużone, układ elektrod poziomy lub pionowy, oprawki — gwin­ towane lub bagnetowe. 2. Gazotron — dwuelektrodowa lampa gazowana mająca żarzoną katodę. Gazotron może być na­ pełniony ksenonem, parą rtęci lub mieszaniną pary rtęci i argonu. Zasada działania gazotronu polega na tym, że emitowane przez katodę elektrony jonizują zawarty w bańce gaz, co po­ woduje powstawanie dużej liczby jonów ma-

jąeych ładunek dodatni; jony te neutralizują ujemny ładunek przestrzenny elektronów w po­ bliżu katody, dzięki czemu gazotron ma bardzo małą rezystancję wewnętrzną, a zatem i mały spadek napięcia, niezależny od przepływającego przez lampę prądu. 3. Tungar — dwuelektrodowa lampa gazowana mająca torowaną katodę i bańkę wypełnioną argonem pod bardzo niewielkim ciśnieniem, rzę­ du 5— 10 mm Hg; stanowi odmianę gazotronu. 4. Fanotron — dwuelektrodowa lampa gazowana napełniona parami rtęci; ma własności podobne do właściwości gazotronu. 5. Stabilitron — lampa gazowana wykonana w po­ staci bańki szklanej napełnionej argonem, he­ lem lub neonem pod ciśnieniem kilkudziesięciu mm Hg. Wewnątrz bańki umieszczona jest prę­ cikowa anoda otoczona katodą w postaci alu­ miniowego kubka nakrywającego anodę. 6. Ignitron — lampa gazowana mająca ciekłą ka­ todę rtęciową i elektrodę zapłonową. Bańka lampy wykonana jest ze szkła i stali nierdzew­ nej; w jej wnętrzu znajduje się anoda grafito­ wa, karborundowa elektroda zapłonowa oraz ciekła katoda rtęciowa. Anoda i elektroda za­ płonowa umocowane są w szklanej części bań­ ki, natomiast katoda rtęciowa •— styka się z jej częścią metalową. 7. Ekscitron — lampa gazowana mająca wewnątrz szklanej bańki katodę rtęciową, anodę główną oraz anodę pomocniczą, a także urządzenie za­ pewniające powstawanie emisji autoełektronowej. z katody rtęciowej. 8. Tyratron — lampa gazowana mająca szklaną bańkę niewielkich wym iarów z umieszczoną wewnątrz żarzoną katodą, anodą oraz elektrodą sterującą, która za pośrednictwem doprowadzo-

5 — 500 zagadek z elektroniki

65

nego z zewnątrz napięcia ujemnego reguluje czas powstania wyładowania jarzeniowego; przerwanie tego wyładowania może być zrea­ lizowane jedynie przez wyłączenie napięcia ano­ dowego. 9. Trygatron — lampa gazowana, w której bańce oprócz dwóch elektrod głównych umieszczona jest trzecia elektroda pomocnicza, przeznaczona do zapoczątkowania jonizacji między elektro­ dami głównymi. 10. Tacitron — lampa gazowana różniąca się tym od tyratronu, że zarówno jej zapłon, jak i ga­ szenie realizowane jest za pomocą napięcia zmiennego doprowadzanego do siatki.

Obecnie elektronem nazywa się trwałą cząstkę ele­ mentarną o ściśle określonym ładunku elektrycznym i dokładnie określonej masie. Do nadania nazwie „elektron” współczesnego znaczenia przyczynili się ta­ cy uczeni, jak J.J. Thomson, który w 1896 r. wyodręb­ nił swobodny elektron jako cząstkę materii, oraz R.A. Millikan, który w 1911 r. wyznaczył dokładną war­ tość ładunku elektrycznego elektronu. Początkowo jed­ nak nazwa ta miała inne znaczenie. Wprowadził ją po raz pierwszy do nauki fizyk irlandzki G.I. Stoney. określając mianem „elektron” w 1891 r. elementarny ładunek elektryczny, którego istnienie przewidywał jeszcze w 1868 r. Nie wiązał on tego ładunku z żadną realną cząstką. Słowo elektron w języku greckim oznacza bursztyn, który wskutek pocierania elektryzuje się. Nadanie tej nazwy elementarnemu ładunkowi elek­ trycznemu nie było zatem tylko dziełem przypadku. W następnych latach nazwa „elektron” okazała się po­ mocna przy tworzeniu nazw nowych przyrządów elek­ tronicznych, takich jak kenotron, magnetron i innych. Zasada tworzenia tych nazw była prosta: końcówkę „tron” dodawano do rdzenia greckiej lub łacińskiej nazwy oznaczającej charakterystyczny element lub zjawisko, na wykorzystaniu którego oparte było dzia­ łanie nowo powstałego przyrządu lub urządzenia. Tak więc nazwę kenotron utworzono z rdzenia greckiego słowa kenos (pusty) i końcówki „tron”, co dostatecznie obrazowało próżniową diodę lampową, a nazwę magne­ tron — z połączenia rdzenia greckiego słowa magnetes (magnetyczny) z tą samą końcówką „tron” . Niżej po­ dano 10 spośród licznej rodziny nazw utworzonych w powyższy sposób. Jakie przyrządy lub urządzenia elektroniczne pod tymi nazwami się kryją, do czego służą i gdzie są stosowane? A oto nazwy:

1. amplitron, 2. 3. 4. 5.

chroma tron, cyklotron, dekatron, emitron,

6. 7. 8. 9. 10.

ignltron, kontaktron, kriotron, mechanotron. tyratron.

W O D Y POLERZE W O D N 1KOW E. TR A N ZYS TO R Y. UKŁADY' SCALONE

Liczne zalety przyrządów półprzewodnikowych, jak mały ciężar, małe wymiary, duża trwałość i duża w y ­ trzymałość mechaniczna, a także znaczna ekonomiczność eksploatacji odnosząca się do tranzystorów, które zużywają niewielkie ilości energii elektrycznej (brak żarzenia), spowodowały, że przyrządy te zdecydowanie zwyciężyły w rywalizacji z lampami elektronowymi. Mają one, co prawda, również i wady, jak niestabil­ ność parametrów, zależność tych parametrów od tem­ peratury, szumy itp. Wady te są jednak systematycz­ nie eliminowane przez wprowadzanie coraz doskonal­ szej technologii produkcji oraz odpowiedni dobór pół­ przewodników, czyli materiałów, które pod względem przewodności elektrycznej zajmują miejsce pośrednie między przewodnikami i dielektrykami (izolatorami). Poniższe pytania-zagadki pozwolą na bliższe poznanie zagadnień przyrządów półprzewodnikowych, tym bar­ dziej że przemysł półprzewodników to już nie tylko produkcja diod i tranzystorów, ale całych układów scalonych, radykalnie rozwiązujących problem nie tyl­ ko miniaturyzacji urządzeń elektronicznych, lecz rów ­ nież ich naprawdę masowego wprowadzenia do nasze­ go codziennego życia.

1. W jakich granicach zawiera się elektryczna przewodność właściwa półprzewodników? 2. Czy ilość obecnie produkowanych na świecie przyrządów półprzewodnikowych — diod i tran­ zystorów — jest: a) mniejsza, b) równa, c) w ię­ ksza od ilości produkowanych lamp elektrono­ wych? 3. Jakie dwa rodzaje przyrządów półprzewodniko­ wych wykorzystano dla potrzeb elektrotechniki i radiotechniki na długo przed wynalezieniem tranzystora? 4. Z jakich półprzewodników produkuje się obec­ nie diody i tranzystory?

5. Czy wynaleziony w 1948 r. przez J. Bardeena i W. Brattaina tranzystor był tranzystorem ost­ rzowym czy wastwowym? 6. Na czym polega różnica między półprzewodni­ kiem elektronowym a dziurowym? 7. Czy można w konkretnym układzie elektronicz­ nym, np. we wzmacniaczu lampowym, zastąpić lampę tranzystorem? 8. Ile elementów półprzewodnikowych — diod i tranzystorów — wyprodukowano w Polsce w 1973 r.: a) 31 min, b) 38 min, c) 60 min? 9. Dlaczego miniaturyzacja, a w szczególności mikrominiaturyzacja, zależna jest od układów sca­ lonych? 10. Ile pojedynczych elementów półprzewodniko­ wych mieści się w układzie scalonym o wym ia­ rach: 3X2,3 mm i dużym stopniu integracji: a) 20, b) 120, c) 200?

SYM BOLE PRZYR ZĄD Ó W PÓ ŁPR ZEW O D NI­ KOW YCH

Półprzewodniki to przyszłość elektroniki. Ich udział w różnych układach elektronicznych wzrasta z każdym rokiem. Erę półprzewodników zapoczątkowały diody krystaliczne, służące do prostowania prądów wielkiej częstotliwości, oraz prostowniki kuprytowe i selenowe wykorzystywane w zasilaczach sieciowych urządzeń radiotechnicznych. Obecnie asortyment przyrządów półprzewodnikowych rozszerzył się znacznie o różno­ rodne typy diod, tranzystorów, warystorów, termistorów itp. W coraz bliższej perspektywie są półprzewod­ nikowe układy scalone, integrujące w zwarte całości zarówno elementy czynne, jak i bierne. A le zanim przemysł przestawi się na produkcję urządzeń opar­ tych w całości na układach scalonych, przyjdzie nam jeszcze nieraz rzucić okiem na schemat uszkodzonego radia, telewizora lub innego urządzenia elektroniczne­ go wykonanego z tradycyjnych elementów półprzewo­ dnikowych z myślą, że może da się coś naprawić. Dla­ tego też warto poznać symbole graficzne niektórych, częściej spotykanych przyrządów półprzewodnikowych. Spróbujmy zatem odszukać na załączonym rysunku symbole 10 następujących przyrządów półprzewodni­ kowych:

1. diody lawinowej. 2. diody typu p-n, 3. diody tunelowej, 4. opornika fotoelektrycznego, 5. prostownika półprzewodnikowego, 6. term is tor a, 7. tranzystora typu n-p-n, 8. tranzystora typu p-n-p, 9. waraktora, 10. warystora.

Rysunek jest językiem techniki. Przedstawia on w spo­ sób skondensowany zbiór określonych informacji tech­ nicznych, których wyrażenie w postaci opisowej, zaję­ łoby znacznie więcej czasu, a niekiedy byłoby w ogóle niemożliwe do zrealizowania. Schemat radiotechnicz­ ny jest niewątpliwie specyficznym rysunkiem. Jest to najczęściej połączenie liniami różnych umownych sym­ boli graficznych, przedstawiających określone — mniej lub bardziej skomplikowane — urządzenia, takie jak lampa elektronowa, tranzystor, transformator, rezy­ stor. przekaźnik, kondensator, źródło prądu, cewka in ­ dukcyjna i inne. Umiejętność „czytania schematów” to przede wszystkim znajomość umownych symboli graficznych, podobnie jak umiejętność czytania tekstu to najpierw znajomość liter alfabetu. Bardzo często na schematach radiotechnicznych symbole graficzne oznacza się dodatkowo literami, np. transformator — literą I, cewkę indukcyjną — litera L, kondensator — literą C, rezystor — literą R, diodę — litera D, prze­ kaźnik — literą P itp. Jest to potrzebne przy opisy­ waniu zasady działania urządzenia przedstawionego na danym schemacie, szczególnie wtedy, gdy w danym układzie występuje więcej elementów tego samego ro­ dzaju. Ażeby nie mylić tych elementów, oznacza się je literami z odpowiednimi indeksami cyfrowymi, np. C, i C2, L t i L 2 itd. Po tym krótkim wprowadzeniu łatwiej będzie odpowiedzieć na pytanie, co przedsta­ wiają schematy pokazane na załączonym obok rysun­ ku. Dla ułatwienia dodać jeszcze wypada, że są to schematy stosowane w różnych dziedzinach radiotech­ niki i elektroniki: trzy spośród nich to schematy sa­ modzielnych urządzeń elektronicznych (w tym jeden jest schematem rozpowszechnionego niegdyś bezlampowego odbiornika radiowego, zwanego kryształko­ wym), dwa z przedstawionych schematów, zawierające tylko oporniki, cewki i kondensatory, są schematami podzespołów powszechnie stosowanych w elektronicz­ nych urządzeniach teletransmisyjnych, a pozostałe pięć — to schematy niektórych podzespołów elektronicznych, stosowanych m.in. we współczesnych urządzeniach ra­ diowych, magnetofonach i elektronicznych maszynach liczących.

«2Q

U ZU PE ŁN IA M Y SCHEMAT O D BIO RNIKA RADIOW EGO

Na załączonym obok rysunku przedstawiono schemat tranzystorowego odbiornika radiowego. Ściśle — jest to schemat odbiornika „Sputnik” z dwustopniowym transformatorowym wzmacniaczem wielkiej częstotli­ wości. zbudowany przez radioamatora. Odbiornik ten zdobył pierwszą nagrodę na jednym z pierwszych kon­ kursów organizowanych w Związku Radzieckim dla radioamatorów budujących radiowe odbiorniki tran­ zystorowe. Zasada jego działania jest bardzo prosta. Sygnał radiowy odbierany przez antenę nie jest od razu poddawany detekcji, lecz najpierw znacznie wzmocniony we wzmacniaczach wielkiej częstotliwości, zbudowanych na dwóch pierwszych, licząc od anteny, tranzystorach. Dopiero potem sygnał ten poddawany jest detekcji w diodzie półprzewodnikowej, a następ­ nie. już jako sygnał częstotliwości akustycznej, wzma­ cniany jest w dalszych stopniach odbiornika. Schemat tego odbiornika posłużył za temat kolejnej grupy za­ gadek. Otóż, jak widać, przerywanymi kółkami, po­ numerowanymi od 1 do 10, oznaczono na schemacie tym miejsca, w których brak jest różnych elementów układu. Elementy te zostały narysowane oddzielnie i oznaczone literami od a do j. Oczywiście kolejność liter nie jest zgodna z kolejnością numeracji brakują­ cych na schemacie elementów. Zadaniem Czytelnika będzie wstawienie właściwych elementów układu w od­ powiednie dla nich miejsca na schemacie. A oto nazwy tych elementów:

a. połączenie przewodów, b. wyłącznik jednobiegunowy, c. kondensator o zmiennej pojemności. d. antena, e. tranzystor, f. uziemienie, g. transformator wielkiej częstotliwości, h. kondensator elektrolityczny, i. rezystor (opornik), j. głośnik elektrodynamiczny.

+

Odbiornik telewizyjny, czyli popularny telewizor, jest urządzeniem elektronicznym, które na dobre zadomo­ wiło się w naszych mieszkaniach. Co o nim wiemy? Jest to przede wszystkim zależne od stopnia przygo­ towania technicznego, zainteresowania i od tego, czy odbiornik telew izyjny sprawia kłopoty czy nie. W za­ sadzie, jeżeli się dobrze sprawuje, to przeciętny użyt­ kownik w ie o nim raczej niewiele: jego wiedza ogra­ nicza się do umiejętnego manipulowania kilku po­ krętłami i przyciskami — i to jest wystarczające. Je­ żeli jednak odbiornik psuje się, wtedy z pewnością chciałoby się poznać jego wnętrze — a nuż uda się samemu coś naprawić. Zw ykle jednak sprawa kończy się inaczej. Zaprasza się znajomego technika (koniecz­ nie znajomego!), który po kilku uwagach w rodzaju: ,.nawaliło wysokie” albo „wysiadł wzmacniacz w izji” lub tp. dość szybko usuwa usterkę i telewizor znowu cieszy obrazem i głosem. Oczywiście w telewizorze ta­ kich podzespołów i elementów, które nieoczekiwanie mogą „nawalić”, jest znacznie więcej. Może więc „w y ­ siąść” lub też „nawalić” , co zależy od słownika przy­ jętego przez technika, na przykład:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

detektor wizji, zasilacz wysokiego napięcia, głowica wielkiej częstotliwości, wzmacniacz w izji, układ odchylania poziomego, wzmacniacz pośredniej częstotliwości, układ synchronizacji, układ odchylania pionowego, wzmacniacz małej częstotliwości, układ automatycznej regulacji wzmocnienia.

Na uproszczonym, ale wiernym schemacie elektrycz­ nym telewizora, przedstawionym obok, wymienione wyżej układy oznaczono literami od A do J. Postaraj­ cie się odnaleźć te układy na załączonym schemacie, podając ich oznaczenia literowe.

Lekarz wezwany do chorego, na podstawie objawów stanu chorobowego i rozmowy przeprowadzonej z cho­ rym — w oparciu o swą wiedzę podbudowaną prakty­ ką, rozpoznaje chorobę i zaleca odpowiednie leczenie. Podobnie postępuje technik wezwany w celu naprawie­ nia uszkodzonego telewizora. Poznaje objaw y uszko­ dzenia, pyta domowników, w jakich okolicznościach ono wystąpiło, następnie — opierając się na swej w ie­ dzy i praktyce — stawia diagnozę i przystępuje do na­ prawy. Wielu ludzi, nie mających nic wspólnego z me­ dycyną, potrafi na podstawie określonych objawów rozpoznać chorobę, postawić trafną diagnozę, a nie­ którzy potrafią nawet bez pomocy lekarza doprowa­ dzić do wyzdrowienia chorego. Czy mamy podobne umiejętności diagnostyczne, jeżeli idzie o „chory” tele­ wizor, w którym, podobnie jak w żywym organizmie, przyczyn „zachorowania” może być wiele? Zewnętrzne objawy uszkodzenia mogą być bardzo różne i jest ich w istocie tak wiele, że z pewnością mogłyby stanowić odrębny temat dla kolejnej książeczki tej serii. Z wielu wybrano tu tylko 10 najbardziej charakterystycznych, prosząc o postawienie diagnozy uszkodzenia. A oto ob­ jawy:

1. Mimo włączenia telewizora do sieci, nie ma ani dźwięku, ani obrazu. 2. Na ekranie widoczny jest obraz, ale telewizor jest niemy. 3. Telewizor stał się odbiornikiem radiowym — głos jest, ale ekran w ogóle nie świeci się. 4. Głos płynie z głośnika, a na ekranie widać tyl­ ko pionową jasną linię. 5. Dźwięk jest, a na ekranie jest tylko jasna linia pozioma. 6. Brak jest dźwięku i obrazu, a na ekranie widać tylko cienkie poziome kreseczki, zwane siatką obrazową lub rastrem.

7. Przy dobrym dźwięku na ekranie pojawiają się krótsze lub dłuższe, na przemian ciemne i ja ­ sne, pasy. 8. Przy normalnym dźwięku obraz na ekranie jest podwójny. 9. Dźwięk jest dobry, ale obraz na ekranie prze­ suwa się w górę. 10. Wymiary obrazu na ekranie zmalały, dźwięk przycichł.

Pytania zaczynające się od słowa „dlaczego” nie opu­ szczają nas przez całe życie. Najw ięcej tych pytań za­ dają swym opiekunom przedszkolaki. Niekiedy pod­ czas jednego spaceru pytań w rodzaju: dlaczego ptak lata? dlaczego trawa jest zielona? dlaczego samochód jedzie? — paść może nawet kilkadziesiąt. Później, gdy przedszkolak staje się uczniem, pytania: dlaczego nie odrobiłeś lekcji? dlaczego się spóźniłeś? dlaczego do­ stałeś dwóję? — zadają nauczyciele i opiekunowie. A jeszcze później są pytania w rodzaju: dlaczego pan się rozpycha? dlaczego pan tego nie zrobił? dlaczego nie była pani na szkoleniu? Sami sobie również często w myśli stawiamy pytania: dlaczego ten silnik nie chce zapalić? dlaczego to radio nawaliło? dlaczego on mnie nie kocha? dlaczego..., dlaczego...? Człowiek osaczony pytaniami zaczynającymi się od słowa „dlaczego” z czasem przywyka do nich. Dlatego też myślę, że do­ danie jeszcze 10 pytań nie zwiększy zbytnio „życiow ej” normy pytań tego rodzaju.

1. Dlaczego niektóre odbiorniki radiowe i wszyst­ kie telewizory zaczynają działać nie natych­ miast, lecz dopiero po pewnej chwili od ich w łą­ czenia? 2. Dlaczego prąd w ielkiej częstotliwości płynie prawie wyłącznie po powierzchni przewodnika? 3. Dlaczego, wlutowując tranzystor do układu, na­ leży posługiwać się lutownicą małej mocy? 4. Dlaczego w nadajniku radiowym dużej mocy należy najpierw włączyć napięcie żarzenia lamp. a dopiero po chwili napięcie anodowe? 5. Dlaczego radiostacja' krótkofalowa nie jest od­ bierana w odległości kilkudziesięciu kilometrów, ale może być dobrze słyszana w odległości se­ tek kilometrów?

6. Dlaczego na ekranie telewizora pojawiają się zniekształcenia obrazu, gdy w pobliżu przela­ tuje samolot? 7. Dlaczego odbiór telewizyjny lepszy jest po desz­ czu niż przed deszczem? 8. Dlaczego modulacja częstotliwości jest mniej: podatna na zakłócenia niż modulacja amplitu­ dy? 9. Dlaczego czułość i selektywność należą do pod­ stawowych parametrów jakościowych odbiorni­ ka radiowego? 10. Dlaczego widmo częstotliwości sygnału telewi­ zyjnego musi być kilkaset razy szersze od w i­ dma sygnału radiofonicznego?

6 — 500 zagadek z elektroniki

81

Gdy słyszymy słowo „pisanie” , wyobrażamy sobie czło­ wieka piszącego odręcznie lub na maszynie. Istnieją nazwy wielu różnych czynności, których rozumienie dla nikogo nie stanowi problemu, tak są bowiem oczy­ wiste. Są wśród nich także nazwy licznych czynności związanych z wykorzystaniem różnych urządzeń radio­ wych i elektronicznych. Na przykład słowo „strojenie” prawie natychmiast kojarzy się z odbiornikiem radio­ wym lub telewizyjnym, chociaż może również ozna­ czać strojenie fortepianu lub strojenie żony w modne okrycia przez kochającego męża, co niekiedy zdarza się. Z kolei słowo, np. kręcenie, może oznaczać popu­ larne „wym igiwanie się” od czegoś, ale może także oznaczać kręcenie gałki odbiornika radiowego, mają­ ce na celu nastrojenie go na właściwą stację. Z bo­ gatego słownika radiotechnicznego i elektronicznego wybrano 10 słów oznaczających różne — raczej, rza­ dziej spotykane — czynności. Należy odpowiedzieć, na czym te czynności polegają i z jakimi urządzeniami elektronicznymi lub ich podzespołami są związane.

1. Blokowanie 2. Dopasowanie 3. Dzielenie 4. Formowanie 5. Obcinanie 6. Pompowanie 7. Próbkowanie 8. Programowanie 9. Przeszukiwanie 10. Samowzbudzenie

Teraz, dla odmiany, zagadki zupełnie innego rodzaju. Proponuje się mianowicie utworzenie nowych wyrazów poprzez zmianę tylko jednej litery w niektórych ogól­ nie znanych słowach. Zastępując na przykład w w y ­ razie „czajnik” literę „a” literą „u” , utworzymy nowy wyraz „czujnik”, który w słownictwie elektronicznym jest nazwą przyrządu przekształcającego zmianę w iel­ kości fizycznej, np. ciśnienia, temperatury, prędkości, promieniowania itp., w sygnał elektryczny, zmienia­ jący się proporcjonalnie do zmian tej wielkości fiz y ­ cznej. Podobnie, zmieniając tylko po jednej literze w wyrazach: rampa, kapłon, okład, otrzymamy nowe w y ­ razy: lampa, zapłon, układ, które są bardzo często uży­ wane w słownictwie radiotechnicznym. W yrazów ta­ kich może być bardzo wiele, np. Jan,, lala, lasek, w których po zmianie jednej litery w każdym słowie otrzymamy: jon, fala, laser. Życząc dobrej zabawy, prosimy zmienić po jednej literze w niżej, podanych 10 wyrazach w taki sposób, aby nowo utworzone w y ­ razy miały określony związek ze słownictwem radio­ technicznym lub elektronicznym.

1. Baca 2. Bok 3. Ból 4. Donos 5. Gaza 6. Filar 7. K it 8. Kos 9. Zmora 10. Zawód

Radiotechnika i elektronika to dziedziny współczesnej techniki, w których, praktycznie biorąc, nie można obejść się bez mierzenia przeróżnych parametrów. Już w procesie produkcji elementów radiowych i elektro­ nicznych, takich jak oporniki, kondensatory, cewki in­ dukcyjne, lampy elektronowe, tranzystory itp., trzeba mierzyć rezystancję, pojemność, indukcyjność, prądy, napięcia, emisję, wytrzymałość na przebicie i cały sze­ reg innych parametrów, bez skontrolowania których wyprodukowany element byłby właściwie brakiem. Mierzy się także różne wielkości już w toku produkcji i wykorzystywania konkretnych urządzeń radiowych i elektronicznych, np. długość fali, częstotliwość, na­ tężenie poła, wzmocnienie, tłumienie itp. Elektronika zajmuje się także wytwarzaniem przyrządów pomia­ rowych dla potrzeb innych dziedzin, nie związanych z radiotechniką i elektroniką. Poniżej podano nazwy 10 przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w różnych dziedzinach. Niektóre z wymienionych przy­ rządów stosowane są często jako wskaźniki skompli­ kowanych przyrządów elektronicznych. Zadanie polega na odgadnięciu, co mierzą te przyrządy. 1. Audiometr 2. Elektrometr 3. Fluksometr 4. Galwanometr 5. Logometr 6. Magnetometr 7. Radiometr 8. Pirometr 9. Psofometr 10. Warometr

Jeden z moich znajomych, posiadacz dosyć bogatego księgozbioru domowego, lubił zabawiać swych gości w dość oryginalny sposób. Zdejmował z półki biblio­ tecznej jakąś książkę, otwierał ją na dowolnej stronie, odczytywał kilka zdań i prosił o odgadnięcie dziedzi­ ny wiedzy lub techniki, jakiej dana książka jest po­ święcona. Bywało różnie: raz odgadywało się bez tru­ du, innym znowu razem prosiło się gospodarza o przeczytanie kilku dalszych zdań, zanim odgadnięto dziedzinę. Zabawa była przednia, a ile przy tym było dyskusji? Sądzę, że mój znajomy nie będzie miał mi za złe, jeżeli skorzystam z jego pomysłu i zaproponu­ ję Czytelnikom podobną zabawę. Proponuję mianowi­ cie odgadnięcie na podstawie niżej przytoczonych frag­ mentów tekstu, zaczerpniętych z różnych książek fa­ chowych o problematyce elektronicznej, jakie dziedziny elektroniki teksty te reprezentują? Niestety, dodatko­ wych tekstów nie przewiduje się, zadanie nie jest więc łatwe.1 2 1. „Siatki wykonuje się najczęściej w postaci spi­ rali z drutu niklowego nawiniętego na specjal­ nych wspornikach — trawersach. Wyprowa­ dzenia elektrod wtapiane są w stopkę lub w ściankę bańki i w większości przypadków do­ łączone do nóżek, które utwierdzone są w opra­ wce, zwanej cokołem, wykonanej ze sztucznego tworzywa lub ceramiki. Sposoby połączenia elektrod z odpowiednimi nóżkami podawane są w katalogach". 2. ..Konieczność stosowania przełącznika anteno­ wego wynika z faktu wykorzystania wspólnej anteny zarówno do nadawania, jak i odbioru. Przełączanie to realizuje się za pomocą prze­ łącznika N-O (tzw. przełącznik nadawanie-odbiór). Dodatkowym zadaniem spełnianym przez przełącznik N-O jest ochrona obwodu wejścio­ wego odbiornika przed sygnałem sondującym

0 dużej mocy. Funkcje przełączników N-O speł­ niają zwykle zwieraki gazowane”. 3. ..Rankiem, przy wzroście natężenia oświetlenia padającego na fotokomórkę, zwiększa się natę­ żenie prądu płynącego w jego obwodzie, Prąd ten jest następnie wzmacniany we wzmacniaczu elektronicznym i przepływa przez uzwojenie przekaźnika, powodując jego zadziałanie. W wyniku przekaźnik ten powoduje wyłączenie oświetlenia ulicznego. Wieczorem proces prze­ biega odwrotnie. Czułość układu jest regulowa­ na za pomocą potencjometru” . 4. „Automatyczny układ nadążny obraca antenę ramową aż do momentu wyszukania minimal­ nego odbioru i utrzymuje ją w tym położeniu. Siła elektromotoryczna, indukowana w antenie ramowej, jest przesunięta względem siły elek­ tromotorycznej w antenie prętowej o 180c. Prze­ sunięcie to eliminuje przesuwnik fazy włączo­ ny na wyjściu wzmacniacza napięcia anteny ra­ m ow ej”. 5. „Sposób wykonania tego rodzaju obwodów* sca­ lonych polega na nałożeniu na nieprzewodzą­ cym podłożu cienkowarstwowych elementów biernych (np. rezystorów' i kondensatorów) oraz połączeń i doprowadzeń. W technice półprzewo­ dnikowej wszystkie elementy bierne i czynne wykonane są w jednym kawałku krzemu. Dzię­ ki obwodom scalonym można uzyskać gęstość upakowania, dochodzącą nawet do kilku tysię­ cy elementów w 1 cm3”. 6. „Podstawową wadą lunet fosforograficznych 1 metaskopów jest niemożliwość określenia kształtu obiektu będącego źródłem promienio­ wania. Urządzenia te, dzięki jasnym plamkom obserwowanym na ekranie luminescencyjnym, informują jedynie obserwatora o obecności wr danym rejonie źródła promieniowania. Mają one jednak dość znaczny zasięg wykrywania, wyno­

szący w przypadku metaskopów kilka, a w przy­ padku lunet fosforograficznych — nawet kilka­ naście kilometrów” . 7. „W skład zespołu nadawczego wchodzą: czujniki, modulatory i filtry, jako elementy wyposażenia poszczególnych kanałów pomiarowych, oraz układ grupujący i nadajnik radiowy, jako ele­ menty wspólne dla wszystkich kanałów pomia­ rowych. Mierzone wielkości działają na czujni­ ki, które przetwarzają je w wielkości elektrycz­ ne wyrażone w postaci zmian napięcia lub na­ tężenia prądu” . 8. .,Do wydzielenia i zmierzenia każdej składowej służy przyrząd zwany analizatorem harmonicz­ nych. Pracuje on na zasadzie rezonansowego dostrajania odpowiednich filtrów wąskopasmo­ wych. przepuszczających kolejno mierzone har­ moniczne, lub tak jak w odbiornikach superheterodynowych zmienia się częstotliwość gene­ ratora lokalnego, a mierzy się wartość napięcia częstotliwości pośredniej” . 9. ..Każde ziarno mozaiki ikonoskopu tworzy z płytką sygnałową elementarny kondensator. Padające na mozaikę światło od obrazu powo­ duje emisję elektronów z elementów fotoelektrycznych, których liczba zależy od natężenia strumienia świetlnego odpowiadającego poszcze­ gólnym elementom obrazu. Wyemitowane elek­ trony przyciągane są przez elektrodę zbierają­ cą” . 10. ..Pamięć taśmowa wykonana jest z elastycznej osnowy (np. taśmy acetoceluloidowej, poliestro­ wej lub innej), na którą naniesiona jest cienka warstwa materiału ferromagnetycznego. Taśma ferromagnetyczna nawinięta jest na dwa krąż­ ki i przewijana między głowicami zapisująco-odczytującymi z określoną stalą prędkością rzę­ du l-i-4 m/s. Na taśmie tej zapisuje się dane niezbędne w procesie realizacji obliczeń” .

Co wspólnego mają cybernetyka, bionika ł informaty­ ka z elektroniką? Pozornie nic. Przecież cybernetyka jest dziedziną wiedzy o sterowaniu; zajmuje się ona badaniem ogólnych praw i zależności dotyczących pro­ cesów sterowania i łączności, zachodzących w maszy­ nach, organizmach żywych (ludzie i zwierzęta) oraz w społeczeństwach. Natomiast bionika, wywodząca się z cybernetyki, jest dziedziną wiedzy z pogranicza bio­ logii i techniki; zajmuje się ona badaniem budowy i działania organizmów żywych w celu wykorzystania uzyskanych wyników do tworzenia doskonalszych urządzeń technicznych. Informatyka z kolei jest dzie­ dziną wiedzy, która zajmuje się problemami zastoso­ wań maszyn matematycznych i teorią informacji naukowej, technicznej i ekonomicznej. A jednak wspól­ nym ogniwem spinającym te trzy — jedne z najmłod­ szych — dziedziny wiedzy jest właśnie elektronika, bo­ wiem wszystkie te dziedziny wiedzy posługują się róż­ norodnymi urządzeniami elektronicznymi. T o jest właśnie powodem, dla którego proponujemy 10 zagadek z cybernetyki, bioniki i informatyki.

1. Kto jest autorem słów: „Cybernetyka chroni od największych niebezpieczeństw nie tylko dusze, lecz również ciała i dobytek” — a) Ampere, b) Platon, c) Sokrates? 2. Cybernetyka w obecnym znaczeniu tego słowa powstała w 1948 r. Kto jest jej twórcą: a) W.G. Walter, b) C. Shannon, c) N. Wiener? 3. Co przedstawiały i jakim celom służyły: ..ćma” Wienera, „mysz” Shannona i „żółw ” Waltera? 4. Czy elektroniczna maszyna cyfrowa jest maszy­ ną cybernetyczną? 5. Kiedy została wprowadzona nazwa bionika: a) w 1956 r., b) w 1960 r., c) w 1964 r.?

6. Dlaczego Leonardo da Vinei. L. Galvani i A. Volta uważani są za prekursorów bioniki? 7. Do czego służy urządzenie bioniczne, zwane per­ ceptronem? 8. Co to jest bomba „ i” ? 9. Ile komputerów było eksploatowanych na świę­ cie w 1970 r.: a) 6000, b) 40 000, c) 135 000? 10. Jak się nazywa zunifikowany system informa­ cyjny krajów RW PG?

Z każdym rokiem komputerów jest coraz więcej, a przy tym są one coraz doskonalsze. Co prawda, coraz rzadziej nazywane są „mózgami elektronowymi'’, gdyż daleko im, mimo precyzji, do doskonałości nawet prze­ ciętnego umysłu ludzkiego, tym niemniej liczą bardzo szybko i dokładnie — są więc rachmistrzami dosko­ nałymi i w tej funkcji przewyższają człowieka. Elek­ troniczne maszyny liczące, z angielska zwane kompu­ terami. szerokim frontem wkroczyły do systemów in­ formacji i zarządzania, gdzie gromadzą i przetwarzają różne dane; znalazły liczne zastosowania w przemyśle, sterując procesami technologicznymi; w komunikacji optymalizują przewozy, rezerwują miejsca w samo­ lotach, informują podróżnych; obliczają problemy ma­ tematyczne; analizują gry strategiczne; kontrolują to­ ry rakiet i satelitów. Coraz częściej wykorzystywane są do różnych obliczeń i analiz w naukach humani­ stycznych, takich jak historia, językoznawstwo, socjo­ logią, biologia, genetyka, psychologia. Ten czy ów nasz znajomy pracuje w ośrodku obliczeniowym jako orga­ nizator, programista, operator lub konserwator. Kom ­ putery zatem — to przyszłość, a przyszłością warto się interesować. Prosimy więc do grupy 10 zagadek doty­ czących komputerów i ich zastosowań.

1. Czym różnią się dwa podstawowe rodzaje kom­ puterów — analogowe i cyfrowe: a) sposobem liczenia, b) dokładnością liczenia, c) szybkością liczenia? 2. Czy zaprojektowana w 1812 r. przez Charlesa Babbage’a maszyna matematyczna może być uwa­ żana za prekursora współczesnej elektronicznej maszyny cyfrow ej czy analogowej? 3. Jak nazywała się pierwsza maszyna licząca zbu­ dowana na przekaźnikach: a) M A R K , b) ENIAC, c) EDYAC?

4. Kogo nazywa się niekiedy rów” ?

„ojcem

kompute­

5. Ile lamp elektronowych miała pierwsza elek­ troniczna maszyna licząca, zbudowana w 1946 r.: a) 180, b) 1800, c) 18 000? 6. Który z trzech podstawowych zespołów elektro­ nicznej maszyny cyfrowej może być nazwany ..mózgiem elektronowym” : a) pamięć, b) proce­ sor, c) urządzenie wejścia-wyjścia? 7. Jakimi elementami zostały zastąpione lampy elektronowe w tzw. drugiej generacji elektro­ nicznych maszyn liczących, która powstała w 1958 r.? 8. Dlaczego w bankach stosowane są komputery cyfrowe, a nie analogowe? 9. Jaką nazwę otrzymał pierwszy polski komputer zbudowany w 1958 r.: a) O D R A -1003, b) X YZ, c) ZAM-2? 10. Czy opracowana w Wojskowej Akademii Tech­ nicznej elektroniczna maszyna licząca W A T 1001 jest maszyną: a) analogową, b) cyfrową, c) hybrydową?

«

P A M U :;- ELEKTRONICZNE.! M A S Z Y N Y

• CYFKÓWfM

Z psychologicznego punktu widzenia pamięć to zdol­ ność odzwierciedlania przeszłego doświadczenia, na którą składają się procesy utrwalania, przechowywa­ nia, przypominania, odtwarzania i rozpoznawania le ­ go, co uprzednio było przedmiotem spostrzegania, prze­ żywania lub działania. Z technicznego natomiast pun­ ktu widzenia pamięć to urządzenie wchodzące w skład maszyny matematycznej, najczęściej elektronicznej maszyny cyfrowej, które może przyjmować informa­ cje. magazynować (zapamiętywać) je i w odpowied­ nim czasie udostępniać w postaci nie zmienionej. Pro­ cesy pamięci psychologicznej przebiegają w mózgu, a ponieważ istota ich jest w zasadzie taka sama jak is­ tota procesów zachodzących w pamięci maszyny ma­ tematycznej, dlatego też często tę ostatnią nazywa się „mózgiem elektronowym” . Jest to jednak nazwa tyle atrakcyjna co niewłaściwa, bowiem uwzględnia jedy­ nie tylko zewnętrzne podobieństwo między obu tymi rodzajami pamięci. Po tych kilku uwagach ogólnej na­ tury prosimy zastanowić się nad 10 kolejnymi pyta­ niami. Odpowiadając na nie, rozszerzymy z pewnością swą wiedzę o różnych typach pamięci elektronicznej maszyny cyfrowej, których, trzeba przyznać, jest nie­ mało. Są bowiem wśród nich takie, których nazwa związana jest z ich przeznaczeniem, jak: pamięć ze­ wnętrzna, operacyjna, wewnętrzna, a także takie, któ­ rych nazwa określa specyfikę budowy danej pamięci, na przykład pamięć magnetyczna: taśmowa, bębnowa, dyskowa, ferrytow a i inne. A oto pytania.

1. Czy niezawodność działania pamięci elektroni­ cznej maszyny cyfrowej jest: a) mniejsza, b) większa, c) taka sama jak niezawodność ludz­ kiego mózgu? 2. Czy większą dokładność działania zapewnia mózg człowieka czy pamięć elektronicznej maszyny cyfrowej?

3. Czy mózg ludzki może być przyrównany do: a) tysięcy, b) milionów, c) miliardów elektronicz­ nych maszyn cyfrowych? 4. Czy powiedzenie: „maszyna matematyczna X jest lepsza od maszyny Y , ponieważ.zastosowa­ no w niej pamięć binarną zamiast pamięci d w ó j­ kowej” , jest poprawne? 5. W dowolnej elektronicznej maszynie cyfrow ej są dwie pamięci: jedna nazywana zewnętrzną, a druga operacyjną. Która z nich jest w ażniej­ sza? 6. Z jakich elementów dwustanowych zbudowana była pamięć operacyjna pierwszej elektronicz­ nej maszyny cyfrowej EN IAC: a) lamp elektro­ nowych, b) tranzystorów, c) rdzeni ferrytowych? 7. Czy informacje (dane) zapisywane są w pamięci elektronicznej maszyny cyfrowej w postaci:. a) tekstowej, b) cyfrowej, c) zakodowanej? 8. Jednym z istotnych parametrów eksploatacyj­ nych elektronicznej maszyny cyfrowej jest jej szybkość liczenia. Czy zależy ona od rodzaju za­ stosowanej pamięci? 9. Co głównie wpłynęło na to, że najczęściej stoso­ waną we współczesnych elektronicznych ma­ szynach cyfrowych pamięcią zewnętrzną jest pamięć na taśmie magnetycznej: a) duża pojem­ ność, b) mały czas dostępu do zapisanej infor­ macji, c) mały koszt przechowywania zapisanych informacji? 10. Czy to, że pamięć ferrytowa pełni najczęściej we współczesnych elektronicznych maszynach cyfrowych rolę pamięci operacyjnej, wynika głównie z faktu: a) jej małych wymiarów, b) dużej pojemności, c) małego czasu dostępu do informacji.

Pewien młody dziennikarz, zaczynający dopiero swą karierę zawodową w redakcji jednego z dzienników, został któregoś dnia delegowany do obsługi prasowej odbywającego się akurat zjazdu Stowarzyszenia Elek­ tryków Polskich. Dziennikarz ten o SEP wiedział tyl­ ko tyle, że jest to stowarzyszenie grupujące w swych szeregach inżynierów i techników różnych specjalnoś­ ci: elektroników, elektrotechników', teletechników, ra­ diotechników, informatyków i innych. Wiedział rów­ nież, że SEP jest członkiem Naukowej Organizacji T e­ chnicznej. Nie znał jednak osobiście nikogo z licznie zgromadzonych uczestników' zjazdu, więc — aby się nie nudzić w czasie przerw w obradach — przysłuchi­ wał się w kuluarach rozmowom na tematy zawodowe, prowadzonym przez dobrze znające się niewielkie grupki uczestników. Z treści tych rozmów, a właściwie z ich urywków’, zaczął rozpoznawać zawody niektórych uczestników zjazdu. A le nie zawsze mu się to udawało. Pewną liczbę trudniejszych fragmentów wypowiedzi różnych osób utrwalił dyskretnie na taśmie swego mi­ niaturowego magnetofonu reporterskiego. Treść 10 ta­ kich wypowiedzi przytoczono poniżej. Pomóżmy dzien­ nikarzowi odgadnąć, jaki jest zawód tych 10 rozmów­ ców.

1. ... „i proszę sobie wyobrazić, że nie mogło być nawet m owy o tym, aby maszyna chodziła — szczotki były zdarte do ostateczności. Dopiero jak je wymieniłem na nowe, a do tego przeszmerglowałem i przemyłem kolektor twornika, wszystko zagrało” ... 2........ja mu mówię, że program jest zły, a on nic, tylko swoje, że układ elektroniczny procesora jest uszkodzony i dlatego drukarka drukuje błędne wyniki. Dopiero gdy skorygowałem pro­ gram, tracąc na to kilka prywatnych godzin, przekonał się, że miałem rację” ...

3

..............,była taka potworna burza, że w słuchaw­ kach hełmofonu trzaskało bez przerwy jak z bicza. Z wielkim trudem, właściwie intuicyjnie, wyławiałem spośród tego ciągłego trzasku słabe, rytmicznie powtarzające się sygnały radiolatarni. I to nas uratowało — dolecieliśmy bezpie­ cznie” ...

4 .... .oczywiście facet miał rację, mówiąc, że sły­ szy ciągle w słuchawce sygnał zegarynki. Gdy sprawdziłem jego komplet abonencki, to okaza­ ło się, że szczotki wybieraka zablokowały się akurat w polu stykowym tego urządzenia” ... 5. ... „i po dość skrupulatnych i — nawiasem mó­ wiąc — uciążliwych dociekaniach teoretycz­ nych, doszedłem do wniosku, że w konkretnym przypadku lepiej będzie zastosować technikę planarną zamiast epitaksjalnej, bowiem gw a­ rantowało to otrzymanie przyrządu o wyższej częstotliwości granicznej” ... 6. ... „szczerze muszę wam powiedzieć, że do dziś pamiętam, jak będąc w czasie studiów na prak­ tyce zawodowej spaliłem lampę nadawczą tyl­ ko dlatego, że najpierw włączyłem napięcie anodowe. Wtedy nie było jeszcze takich zabez­ pieczeń, jakie mamy w urządzeniach produko­ wanych obecnie”... 7. ... „już ze dwie godziny dłubałem w tym pudle, a obraz bez przerwy nie trzymał formatu. W ła­ ściciel miał minę winnego, bo mu nie omieszka­ łem wytknąć, że przywiózł z zagranicy aparat bez schematu. A ż tu nagle olśnienie ... mierzę napięcie i co się okazuje — w sieci zaledwie 180 V, rozumiecie?” ... 8....... .zaprojektowałem ten układ, pięknie w ykre­ śliłem go na kalce technicznej i referuję stare­

mu. A on nic tylko swoje: proszę zmienić sym­ bolikę transformatorów i cewek indukcyjnych na tradycyjną — nie lubię takich wątpliwych nowości” ... ■9........myślałem początkowo, że w łączu wystąpiły zakłócenia, bo odbierany obraz był nieregular­ nie skośny, ale potem okazało się, że uszkodze­ nie było w aparacie odbiorczym — po prostu nawaliła synchronizacja fazowa bębna odbior­ czego”... 10. ... „przychodzi taki do mnie na trzy miesiące przed obroną i mówi, że projektu nie zrobi, bo jego wiedza o przedmiocie nie trzyma się kupy — wzmacniacze, generatory, filtry, tłumiki, to poszczególne elementy, których on nie potrafi powiązać w jedną logiczną całość urządzenia. I co z takim robie?” ...

Wśród tysięcy rokrocznie wydawanych w Polsce ty­ tułów książek około 12% stanowią tytuły kśiążek tech­ nicznych. Są to książki naukowe, zawodowe, podręcz­ niki, poradniki, encyklopedie, słowniki, książki popu­ larnonaukowe i inne z różnych dziedzin techniki. N a­ kłady tych książek wahają się od kilku do kilkudzie­ sięciu tysięcy egzemplarzy, co zależy od popularności dziedziny, którą reprezentują, a także od tego, czy są to książki naukowe, przeznaczone dla wąskiego gro­ na specjalistów, czy też książki popularnonaukowe dla szerokiego kręgu odbiorców’. Znaczną grupę książek technicznych stanowią książki poświęcone tematyce radiotechnicznej i elektronicznej, cieszącej się dużym zainteresowaniem polskiego czytelnika. Spośród wielu książek z zakresu radia i elektroniki, jakie wydane b y­ ły przez różne polskie wydawnictwa w ciągu ostat­ nich kilkunastu lat, wybrano 10 tytułów książek po­ pularnonaukowych i fachowych. Są to książki o du­ żym nakładzie, mające nieraz po kilka wydań, a więc z pewnością znalazły się one w rękach licznych czytel­ ników. Należy odpowiedzieć na następujące pytania: a) kto jest autorem książki, b) jakie wydawmictwo ją wydało, c) jaki książka miała nakład? A oto tytuły książek:

1. ABC naprawy odbiorników radiowych 2. A B C radioamatora 3. Amatorskie odbiorniki tranzystorowe 4. Nowoczesne zabawki — elektronika w domu i szkole 5. Odbiorniki telewizyjne 6. Podręczna encyklopedia radioamatora 7. Podstawy elektroniki 8. Powstanie radaru 9. Radio? ależ to bardzo proste 10. J000 słów o radiu i elektronice

7 — 500 zagadek z elektroniki

97

KTRONIK.V KWAXTOWA

DEHM HR CRi

. TECHNIKI

Na początek definicja: elektronika kwantowa jest dziedziną elektroniki zajmującą się wykorzystaniem dla potrzeb techniki zjawisk atomowych podlegających prawom mechaniki kwantowej. A wiadomo, że mecha­ nika kwantowa jest teorią fizyczną, która odnosi się do wewnętrznej struktury atomów, objaśniając zacho­ dzące tam zjawiska. Ta nowa teoria fizyczna powstała w końcu X I X i na początku X X wieku, kiedy okazało się, że nie można na podstawie praw mechaniki kla­ sycznej, stworzonej przez I. Newtona, wyjaśnić niektó­ rych zjawisk fizycznych, np. promieniowania cieplne­ go, fotoelektryczności, struktury widm atomowych itp. Twórcami mechaniki kwantowej, stanowiącej bazę dla rozwoju elektroniki kwantowej, są tacy znakomici uczeni, jak M. Planck, E. Rutherford, N. Bohr, A. Ein­ stein. Stworzone przez nich prawa fizyczne, teorie i sformułowania doprowadziły do tego, że w latach 1954—60 opracowano przyrządy, zwane maserami i la ­ serami, które były praktycznym potwierdzeniem ich prac teoretycznych. A teraz pytania-zagadki, które za­ poznają nieco Czytelnika z ogólnymi podstawami elek­ troniki kwantowej, odgrywającej coraz większą rolę w e współczesnej technice.

1. Jakie prawo, sformułow-ane w 1900 r. przez fi­ zyka niemieckiego Maxa Plancka, legło u pod­ staw mechaniki kwantowej, a tym samym także u podstaw elektroniki kwantowej? 2. Kto stworzył planetarny model atomu: a) H.A. Becąuerel, b) M. Geiger, c) E. Rutherford? 3. Za co Niels Bohr, wybitny duński fizyk, otrzy­ mał w 1922 r. nagrodę Nobla? 4. Czy można powiedzieć, że żarówka świeci, po­ nieważ atomy je j żarnika znajdują się w stanie wzbudzenia energetycznego?

5. Kto opracował w 1917 r. teoretyczne podstawy tzw. wymuszonej emisji promieniowania: a) M Planck, b) A. Einstein, c) N. Bohr? 6. Za jakie osiągnięcie w dziedzinie elektroniki kwantowej otrzymali w 1964 r. nagrodę Nobla dwaj uczeni radzieccy: N.G. Basów i A.M. Prochorow oraz uczony amerykański C.H. Townes? 7. Czy w pierwszym maserze wymuszoną emisję promieniowania elektromagnetycznego uzyskano w wyniku pobudzenia: a) atomów wodoru, b) cząsteczek amoniaku, c) cząsteczek cyjanowo­ doru? 8. Czy w pierwszym laserze, opracowanym w 1960 r. przez T.H. Maimana, wymuszona emisja pro­ mieniowania, czyli tzw. akcja laserowa, uzys­ kana była w krysztale: a) rubinu, b) fluorku wapnia, c) wolframianu wapnia? 9. Jakimi dwoma bardzo istotnymi cechami odzna­ cza się wymuszone promieniowanie elektroma­ gnetyczne uzyskiwane w maserach i laserach? 10. Co oznaczają nazwy: raser i iraser?

J7

M ASERY i l a s e r y CODZIENNEJ

w

praktyce

Tytuł ten z pewnością wybiega nieco w przyszłość, ale chyba w przyszłość niezbyt odległą. Jak bowiem przewidują naukowcy, w ciągu najbliższych kilku-kilkunastu lat staniemy się świadkami nie tylko maso­ wych zastosowań przyrządów elektroniki kwantowej — maserów i laserów — do celów specjalistycznych w nauce i technice, ale również dla potrzeb codzien­ nego użytku, podobnie jak to jest z radiem, magneto­ fonem czy telewizorem. Jut dziś prasa codzienna przy­ nosi od czasu do czasu informacje o wykorzystaniu laserów w medycynie, geodezji, przemyśle, górnictwie, budownictwie itd. Szczególne właściwości strumienia laserowego predystynują wykorzystanie laserów w te­ lekomunikacji do przesyłania programów telew izyj­ nych i rozmów telefonicznych, a także do zapisywania informacji zarówno w postaci tekstów, jak i obrazów za pomocą hologramów laserowych. Masery i lasery poczęły rewolucjonizować w iele dziedzin życia, dla­ tego też warto poświęcić ich zastosowaniom kolejny cykl zagadek.

1. Do czego służy koagulator laserowy i gdzie jest stosowany? 2. Do jakich celów służy urządzenie laserowe zwa­ ne kolidarem? 3. Dlaczego maser jest wykorzystywany jako wzo­ rzec częstotliwości? 4. Dlaczego maser znalazł zastosowanie w radio­ teleskopach?5 5. W jakiej placówce naukowej opracowano pierw ­ szy krajowy model mikrodrążarki laserowej: a) w Politechnice Wrocławskiej, b) Wojskowej Akademii Technicznej, c) Instytucie Podstawo­ wych Problemów PA N ?

6. Czy mikrodrążarka laserowa może być w yko­ rzystana do spawania elementów wykonanych z metalu trudnego do spawania, np. tytanu? 7. Czy nóż laserowy zastąpi w przyszłości skalpel chirurgiczny? 8. Czy dentysta będzie posługiwał się laserem? 9. Czy za pomocą łącza laserowego można będzie przesyłać jednocześnie około: a) 6000, b) 600 000. c) 60 000 000 rozmów telefonicznych? 10 . He znaków drukarskich takiej wielkości, jakimi

wydrukowana jest niniejsza książka, można bę­ dzie zapisać (utrwalić) na 1 mm2 błony film o­ w ej przy wykorzystaniu holografii laserowej: a) 240, b) 2400. c) 24 000?

Żyjem y w wieku atomowym, hałaśliwie zainaugurowanym wybuchami amerykańskich bomb jądrowych zrzuconych w 1945 r. na miasta japońskie. I chociaż Związek Radziecki w 1954 r. uruchomił pierwszą na świecie elektrownię atomową, wykazując tym możli­ wość wykorzystania energii jądrowej dla potrzeb po­ kojowych, to jednak niewidzialne promieniowanie ją ­ drowe, na początku ery atomowej nazywane „tajem ­ niczymi promieniami śmierci” , nadal budzi grozę. Isto­ tnie, promieniowanie jądrowe, zwane również jonizu­ jącym lub przenikliwym, jest promieniowaniem nie­ widzialnym, podobnie jak fale radiowe, ale jest groź­ ne dla zdrowia i życia. Wykrywaniem tego promienio­ wania i kontrolą jego natężenia zajmuje się elektroni­ ka jądrowa. WTydaje się, iż temat ten spotka się ze zrozumieniem, wziąwszy pod uwagę dynamicznie roz­ wijającą się energetykę jądrową oraz wykorzystanie różnych urządzeń techniki jądrowej w żegludze, prze­ myśle, medycynie i badaniach naukowych. Wiedza jest najtańszym środkiem ochrony środowiska i życia i to nie tylko przed promieniowaniem jądrowym. A otc pytania-zagadki.

1. Jak powstaje promieniowanie jonizujące, będą­ ce obiektem zainteresowania elektroniki jądro­ wej? 2. Czy odkryte przez W.K. Roentgena w 1895 r. promieniowanie X jest promieniowaniem joni­ zującym? 3. Który składnik promieniowania, jakie powstaje podczas reakcji jądrowej, jest promieniowa­ niem elektromagnetycznym — alfa, beta czy gamma?4 4. Jakie zjawisko fizyczne umożliwia wykrywanie niewidzialnego promieniowania jądrowego?

5. Do czego służy licznik Geigera-Mullera? 6. Jaka jest różnica między dozymetrem a dawko­ mierzem indywidualnym? 7. Do czego służy bomba kobaltowa? 8. Dlaczego częste prześwietlanie się nie jest wska­ zane? 9. Gdzie znajduje zastosowanie waga izotopowa? 10 . Czym zajmuje się elektronika reaktorowa?

Nieustanny i coraz bardziej dynamiczny proces indu­ strializacji zapewnia wprawdzie człowiekowi lepsze materialne warunki bytowania, ale sprzyja powsta­ waniu różnych nowych chorób nękających zurbanizo­ wane społeczeństwa. Medycyna współczesna radzi so­ bie, co prawda, coraz lepiej zarówno ze starymi, jak i nowymj chorobami ludzkości, czego znamiennym wyrazem jest systematyczny wzrost przeciętnej długo­ ści życia ludzkiego, obserwowany właśnie w krajach wysoko uprzemysłowionych. Jest to niewątpliwą za­ sługą nauk medycznych, które poznały mechanizm powstawania wielu chorób i znają skuteczne środki ich zwalczania. W tych zmaganiach współczesnej me­ dycyny z różnymi chorobami dnia dzisiejszego niema­ łą rolę odgrywają liczne urządzenia elektroniczne, sto­ sowane w diagnostyce, terapii i protetyce. Niektóre / nich, jak np. aparaty rentgenowskie lub elektrokardio­ grafy, stanowią podstawowe wyposażenie każdej pra­ wie przychodni lekarskiej, inne — jak np. mikroskopy elektronowe — znajdują się jeszcze nie w e wszystkich medycznych placówkach naukowych. Zapraszamy dn zagadek z elektroniki medycznej.

1. Jaki związek mają drętwy (ryby z rodziny pła­ szczek) y. początkami elektromedycyny’ 2. W jakich dziedzinach medycyny znajduje obec­ nie zastosowanie aparat rentgenowski: a) w- ra­ diologii, b) diagnostyce, c) histologii? 3. Jakie napięcie — stałe czy zmienne powinno być doprowadzone do anody lampy rentge­ nowskiej i jaka jest wartość tego napięcia: a) tysiące woltów, b) setki tysięcy woltów', c) ty ­ siące tysięcy woltów? 4 4. W jakim urządzeniu medycznym po raz pierw ­ szy zastosowano wzmacniacz laserowy: a) w

elektrokardiografie', b) elektrokauterze, c) elektrokoagulatorze? 5. Do jakich celów służy nóż elektryczny? 6. Czym różni się elektroencefalograf od elektromiografu? 7. Jakie urządzenie elektroniczne umożliwiło w y ­ krycie wirusów? 8. Czy w gluchosłuchach użyto są lampy elektro­ nowe czy tranzystory? 9. Do czego służy stymulator elektroniczny? 10. Co ma wspólnego biotelemetria z radiotelemetrią?

Zwiększająca się z każdym rokiem liczba samochodów i stały wzrost troski o ochronę naturalnego środowi­ ska człowieka zmuszają producentów do zbudowania samochodu maksymalnie bezpiecznego i minimalnie toksycznego. Na zmniejszenie zanieczyszczenia atmo­ sfery spalinami samochodowymi istotny w pływ ma od­ powiednia regulacja silnika, natomiast wzrost bezpie­ czeństwa jazdy uwarunkowany jest w dużej mierze umiejętnościami kierowcy. Stąd też uwaga producen­ tów zwraca się coraz częściej ku urządzeniom elek­ tronicznym, które mogą zapewnić dużą precyzję regu­ lacji silnika i zwiększą bezpieczeństwo prowadzenia samochodu. A le nie tylko. Samochodowe urządzenia elektroniczne wpłyną niewątpliwie dodatnio na żyw ot­ ność silnika, na koszty eksploatacji, a także zwiększą komfort jazdy. Nic zatem dziwnego, że według opinii niektórych specjalistów za kilka lat samochód bez urządzeń elektronicznych będzie najprawdopodobniej taką rzadkością, jak dziś tenże samochód wyposażony w takie urządzenia. Po tym krótkim wstępie prosi­ my do pytań-zagadek na temat elektroniki w samo­ chodzie.

1. W jakim układzie samochodu są już dość po­ wszechnie stosowane urządzenia elektroniczne: a) oświetleniowym, b) zapłonowym, c) ogrzew ­ czym? 2. Jaka firma produkuje samochody mające elek­ troniczny układ zmiany biegów, sterowania gaźnika i zapobiegania poślizgom: a) Ford, b) M er­ cedes, c) Toyota? 3. Dlaczegq zapłon elektroniczny zmniejsza zuży­ cie paliwa i żwiększa moc silnika? 4. W jakich samochodach od kilku już lat stosuje się elektroniczne urządzenia sterujące wtrys­ kiem paliwa: a) Citroen, b) Volvo, c) Volkswagen?

5. Diaczego zastosowanie elektronicznego urządze­ nia kontrolującego intensywność hamowania eliminuje niebezpieczny poślizg samochodu? 6. Co uzyskujemy, wprowadzając w samochodzie elektroniczną zmianę biegów-? 7. Dlaczego elektroniczne urządzenie do zmiany świateł zwiększa bezpieczeństwo jazdy? 8. Na jakiej zasadzie dziaia produkowane przez niektóre firm y urządzenie elektroniczne zapo­ biegające uruchomieniu samochodu p r-/ v. osoby będące w stanie nietrzeźwym9 9. Jakie elementy są niezbędne w elektronicznym urządzeniu sygnalizującym zamiar kradzieży sa­ mochodu: a) czujnik, b) wzmacniacz, c) genera­ tor? 10.

Które z niżej wymienionych samochodowych urządzeń elektronicznych, jakie będą instalowa­ ne w przyszłych samochodach, będzie mia’ > przede wszystkim w pływ na zwiększenie bez­ pieczeństwa jazdy: a) miernik prędkości, b) re­ gulator temperatury, c) sygnalizator bezpiecznej prędkości?

od p ow ied zi

1. James Clerk Maxwell. Warto przypomnieć, że M axwell był również autorem praw rozkładu prędko­ ści cząsteczek gazu, zasady wzajemności przemiesz­ czeń, prac dotyczących teorii barwy, a także twórcą koncepcji elektromagnetycznej struktury światła — koncepcji, która swe potwierdzenie empiryczne zna­ lazła w laserach. 2. Aleksander Grigoriewicz Stoletow. Oprócz prac dotyczących fotoełektryczności, prowadził również ba­ dania nad podatnością magnetyczną stali miękkiej.

V

tuk elektryczny

ba teria

Schemat ideowy doświadczenia A. G. Stoletowa nad zjawi­ skiem fotoelektrycznym

3. Thomas A lva Edison. Ten genialny samouk był autorem ponad 1000 patentów. Można tu wymienić ta­ kie wynalazki Edisona, jak elektrodynamiczny hamu­ lec kolejowy, akumulator żelazo-niklowy, kinetoskop, aparat do zapisywania rozmów telefonicznych i wiele innych. W 1927 r. Edison został członkiem amerykań­ skiej, akademii nauk (National Academy o j Sciences). John Ambrose Fleming. Jest on również autorem licznych prac z zakresu telekomunikacji. Fleming sfor­ mułował tzw. regułę prawej dłoni, określającą w spo­ sób mnemotechniczny kierunek siły elektromotorycz­ nej indukowanej w przewodzie poruszającym się w stałym polu magnetycznym w płaszczyźnie prostopadłej

do linii sił tego pola. Reguła ta znana jest każdemu ze szkoły średniej. 5. Nikola Tesla. Należy dodać, że Tesla prowadził również badania nad przesyłaniem sygnałów i energii na odległość za pomocą fa l elektromagnetycznych, zaj­ mował się także reakcjami jądrowymi. W 1898 r. zbu­ dował w Colorado Springs radiostację o mocy 200 kW. Transformator Tesli umożliwiał wytwarzanie zmien­ nych prądów wielkiej częstotliwości o bardzo dużej amplitudzie napięcia — rzędu megawoltów. 6. Heinrich Rudolf Hertz. Udanymi eksperymenta­ mi Hertz stwierdził zbieżność podstawowych właści­ wości ' uzyskanych przez siebie fał (prędkość rozcho­ dzenia się, odbicie i załamanie) z właściwościami fal świetlnych. Tym samym potwierdzone zostały w spo­ sób empiryczny teoretyczne przewidywania Maxwella. 7. Aleksander Stiepanowicz Popow. Niezależnie od Popowa radiowy zespół nadawczo-odbiorczy skonstru­ ował w latach 1895— 97 włoski fizyk i wynalazca — G. Marconi (ur. 25IV 1874 r., zm. 20 V II 1937 r.). Mar­ coni, podobnie jak Popow, wyzyskał w tym celu oscy­ lator Hertza jako urządzenie generujące fale elektro­ magnetyczne, zaś jako odbiornik fal — koherer Bran­ n e g o , do którego przymocował wynalezioną przez sie­ bie uziemioną antenę. 8. W iktor Biernacki. Skonstruował on specjalny przyrząd do badania właściwości fal elektromagnety­ cznych, nazwany zwierciadłem Biernackiego. 9. Paul Langevin. Jest on uważany za pioniera hydrolokacji — dziedziny współczesnej techniki ściśle związanej z radiotechniką. Hydrolokacja zajmuje się zagadnieniami rozchodzenia się fal dźwiękowych i ultradźwiękowych w środowisku wodnym. Wytwarza­ nie i odbiór tych drgań odbywa się w urządzeniach radiotechnicznych za pośrednictwem przetworników piezoelektrycznych lub magnetostrykcyjnych.1 0 10. Lee de Forest. T rój elektrodowa lampa elektro­ nowa wynaleziona przez Foresta pozwoliła na szybki rozwój wszystkich dziedzin telekomunikacji, a prze­ de wszystkim radiokomunikacji, telefonii dalekosięż­ nej, telewizji, radionawigacji i radiolokacji. Dzięki bo­ wiem triodzie można było nie tylko wzmacniać słabe sygnały elektryczne, ale również generować nie gasną­ ce drgania elektromagnetyczne.

2.

R A D IO Z G A D Y W A N K A

1. Radiogram, zwany również radiotelegramem, jest telegramem przekazanym drogą radiową, a więc za pomocą radiotelegrafii (i). 2. Radiola — to zestaw odbiornika radiowego i gra­ mofonu elektrycznego mający wspólną obudowę. Od­ biornik radiowy jest elementem radiofonii (c), czyli systemu rozpowszechniania wiadomości za pomocą urządzeń radiowych. W system radiofonii wchodzi ra­ diofoniczna stacja nadawcza oraz w iele odbiorników radiowych. 3. Radiolatarnia jest nadawczym, zwykle naziem­ nym, urządzeniem radiotechnicznym promieniującym energię elektromagnetyczną o ściśle określonych pa­ rametrach. Radiolatarnie stosowane są w radionawi­ gacji lotniczej i morskiej (h). Samolot lub okręt, od­ bierający sygnały radiolatarni za pomocą pokładowego odbiornika radiowego zwanego radionamiernikiem, mo­ że określić swe aktualne położenie. W tym celu każda radiolatarnia ma własny kod rozpoznawczy, który umożliwia radiooperatorowi pokładowemu zidentyfi­ kowanie je j położenia. 4. Radiolinia, zwana częściej linią radiową, to sys­ tem radiokomunikacyjny (e) umożliwiający przesyła­ nie sygnałów elektrycznych między nadawcą i odbior­ cą za pośrednictwem fal radiowych. Radiolinia skład3 się z łańcucha nadawczo-odbiorczych stacji radiowych anteny kierunkowe

fale radiowe \

>K odległość 40 -5 0 km

AdttadŁ. stacje nadawczo-odbiorcze Schemat radiolinii

5. Radiometeograf jest urządzeniem elektronicznym przeznaczonym do prowadzenia obserwacji meteorolo­ gicznych w atmosferze. Radiometeografy rejestrują pomiary temperatury, wilgotności i ciśnienia powie­ trza w funkcji wysokości. Stosowane są w radiometeorologii (g), która jest dziedziną meteorologii posługu­ jącą się w pomiarach i badaniach stanu atmosfery urządzeniami radiowymi i elektronicznymi. 6. Radiosekstans znajduje zastosowanie w radioastronawigacji (a). Jest to przyrząd przeznaczony do w y ­ znaczania współrzędnych geograficznych obiektów la­ tających, np. rakiet, za pośrednictwem namierzania radiowego ciał niebieskich. Radiosekstans składa się z odbiornika promieniowania radiowego danego ciała niebieskiego (radiogwiazdy), wzmacniacza, urządzeń zasilających oraz kierunkowej anteny odbiorczej, za pomocą której wyznacza się kierunek na dane ciało niebieskie. Zaletą radiosekstansu jest możliwość doko­ nywania pomiarów nawigacyjnych w dowolnych w a­ runkach meteorologicznych, ponieważ atmosfera ziem­ ska jest przezroczysta dla promieniowania radiowego. 7. Radiosonda składa się z nadajnika radiotelemetrycznego o prostej budowie, podwieszonego do nie­ wielkiego balonu. W skład nadajnika radiotelemetrycznego radiosondy wchodzą czujniki reagujące na określone parametry, jakie mają być zmierzone. W przypadku radiosondy, wykorzystywanej dla potrzeb pomiarów meteorologicznych, takimi czujnikami są: higrometr, wiatromierz, termometr, barometr. Czujni­ ki te sprzężone są elektronicznie z urządzeniem na­ dawczym radiosondy, które promieniuje odpowiednio zakodowane drgania radiowe do odbiorników naziem­ nych — radiotelemetria (j). 8. Radioteleskop — radiowe urządzenie odbiorcze przeznaczone do odbioru i rejestracji promieniowania elektromagnetycznego przychodzącego z przestrzeni kosmicznej. Radioteleskopy znajdują zastosowanie w radioastronomii (b) do obserwacji radiogwiazd. Są również wykorzystywane do obserwacji sztucznych sa­ telitów Ziem i i rakiet. Radioteleskop składa się z ol­ brzymiej anteny, zwykle parabolicznej, o średnicy kil­ kudziesięciu metrów, odbiornika radiowego o bardzo

8 — 500 zagadek z elektroniki

113

dużej czułości i urządzenia rejestrującego odebrane sy­ gnały. 9. Radiowęzeł jest zespołem urządzeń radiotechni­ cznych, stanowiących wyposażenie ośrodka radiofoni­ cznego. Jest to zatem element radiofonizacji (d), zwa­ żywszy, że radiofonizacja zajmuje się upowszechnia­ niem urządzeń radiofonii bezprzewodowej i przewo­ dowej. Radiowęzeł ma za zadanie dostarczać audycje .abonentom radiofonicznym danej sieci radiofonii prze­ wodowej. Obecnie radiowęzły są spotykane przeważnie w zakładach pracy, np. dużych fabrykach, instytucjach i przedsiębiorstwach. 10. Radiozapalnik jest miniaturową stacją radiolo­ kacyjną (f) umieszczoną w głowicy artyleryjskiego po­ cisku przeciwlotniczego. W zestaw radiozapalnika wchodzi układ nadawczo-odbiorczy promieniujący i od­ bierający energię elektromagnetyczną, wzmacniacz oraz obwód detonatora elektrycznego, który zasila za­ płonnik umieszczony w materiale wybuchowym poci­ sku. Po wystrzeleniu pocisku z działa przeciwlotnicze­ go zostaje uruchomiony zespół nadawczo-odbiorczy ra­ diozapalnika, wskutek czego wokół lecącego pocisku powstaje pole elektromagnetyczne, wytwarzane przez nadajnik. Charakterystyka promieniowania radiozapal­ nika ma kształt lejka skierowanego wgłębieniem do

s a m o lo t

kierunek lotu pocisku

Ideo działania radiozapalnika

góry. Gdy pocisk przelatuje w pobliżu samolotu, nastę­ puję odbicie promieniowanych fal. Energia fal odbitych odbierana jest przez odbiornik i wzmacniana we wzmacniaczu, na wyjściu którego znajduje się wspo­ mniany obwód detonatora elektrycznego. W rezultacie następuje wybuch pocisku, którego odłamki rażą sa­ molot, mimo że sam pocisk w niego nie trafił. Radiozapalnik zwiększa zatem strefę rażenia pocisku prze­ ciwlotniczego, a więc zwiększa skuteczność jego raże­ nia.

3. RADIOTĘ! KORAKIA

1. Było to imię i nazwisko odkrywcy fal radiowych — Heinricha Hertza. 2. Iskiernik spełniał rolę generatora drgań radio­ wych (gasnących) w pierwszych nadajnikach radiote­ legraficznych. Był on połączony z cewką indukcyjną i anteną wykonaną z drutu miedzianego i podwieszoną na masztach o wysokości 50 m. W obwód pierwotny cewki indukcyjnej włączony był klucz telegraficzny i bateria prądu stałego. Po naciśnięciu klucza, w ob­ wodzie pierwotnym cewki pojawiał się impuls prądu, który w' uzwojeniu wtórnym cewki indukował impuls wysokiego napięcia (warto dodać, że na podobnej za­ sadzie działa układ zapłonowy silnika spalinowego). Ten impuls napięcia powodował przeskok iskry elek­ trycznej między elektrodami iskiernika odległymi od siebie o 25 cm. W rezultacie w antenie pojawił się za­ nikający (gasnący) impuls prądu wielkiej częstotliwo­ ści, promieniowany następnie w przestrzeń otaczają­ cą antenę. Funkcję odbiornika tych gasnących drgań elektromagnetycznych spełniał w odbiorniku radiote­ legraficznym koherer, połączony szeregowo z anteną odbiorczą i równolegle z baterią prądu stałego. Istotę koherera stanowi fakt, że pod wpływem odebranego przez antenę sygnału jego przewodność gwałtownie wzrasta, wskutek czego w obwodzie pojawiał się prąd uruchamiający przekaźnik. Przekaźnik ten, zwierając swe styki, włączał obwód pomocniczy, w którym znaj­ dował się elektromagnes odbiorczy z aparatu Morse’a, bateria zasilająca i młoteczek. Elektromagnes rejestro­ wał odebrany sygnał na taśmie, a młoteczek, uderzając

w rurkę koherera, wstrząsał zawarte w nim opiłki że­ laza, co powodowało ponowne zmniejszenie ich prze­ wodności, a tym samym odbiornik przygotowany był do odbioru kolejnego sygnału.

Schemat pierwszego radiotelegrafu (1897 r.): a — nadajnik, b — odbiornik

3. Koherer w 1900 r. został zastąpiony przez detek­ tor kryształkowy, który w ciągu prawie 40 lat był z powodzeniem stosowany w odbiornikach radiowych, zarówno radiotelegraficznych, jak i radiotelefonicz­ nych. Detektor kryształkowy wykonano z siarczku oło­ wiu (tzw. galeny). kryształek (galena)

sprężynka

ŹTT-

szkło

uchwyt do regulacji izolator

doprowadzenia

Schemat budowy detektora kryształkowego

4. Poprawna jest odpowiedź c: 4000 km. Było to zre­ alizowane przez G. Marconiego transatlantyckie połą­ czenie radiotelegraficzne między Kornwalią na Wys­ pach Brytyjskich a Nową Fundlandią w Ameryce Fvłnocnej. 5. Lampa elektronowa Ł'lemi:-.ga, zu j.na wówczas lampą katodową, była di mą. czyli lampą dwuelektrodową mającą tylko katodę i anodę. Lampa ta została użyta jako tzw detektor diodowy i służyła do detek­ cji słabych sygnałów przychodzących do odbiornika radiotelegraficznego. 6. Właściwa jest odpowiedź b. Dokładnie było tych stacji 1130, wliczając wr to zarówno stacje radiotele­ graficzne ruchome, jak i stacjonarne. 7. Aleksander Meissner (ur. w 1883 r., zrn. w 1958 r.). Jest on również wynalazcą odbiornika superheterodynowego. Zajmował się także badaniem zjawiska piezoelektrycznego i wpływu górnych warstw atmosfe­ ry na odbiór krótkich fal radiowych. 8. Poprawna jest odpowiedź b. Była to stacja ra­ diotelegraficzna o mocy 30 kW zbudowana w Polskich Zakładach Marconiego i uruchomiona w Radomiu 15IV 1931 r. 9. Właściwa jest odpowiedź c. Udoskonalenie na­ dawczych i odbiorczych urządzeń radiowych pozw oli­ ło wprowadzić na szerszą skalę łączność radiotelefoni­ czną do sieci telekomunikacji komercjalnej. 10. Nie. Radiotelegrafia kodem Morse’a wykorzy­ stywana jest niekiedy jeszcze w morskich służbach te­ lekomunikacyjnych lub wojskowych.

4.

RAD IO TE LE FO N IA

1. Aleksander Graham Bell był profesorem fizjolo­ gii narządów mowy na uniwersytecie w Bostonie. Opa­ tentowany przez niego wynalazek telefonu — to jak gdyby uboczny produkt jego zasadniczej pracy nauko­

wej. Bell od lat zajmował się opracowaniem urządze­ nia, które miało ulżyć dolę głuchoniemym. Chciał uczy­ nić mowę widzialną, konstruując aparat, w którym pod wpływem mowy drgałaby odpowiednio czuła wska­ zówka tego przyrządu. Warto dodać, że w dwie go­ dziny po zgłoszeniu pomysłu Bella w urzędzie paten­ towym, podobne urządzenie do przekazywania mowy na odległość opatentował jego rodak E. Gray. 2. Pierwszą rozmowę telefoniczną między Bostonem a Cambridge na odległość kilku zaledwie kilometrów przeprowadził A. G. Bell ze swym współpracownikiem Watsonem. 3. Poprawna jest odpowiedź c: w 1926 r. Pierwsze przekazanie głosu ludzkiego przez Atlantyk było w y ­ darzeniem, które poruszyło umysły specjalistów wielu krajów i odbiło się szerokim echem wśród ówczesnej opinii publicznej. 4. Modulator jest układem elektronicznym, za po­ mocą którego realizuje się proces modulacji. W nadaj­ niku radiotelefonicznym proces modulacji polega na takim oddziaływaniu sygnału mowy na drgania w iel­ kiej częstotliwości, iż w takt sygnału mowy zmienia się jeden z parametrów tych drgań wielkiej częstotli­ wości; parametrem tym jest najczęściej amplituda lub — w nowszych typach nadajników radiofonicznych — częstotliwość. M ówim y wówczas odpowiednio, że na­ dajnik radiofoniczny pracuje z modulacją amplitudy lub modulacją częstotliwości; modulator, za pomocą którego uzyskuje się odpowiedni rodzaj modulacji, na­ zywa się modulatorem amplitudy lub modulatorem częstotliwości.

Schemat modulatora anodowego: B — bateria, C — konden­ sator, D — dławik, L — cewka indukcyjna, R — opór, T — transformator

5. Detektor, zwany również demodulatorem. W pierwszych typach odbiorników radiotelefonicznych rolę detektora spełniał zw ykle detektor kryształkowy (galenowy), a we współczesnych — układ elektronicz­ ny lampowy lub tranzystorowy, w którym realizuje się proces demodulacji. tj. dokonuje się wydzielenia sygnału mowy z drgań w ielkiej częstotliwości w yło ­ wionych przez antenę z otoczenia. 6. Simplex, to taki rodzaj pracy w radiotelefonii, kiedy rozmowa prowadzona jest na przemian, tzn. gdy jedna stacja nadaje, to druga — z nią współpracująca — włącza odbiornik, a wyłącza nadajnik, i na odwrót. Szczególną cechą systemu simplex jest wykorzystanie tej samej fa li radiowej zarówno do nadawania, jak i do odbioru informacji. System radiotelefonii sim ­ pleksowej był szeroko stosowany w czasie II wojny światowej i później w służbach specjalnych. Obecnie coraz częściej zastępowany jest systemem duplekso­ wym. 7. Nie, bowiem w przestrzeń emitowane są nic drga­ nia o częstotliwości mowy, lecz drgania wielkiej czę­ stotliwości. Zasięg łączności radiotelefonicznej zależy zatem od mocy drgań tych ostatnich. Przeciwnie, zbyt głośne mówienie (krzyczenie) do mikrofonu może je ­ dynie pogorszyć jakość transmisji radiotelefonicznej, bowiem zbyt duża amplituda sygnału mowy może przesterować (przeciążyć) modulator, co z kolei wprowadzi zniekształcenia amplitudowe do przekazywanej trans­ misji. 8. Duplex — to taki rodzaj pracy w radiotelefonii, który umożliwia prowadzenie rozmowy w sposób iden­ tyczny, jak za pomocą zwykłego aparatu telefoniczne­ go w systemie przewodowej łączności telefonicznej, a więc bez potrzeby przełączania z nadawania na od­ biór i odwrotnie, jak to ma miejsce w systemie simplex. Ten rodzaj pracy radiotelefonicznej jest obecnie powszechnie stosowany, zarówno w łączności radiote­ lefonicznej długofalowej jak i ultrakrótkofalowej, re ­ alizowanej za pomocą radiotelefonów. 9. Całe podobieństwo między zwykłym telefonem a radiotelefonem ogranicza się do jedynego wspólnego elementu, tzw. mikrotelefonu, czyli popularnej słucha­ wki, W radiotelefonie rozróżnia się dwa zasadnicze układy: nadawczy i odbiorczy, z których każdy pracu­ je na innej częstotliwości roboczej, dzięki czemu radio­

telefon umożliwia prowadzenie rozmowy w systemie duplex. Mikrofon włączony jest do zespołu nadawcze­ go, który składa się ze wzmacniacza sygnałów małej częstotliwości, modulatora i powielacza wraz z genera­ torem oraz wzmacniacza wielkiej częstotliwości, który zasila antenę prętową. Antena jest wspólna dla zespołu nadawczego i odbiorczego. Sygnały odbierane przez antenę przychodzą do zespołu odbiorczego, w skład którego wchodzi: wzmacniacz w ielkiej częstotliwości, mieszacz wraz z heterodyną, czyli generatorem lokal­ nym, detektor, wydzielający sygnał elektryczny o czę­ stotliwości mowy, oraz wzmacniacz małej częstotliwo­ ści, z którego sygnał doprowadzany jest do słuchawki telefonicznej.1 0

Schemat blokowy radiotelefonu

10. Oczywiście. Realizacja takiego połączenia doko­ nywana jest za pośrednictwem centrali radiotelefoni­ cznej. Centrala ta odbiera sygnał wywoławczy, który nadaje milicjant pragnący uzyskać połączenie ze swym kolegą w innej dzielnicy, czyli z tzw. abonentem po­ żądanym. N ajpierw jednak zostaje nawiązane połącze­ nie między tym milicjantem i centralą, a następnie milicjant przekazuje swoje życzenie obsłudze centrali radiotelefonicznej. Telefonistka, spełniając życzenie milicjanta, wysyła sygnał wywoławczy do abonenta po­ żądanego i po nawiązaniu z nim połączenia, ustala z kolei połączenie między obu rozmówcami, posługując się ręczną łącznicą telefoniczną, podobnie jak dzieje się to na zw ykłej (nie automatycznej) centrali telefo­ nicznej. Zasadnicza różnica między połączeniem radio­ telefonicznym a telefonicznym polega na tym, że w przypadku połączenia telefonicznego rozmowa między

obu rozmówcami prowadzona jest w paśmie częstotli­ wości akustycznej (mowy), natomiast w przypadku po­ łączenia radiotelefonicznego rozmowa ta prowadzona jest co najmniej w zakresie czterech pasm częstotli­ wości wielkiej. Dwa pasma częstotliwości służą do przesyłania sygnałów między pierwszym milicjantem i centralą radiotelefoniczną, dwa dalsze pasma często­ tliwości — do przesyłania sygnałów między centralą a drugim milicjantem. Oczywiście nie jest możliwe bezpośrednie połączenie obu milicjantów, chyba że mają oni radiotelefony pracujące w tym samym paś­ mie częstotliwości.

5.

RAD IO FO N IA

1. Jest to data uruchomienia pierwszej regularnej stacji radiofonicznej. Była to stacja o mocy w antenie 0,25 kW, uruchomiona w Pittsburghu w Stanach Z jed ­ noczonych A.P. 2. Właściwa jest odpowiedź b. Stacja radiofoniczna w Moskwie została uruchomiona 19 I I I 1922 r.; jej moc w antenie wynosiła 12 kW. Dopiero 14X1 1922 r. ode­ zwały się stacje radiofoniczne w Paryżu (moc w an­ tenie 1,5 kW) i w Londynie (moc w antenie 0,1 kW). 3. W systemie radiofonii bezprzewodowej abonent radiofoniczny odbiera audycję bezpośrednio za pomocą własnego odbiornika radiowego. W systemie radiofonii

przewodowej natomiast abonent odbiera audycje za pośrednictwem radiowęzła. Oznacza to, że tylko radio­ węzeł wyposażony jest w odbiornik radiowy, abonent zaś posiada jedynie głośnik radiowy, który połączony jest z radiowęzłem za pomocą przewodów. Oczywiście w systemie radiofonii przewodowej abonent nie ma możliwości samodzielnego wybrania interesującej go audycji — robi to za niego operator radiowęzła. Warto dodać, że w Polsce od 1957 r. zaznaczył się wyraźny spadek abonentów radiofonii przewodowej. W roku 1957 było ich ok. 1,5 min, obecnie zaś szacuje się na ok. 500 tys. 4. Poprawna jest odpowiedź b. Było to dokładnie 18I V 1926 r. Moc stacji w antenie wynosiła 1,5 kW, a jej zasięg nie przekraczał 30 km przy odbiorze za po­ mocą odbiornika kryształkowego. Warto jednak dodać, że pierwszą polską regularną stację radiofoniczną uru­ chomiło w Warszawie w przy ul. Narbutta 29 Polskie Towarzystwo Radiotechniczne w dniu 1I I 1925 r. Była to stacja o mocy w antenie 0,3 kW, która codziennie nadawała 1-godzinny program w czasie od godz. 18 do 19. Dnia 2 I 1927 r. „Polskie Radio” uruchomiło stację radionadawczą na Forcie Mokotowskim o mocy 12 kW w antenie. Początkowo stacja ta nadawała program 5 godzin dziennie, a od końca tegoż roku 8 godzin dzien­ nie. 5. Poprawna jest odpowiedź b: Wielka Brytania. Było tam ok. 17,9 min odbiorników radiowych. We Francji odbiorników tych było ok. 15,5 min, w e W ło­ szech zaś — ok. 11,7 min. Dla porównania można do­ dać, że w tym samym czasie w Polsce było zarejestro­ wanych blisko 6 min odbiorników. 6. Właściwa jest odpowiedź e: 120 kW. Radiostacja w Raszynie uległa zniszczeniu w czasie II wojny świa­ towej. Odbudowana została przy pomocy radzieckiej i oddana ponownie do użytku 19 V II 1945 r. Maszt ra­ diostacji raszyńskiej ma wysokość 335 m. Od 1965 r. moc radiostacji wynosi 500 kW. 7. Właściwa jest odpowiedź c. Była to radiostacja o mocy w antenie 500 kW. Radiostacja pracowała na fali o długości 1481 m i obejmowała swym zasięgiem nie tylko europejską część Związku Radzieckiego, lecz także inne kraje Europy.

8. Poprawna jest odpowiedź c. Straty te wyniosły ok. 217 316 000 zł, w tym straty związane ze zniszcze­ niem nadawczych urządzeń radiofonicznych i studyj­ nych wyniosły 15 336 000 zł, a pozostała część strat w wysokości 201 780 000 zł przypada na skonfiskowane przez Niemców na początku wojny odbiorniki radio­ we. 9. Od 1960 r. stację radiofoniczną o mocy 1200 kW ma Rumunia w Brasov, od 1964 r. stację o mocy rów ­ nież 1200 kW ma Luksemburg w miejscowości Junglinster oraz od 1 I I I 1965 r. stację o mocy 1250 kW ma Monaco. 10. Poprawna jest odpowiedź b. Według stanu na 1968 r. rozgłośnie regionalne znajdowały się w Białym­ stoku, Bydgoszczy, Gdańsku, Katowicach, Kielcach. Koszalinie, Krakowie, Poznaniu, Lublinie, Łodzi, O l­ sztynie, Opolu, Rzeszowie, Szczecinie, Toruniu, W roc­ ławiu i Zielonej Górze.

6.

R A D IO N A W IG AC JA

1. Mauretania. Przy okazji warto przypomnieć, że nieocenione znaczenie radia dla potrzeb żeglugi mors­ kiej potwierdziło się już 14 IV 1912 r. podczas tragedii ..Titanica” , który po zderzeniu z górą lodową na pół­ nocnym Atlantyku zatonął w ciągu 2,5 godziny. „ T i ­ tanic" — brytyjski parowiec transatlantycki, wówczas największy i najbardziej luksusowy statek — odbywał swój pierwszy rejs z Londynu do Nowego Jorku z 1316 pasażerami i 891-osobową załogą. Sygnał S.O.S., nadany przez radiostację tonącego „Titanica” , ode­ brał wówczas statek „Carpathia” , który tak szybko przybył na miejsce katastrofy, iż zdołał jeszcze urato­ wać od niechybnej śmierci 704 osoby. 2. Radionamiernik. Jest to urządzenie radioelektro­ niczne przeznaczone do określania kierunku na radiołatarnię, której rolę może również pełnić zwykła ra­ diotelegraficzna lub radiofoniczna stacja nadawcza. Każdy radionamiernik składa się z trzech zasadniczych

zespołów: 1) anteny o kierunkowej charakterystyce odbioru fa l radiowych (rolę jej spełnia zwykle tzw. obrotowa antena ramowa), 2) bardzo czułego odbior­ nika radiowego, 3) urządzenia wskaźnikowego, które umożliwia odczytanie zmierzonego kursu. Najistotniej­ szym elementem radionamiernika, określającym jego przeznaczenie, jest właśnie antena ramowa. Jest to an­ tena wykonana w postaci zamkniętej, cewki o znacz­ nych wymiarach, mającej kształt koła, kwadratu lub prostokąta. Antenę taką charakteryzuje wyraźnie w y­ stępujący kierunek maksymalnego odbioru sygnałów radiowych, pokrywający się z płaszczyzną ramy anteny, oraz kierunek minimalnego odbioru tych sygnałów, prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez ramę anteny. antena prętowa

■antena ram ow a __

2 7 0 € o^ ‘80°

wyłącznik anteny /prętowej

X 30°

odbiornik radiowy

słuchawki

^ w s k a ź n ik położenia anteny ramowej

Schemat blokowy radionamiernika z anteną ramową

3. Oczywiście, pod warunkiem, że umieszczony zo­ stanie na niej nadajnik radiowy promieniujący energię elektromagnetyczną o ściśle określonych parametrach. Położenie każdej radiolatarni musi być oznaczone na mapie i dokładnie znane nawigatorowi. Rozróżnia się radiolatarnie bezkierunkowe, kursowe i kierunkowe. Radiołatarnia bezkierunkowa jest oznaczana na lot­ niczych mapach nawigacyjnych literami NDB (Non Directional Beacon), zaś na mapach morskich literami RC (Radiobeacon Ćircular). Radiolatarnie bezkierun­ kowe pracują zwykle na częstotliwości 400— 525 kHz. Rolę radiolatarni bezkierunkowej może pełnić również dowolna stacja radiofoniczna oznaczona na mapie na­ wigacyjnej. Radiołatarnia bezkierunkowa może współ­ pracować z radionamiernikiem pokładowym. Natomiast

radiołatarnia kierunkowa promieniuje fale radiowe zwykle w postaci wielu wiązek kierunkowych mają­ cych stałe usytuowanie w przestrzeni, co umożliwia po­ miar dowolnego kąta w konkretnym sektorze radio­ nawigacyjnym. Radiołatarnia kierunkowa może współ­ pracować ze zwykłym odbiornikiem pokładowym. R a ­ diolatarnie kursowe wykorzystywane są w systemie lądowania samolotów. Są to radiolatarnie ultrakrót­ kofalowe. 4. Z e względu na przeznaczenie niczym — zarówno radiokompas, jak i radiopółkompas są radionamierni­ kami służącymi do określania kierunku na promieniu­ jącą radiolatarnię. Różnica polega jedynie na sposobie realizacji pomiarów, które w radiokompasie odbywają się automatycznie, w sposób ciągły, natomiast w radiopółkompasie pomiary te wykonywane są w sposób do­ rywczy. Radiokompas, zwany również radionamierni­ kiem automatycznym, stanowi przeważnie wyposaże­ nie samolotów, szczególnie nowych typów, natomiast radiopółkompas znajduje jeszcze niekiedy zastosowanie na starych typach okrętów. 5. Jest to konieczne w tym celu, aby radionawigator mógł określić jej położenie na mapie nawigacyjnej. Kodem radiolatarni są zwykle dwie lub trzy pierwsze litery pełnej nazwy radiolatarni. Litery te nadawane są kodem Morse’a w tempie zwolnionym, co umożli­ wia ich odczytanie nawet niezbyt wprawionemu w od­ biorze słuchowym radiotelegrafiście. Każda radiolatarnia promieniuje sygnały zgodnie z tzw. programem radiolatarni, na który składa się kod rozpoznawczy, powtarzany dwu- lub trzykrotnie, oraz seria znaków radiotelegraficznych służących do nastrojenia radiona­ miernika. Następnie nadawany jest dłuższy sygnał ra­ diowy przeznaczony do zrealizowania namiaru, po czym cykl ten (przewidziany programem) powtarza się dwulub trzykrotnie. 6. Właściwa jest odpowiedź b: system Decca. Jest to angielski system radionawigacyjny utworzony w 1944 r., tzw. system hiperboliczno-fazowy — przezna­ czony do nawigacji na małe i średnie odległości. Mak­ symalny zasięg systemu wynosi kilkaset kilometrów. System Decca pracuje na częstotliwościach 70— 129 kHz. Jeden węzeł nawigacyjny systemu Decca składa się z 4 nadajników radiowych (radiolatarni), z których jeden jest tzw. nadajnikiem głównym, a trzy pozosta­ łe, umieszczone gwiaździście co 120° względem nadaj­

nika głównego, nazywane są nadajnikami podległymi. Ich odległość od nadajnika głównego wynosi ok. 110 do 220 km. System ten wykorzystywany jest zarówno dla potrzeb nawigacji lotniczej, jak i morskiej. Na po­ kładzie samolotu lub okrętu korzystającego z systemu radionawigacyjnego Decca znajduje się tzw. dekometr, czyli wskaźnik hiperbol. Umożliwia on odczytanie po­ łożenia samolotu lub okrętu, tj. wyznaczenie jego kur­ su. 7. Loran. Jest to impulsowy hiperboliczny system radionawigacyjny opracowany w 1943 r.; zapewnia na­ wigację na duże odległości. Nazwa systemu utworzona jest z pierwszych liter nazwy angielskiej: Long Rangę Navigation. Podstawę systemu tworzą dwie pary na­ dawczych stacji radiowych pracujących impulsowo w zakresie częstotliwości od 1750 do 1950 kHz; stacje te tworzą tzw. łańcuch radionawigacyjny. Każdy łańcuch radionawigacyjny ma inną częstotliwość powtarzania impulsów, co umożliwia nawigatorowi jednoznaczne określenie, z jakiego łańcucha stacji korzysta w danej chwili, a to eliminuje pomyłki w określeniu pozycji samolotu lub okrętu. Maksymalny zasięg systemu L o ­ ran wynosi 2500 km nad morzem i 1000 km nad lą­ dem.

Zasada systemu Loran

8. Zbędność korzystania z pomocy naziemnych urzą­ dzeń radionawigacyjnych (radiolatarni) przy określa­ niu pozycji obiektów, głównie samolotu, bowiem auto­

nomiczny system radionawigacyjny instalowany jest na pokładzie samolotów. Informacje nawigacyjne w tym systemie uzyskuje się wyłącznie na podstawie od­ powiedniej obróbki elektronicznej sygnałów radio­ wych promieniowanych przez pokładowe urządzenie radionawigacyjne. Podstawowym parametrem jest prędkość podróżna samolotu oraz prędkość znoszenia. Obie te prędkości mierzone są w sposób ciągły przez urządzenie autonomicznego systemu radionawigacyj­ nego przy wykorzystaniu zjawiska Dopplera, a nastę­ pnie wykorzystywane są do wyznaczania innych pa­ rametrów nawigacyjnych, jak: kurs, odległość od m iej­ sca startu, odległość do miejsca lądowania. Aktualną wysokość lotu mierzy się za pomocą radiowysokościomierza, którego rolę spełnia impulsowa stacja radio­ lokacyjna. 9. System ILS (skrót ten pochodzi od nazwy an­ gielskiej: Instrument Landing System)', jest to system radionawigacyjny zapewniający lądowanie samolotów według przyrządów, czyli bez widoczności lotniska. W skład systemu lądowania według przyrządów wchodzi wyposażenie pokładowe oraz wyposażenie lotniskowe. Wyposażenie pokładowe składa się z odbiornika syg­ nałów radiolatarni oraz wskaźnika oscyloskopowegoW skład wyposażenia lotniskowego wchodzi radiołatarnia kursowa, wyznaczająca kurs samolotu lądują­ cego,, radiolatarnia toru schodzenia, wyznaczająca tor zniżania się samolotu, oraz trzy radiolatarnie zna­ cznikowe, które umożliwiają pilotowi kontrolę pręd­ kości zniżania się lądującego samolotu. Wszystkie w y­ mienione radiolatarnie pracują w zakresie fal ultra­ krótkich. 10. Stacja radiolokacyjna A via spełnia rolę stacji kontroli obszaru. Jest to stacja radiolokacyjna obser­ wacji okrężnej, na ekranie której dyspozytor obserwu­ je samoloty znajdujące się w obszarze lotniska. Zasięg stacji A via wynosi ok. 200 km przy pułapie samolotów do 15 000 m. Stacja została zainstalowana na lotnisku Okęcie w 1958 r. Antena stacji radarowej A via o roz­ piętości 12 m obraca się z prędkością obrotową 3 lub 6 obrotów na minutę; emituje ona impulsy elektroma­ gnetyczne o czasie trwania ok. 3 jrs (mikrosekundy) w paśmie 23 cm.

7.

RAD IO LO K AC JA

1. zgłosił patent, w którym mówiło się, że: „W yna­ lazek polega na właściwości fa l elektromagnetycznych odbijania się od metali, tak że w żegludze własność ta może być wykorzystana do określania odległości stat­ ku od innych okrętów, od łodzi podwodnych, wraków itp. Za pomocą obrotowego reflektora można wysyłać w określonych kierunkach skupione snopy fal elektro­ magnetycznych i jeżeli w jakimś kierunku stwierdzi się w odbiorniku falę odbitą — echo, oznacza to, że wysłane fale trafiły na jakiś przedmiot metalowy” . W opisie swego wynalazku Ch. Hiilsmeier wyraził więc istotę działania stacji radiolokacyjnej. 2. opatentował nowy sposób wykorzystania oscylo­ grafu katodowego. Rozwiązał mianowicie problem mo­ dulacji plamki świetlnej, co umożliwiało rejestrację sygnałów radiowych na ekranie. W patencie swym opisał zatem prototyp wskaźnika radiolokacyjnego. 3. skonstruował pierwszy magnetron, który — co prawda, w dość zmienionej i udoskonalonej postaci — stanowi jeden z najważniejszych elementów współcze­ snej stacji radiolokacyjnej. Magnetronem Hulla była

w istocie dwuelektrodowa lampa elektronowa (dioda), umieszczona w polu magnetycznym. W tym celu dioda ta miała cylindryczny układ elektrod (pręcikowa ka­ toda otoczona cylindryczną anodą) i umieszczona była między biegunami magnesu stałego w taki sposób, że strumień magnetyczny skierowany był równolegle do osi wzdłużnej układu elektrod, a zatem był prostopad­ ły do kierunku ruchu elektronów lecących od katody do anody. Powodowało to zakrzywianie toru elektro­ nów. a przy odpowiednio dobranych wartościach natę­ żenia pola magnetycznego i napięcia anodowego diody powodowało, że strumień elektronów wirował w prze­ strzeni między katodą i anodą diody. Właśnie to zja­ wisko wirowania strumienia elektronów zostało w yko­ rzystane w magnetronie do generacji drgań elekromagnetycznych. 4. zapoczątkował w Związku Radzieckim prace ba­ dawcze nad rozprzestrzenianiem się metrowych fal ra ­ diowych, które następnie znalazły szerokie zastosowa­ nie w radiolokacji. Dalsze badania prowadzone wraz z A. Słuckinem i M. Sliczbergiem doprowadziły w 1933 r. do wytworzenia za pomocą magnetronu centy­ metrowych fal radiowych. 5. zastosował antenę obrotową do wykrywania obiektów zakłócających odbiór radiowy. Taka obroto­ wa antena jest obecnie powszechnie stosowrana w sta­ cjach radarowych. 6. określili wysokość jonosfery systemem impulso­ wym, wysyłając fale radiowe w postaci krótkotrwałych impulsów i mierząc czas, jaki upływał między momen­ tem ich wysłania i powrotu impulsu odbitego od jono­ sfery. Ta zasada określania odległości do wykrytych obiektów jest powszechnie stosowana we współczes­ nych stacjach radiolokacyjnych. Opiera się ona na tym, że prędkość rozprzestrzeniania się fa l elektromagnety­ cznych jest stała i w przybliżeniu równa prędkości światła, tj. 300 000 fcm/s. 7. rozpoczął prace nad budową stacji radiolokacyj­ nej z anteną paraboliczną, która miała pracować na fali o długości 13,5 cm. 8. skonstruował pierwszą doświadczalną ostrzegaw­ czą stację radiolokacyjną, przeznaczoną do wykryw a­ nia samolotów. W następnym roku na wschodnim w y-

9 — 500 zagadek z elektroniki

129

brzeżu A nglii rozpoczęto budowę o stacji tego typu, a w 1938 r. wybudowano ich więcej. Stacje te budowane były w odstępach 25-milowych, a tajemnica ich prze­ znaczenia była ściśle strzeżona. N ie można było jed­ nak ukryć wysokich wież antenowych przed okiem niepożądanych obserwatorów, więc przed wybuchem I I wojny światowej zaczęły krążyć uporczywe pogłos­ ki o „promieniach śmierci”, emitowanych jakoby przez te wieże. 9. rozpoczął prace nad skonstruowaniem impulso­ w ej stacji radiolokacyjnej, co w 1938 r. zostało uwień­ czone sukcesem, bowiem pod kierunkiem Kobzariewa opracowano prototyp stacji radiolokacyjnej typu „R e­ dut”, która w ykrywała samoloty w odległości ok. 120 km. 10. zbudowali magnetron synchroniczny o dużej mocy na falę o długości 9 cm. W tymże roku tajemni­ ca produkcji tego magnetronu przekazana została Am e­ rykanom, co zapoczątkowało ścisłą współpracę A ngli­ ków i Amerykanów w dziedzinie techniki radioloka­ cyjnej. Owocem tej współpracy było szereg udanych typów stacji radarowych, które z powodzeniem były wykorzystywane do różnych celów w czasie I I wojny światowej.

8.

TELEW IZJA

1. Właściwa jest odpowiedź b. Inauguracyjny pro­ gram telewizyjny nadano w Londynie 2X1 1936 r. w e­ dług 405-liniowego standardu telewizyjnego, zapewnia­ jącego nadawanie i odbiór wysokiej jakości obrazu. Anglia była krajem, który w okresie międzywojennym posiadał największą liczbę odbiorników telewizyjnych. Liczba ich na początku 1939 r. wynosiła 20 000. Przy okazji można dodać, że drugim krajem na świecie, w którym w dniu 15 V II 1937 r. rozpoczęto regularne na­ dawanie programu telewizyjnego według standardu 455-liniowego, były Niemcy. Również w 1937 r. regu­ larną emisję programu telewizyjnego według tego sa­

mego standardu podjęła Francja. Dnia 10 I I I 1939 r. nadawanie audycji telewizyjnych rozpoczął Związek Radziecki, wykorzystując standard 343-liniowy, 30IV 1939 r. — Stany Zjednoczone według standardu 441-liniowego, a 13 V 1939 r. — Japonia, również według standardu 441-liniowego. 2. Inż. Stefan Manczarski, obecnie profesor, doktor. Prof. Manczarski skonstruował w 1922 r. pierwszy pol­ ski lampowy odbiornik radiowy. 3. Podstawowa różnica dotyczy zastosowań. Telew i­ zja programowa służy, podobnie jak radiofonia, do roz­ powszechniania wiadomości, jest więc rodzajem radiotelekomunikacji rozsiewczej. Telewizja użytkowa w y­ korzystywana jest do określonych zadań, jak np. do obserwacji różnych procesów technologicznych niedo­ stępnych do bezpośredniej obserwacji wzrokowej, do kontroli procesów produkcyjnych, do badań nauko­ wych itp. Telewizja użytkowa pracuje w systemie za­ mkniętym, tzn. składa się zw ykle z kamery nadawczej połączonej za pomocą kabla z jednym lub najwyżej kilkoma odbiornikami telewizyjnym i zwanymi moni­ torami, które są znacznie mniej skomplikowane od te­ lewizorów programowych. Tłumaczy się to tym, że w systemie telewizji użytkowej kablami przesyła się bez­ pośrednio sygnały wizyjne, podczas gdy w telewizji programowej przesyłane są drgania w ielkiej częstotli­ wości zmodulowane w nadajniku sygnałami w izyjn y­ mi (obraz) i fonicznymi (dźwięk). kamera te!ev/izyjna

skrzyżowanie ulic c dużym ruchu

pomieszczenie dyspozytora

Schemat układu telewizji użytkowej 4. Związek Radziecki. Było to 15X11 1945 r. W iel­ ka Brytania wznowiła emisję programu telewizyjnego po przerwie wojennej 7 V I 1946 r., Francja zaś w 1947 r. Inne kraje europejskie uruchomiły programy tele­ wizyjne dopiero w latach pięćdziesiątych.

5. Kielce. Kielecki ośrodek telewizyjny w Górach Świętokrzyskich został oddany do użytku 1811 1966 r. Jest on wyposażony w nadajnik o mocy 30 kW, który zapewnia — dzięki korzystnej lokalizacji ośrodka ■ — zasięg telewizyjny do 100 km. 6. Pierwszym krajem, w którym rozpoczęto regu­ larne nadawanie programów telew izji kolorowej, były Stany Zjednoczone (27 V II I 1954 r.), drugim — Japonia (10IX 1960 r.), a trzecim — Anglia (1 V II 1967 r.). W 1967 r. uruchomiono programy telew izji kolorowej w RFN (25 V III) oraz jednocześnie w Związku Radziec­ kim i Francji (1 X). 7. Pierwszy program telew izji satelitarnej został nadany w nocy z 10 na 11 lipca 1962 r. Dokonano tego za pośrednictwem satelity telekomunikacyjnego Telstar I, wystrzelonego 10 V II 1962 r. z przylądka Kenne­ dyego. Bezpośrednią 39-minutową audycję nadała wówczas stacja telewizyjna w Andower w Stanach Zjednoczonych; audycja była odebrana we Francji i Anglii. 8. Poprawna jest odpowiedź c. SECAM jest fran­ cuskim systemem telewizji kolorowej, będącym w is­ tocie udoskonalonym systemem amerykańskim NTSC. System SECAM jest kolejnoliniowym z pamięcią sy­ stemem telewizji kolorowej, a jego nazwa pochodzi od słów: sśąuentiel a m ćm oire (kolejny z pamięcią). N a­ tomiast system P A L , którego nazwa pochodzi od słów: Phase Alternative Linę, jest systemem zachodnioniemieckim, opracowanym przez firm ę Telefunken. Rów ­ nież ten system jest w istocie zmodyfikowanym ame­ rykańskim systemem NTSC, opracowanym przez o r­ ganizację telewizyjną National Television System Com itee (stąd nazwa systemu NTSC). 9. Za pomocą systemu „Orbita” realizowana jest w Związku Radzieckim od 17 X 1967 r. ogólnokrajowa telewizja satelitarna. Obecnie w systemie „Orbita” pracuje 36 naziemnych stacji telewizyjnych. Pierwsze udane próby związane z przekazywaniem programów telewizyjnych za pośrednictwem satelity telekomuni­ kacyjnego zostały przeprowadzone w Związku Radziec­ kim 23 IV 1965 r. 10. Poprawna jest odpowiedź b. Dokładnie liczba odbiorników telewizji kolorowej w tym czasie wynosi­ ła 17 750 000. Na początku 1971 r. liczba odbiorników telewizji kolorowej przekroczyła 20 min.

NE TYC ZNY 9»M1AGOBRAZÓW

ZA PIS DŹW IĘKÓW

1. Właściwa jest odpowiedź b. Wynalazcą telegrafonu jest Waldemar Poulsen — duński fizyk i elektro­ nik; żył w latach 1869— 1942. Telegrafon Poulsena za­ pisywał dźwięki na jednorodnym drucie stalowym. Poulsen ulepszył również w 1903 r. generator łukowy, który znalazł praktyczne zastosowanie jako generator drgań elektrycznych w ówczesnych nadajnikach radio­ wych. Nazwisko elektronika amerykańskiego E. Berłinera nie znalazło się tu przypadkowo — ulepszył on bowiem w 1887 r. fonograf T. A. Edisona, wprowadza­ jąc okrągłą płytę zamiast walca — stworzył zatem pro­ totyp dzisiejszego gramofonu. 2. Właściwa jest odpowiedź c. Była to taśma stalo­ wa o szerokości 3 mm i grubości 0,08 mm. Na taśmie tej dokonywano zapisu sygnałów elektrycznych o czę­ stotliwości od 50 do 4000 Hz. Taśma przesuwała się z prędkością 1,5 m/s. Żeby więc zapisać 20-minutową audycję, je j długość powinna wynosić ok. 2 km, dlate­ go też ciężar jej był znaczny. 3. Słuszna jest odpowiedź c. W Niemczech zbudo­ wano pierwsze urządzenie, w którym do zapisu dźwięsygnał zapisywany

głowica kasująca

sygnał odtwarzany

Q ł ' ica f apfsująca

głowica odczytująca

Schemat ideowy magnetofonu: G w c z — generator wielkiej częstotliwości, W O — wzmacniacz odczytujący, W Z — wzmac­ niacz zapisujący: uwaga — sygnał zapisywany przychodzi z mikrofonu lub odbiornika radiowego, a sygnał odtwarzany słyszy się w głośniku lub słuchawkach

ku użyto głowic pierścieniowych oraz taśmy niejed­ norodnej, wykonanej z materiału niemagnetycznego (celuloidu) z naniesioną cienką warstwą materiału magnetycznego. Twórcą tej taśmy, opatentowanej w 1928 r., był inżynier niemiecki Pfłeumer. Urządzenie to, nazwane magnetofonem, opracowały wspólnie dwie firm y niemieckie: AEG i I.G. Farbenindustrie. 4. Mechanizm magnetofonu, tj. mechanizm służący do przesuwu taśmy magnetycznej. Jest to bardzo skomplikowane urządzenie elektro-mechaniczne, któ­ rego głównym zadaniem jest zapewnienie dokładnie tej samej prędkości przesuwu taśmy magnetycznej. Pręd­ kość przesuwu taśmy jest parametrem znormalizowa­ nym i może wynosić: 76,2 cm/s, 38,10 cm/s, 19,5 cm/s, 9,53 cm/s, 4,76 cm/s, 2,23 cm/s, 1,12 cm/s. W obecnie pro­ dukowanych magnetofonach najczęściej stosuje się prędkość 9,53 i 19,5 cm/s (magnetofony szpulowe) oraz 2,23 i 4,76 cm/s (magnetofony kasetowe). 5. Oczywiście. Nierównomierność przesuwania się taśmy przed głowicą zapisującą albo odczytującą po­ woduje zniekształcenia, które odbierane są w postaci kołysania i drżenia głosu, a więc pogarsza się jakość zapisu i odczytu. Na jakość nagrania magnetofonowe­ go mają w pływ jeszcze inne czynniki, do których za­ licza się przede wszystkim jakość wykonania taśmy magnetycznej (równe podłoże, odpowiednio naniesiony materiał magnetyczny) oraz jej stan (taśma zniszczo­ na, zakurzona, stara). 6. Poprawna jest odpowiedź b. Produkowane obec­ nie taśmy magnetyczne pozwalają bez dostrzegalnego pogorszenia jakości zapisu na ponad 10 000-krotne od­ twarzanie. Trzeba jednak pamiętać o tym, że taśmy powinny być chronione przed gwałtownymi zmianami temperatury i wilgoci. Zapisaną taśmę magnetyczną należy również chronić przed wpływem silnych pól magnetycznych i elektrycznych, które mogą wpływać niszcząco na zapis i powodować jego kasowanie. 7. Owszem; są to magnetofony bardzo proste, peł­ niące przeważnie rolę dyktafonów służących do na­ grywania przemówień, dyktatów, przesłuchań itp. Nie znajdują one zastosowania w radiofonii i do zapisu nagrań muzycznych. Średnica drutu stalowego wyno­ si ok. 0,1 mm, a prędkość przesuwu wynosi od 30 do 60 cm/s. Wadą drutu jako nośnika zapisu jest to, że nie można go sklejać tak, jak taśmy magnetycznej.

8. Poprawna jest odpowiedź a. M K 122 jest magne­ tofonem kasetowym budowanym, podobnie jak magne­ tofon kasetowy M K 125, na licencji francuskiej firm y Thomson Ducretet. Jest to magnetofon tranzystorowy, dostosowany do standardowych kaset typu Compact C60, C90 i C l20, a więc na taśmy umożliwiające go­ dzinne, półtoragodzinne i dwugodzinne odtwarzanie. Prędkość przesuwu taśmy wynosi 4,76 cm/s. Magneto­ fon umożliwia odtwarzanie w paśmie częstotliwości od 60 do 8000 Hz. Zasilany jest za pomocą 5 ogniw su­ chych typu R-14 lub też za pomocą zasilacza siecio­ wego wbudowanego na stałe do obudowy magnetofo­ nu. Magnetofon ma mikrofon umożliwiający dokony­ wanie nagrań, muzyki, rozmów, piosenek, dźwięków charakterystycznych itp. Cały układ elektroniczny ma­ gnetofonu wykonany jest na 9 tranzystorach i 4 dio­ dach. W ym iary magnetofonu wynoszą: 24X15X6,8 cm, a masa wraz z ogniwami zasilającymi — 1,75 kg. 9. Nie. Przed tym było szereg nieudanych urządzeń, między innymi opracowane w 1953 r. urządzenie firm y RCA, w którym zastosowano bezpośredni zapis sygna­ łów telewizyjnych za pomocą nieruchomej głowicy, co wymagało bardzo znacznych prędkości przesuwu taś­ my magnetycznej dochodzących do 9 m/s, a więc, jak łatwo obliczyć, co najmniej 20 razy większej niż stoso­ wana w magnetofonie. Tak duża prędkość była konie­ czna ze względu na bardzo szerokie pasmo częstotli­ wości sygnału wizyjnego. W urządzeniu firm y Ampex, które od 1956 r. jest powszechnie stosowane w e wszyst­ kich prawie ośrodkach telewizyjnych świata, zastoso­ wano inny rodzaj zapisu. Mianowicie użyto tu zesta­ wu wirujących głowic magnetycznych, zapisujących sygnał wizyjny poprzecznie na szerokiej (50 mm) taśmie magnetycznej, która przesuwa się z prędkością zaled­ w ie 38 cm/s. W związku z tym rolka taśmy o długości 1500 m umożliwia nagranie 1-godzinnej audycji tele­ w izyjnej. Ampex pozwala na zapisanie sygnałów w i­ zyjnych, poczynając od częstotliwości zerowej do 4 MHz. 10. Właściwa jest odpowiedź b. Magnetowid jest urządzeniem przenośnym o wymiarach 42,2X37X22 cm i masie 16 kg, zasilanym z sieci prądu zmiennego o napięciu 220 V. Zapis sygnału wizyjnego dokonywa­ ny jest na taśmie magnetycznej o szerokości 12,8 mm. która przesuwa się z prędkością 15,84 cm/s. Ilość taś­ my wystarcza na zarejestrowanie 45-minutowej au­

dycji. Szerokość pasma częstotliwości sygnału wynosi 1,8 MHz. Magnetowid MTV-10 przeznaczony jest do zapisu i odtwarzania obrazów telewizyjnych czarno-białych oraz towarzyszącego im dźwięku. Można na nim zapisywać obraz otrzymywany z odbiornika telew i­ zyjnego lub ze specjalnej kamery telewizyjnej.. Odczyt zarejestrowanego obrazu może odbywać się na zw y­ kłych odbiornikach telewizyjnych albo też na odpo­ wiednim monitorze.

W.

W YKRES — W IZ Y T Ó W K A Z J A W IS K A FIZYCZNEGO

I. Przebieg prądu przemiennego obrazuje wykres j. Jest to graficzne (wykreślne) przedstawienie zmian prądu I w funkcji czasu t (postać przebiegu sinusoi­ dalna). Przebieg taki można jednoznacznie opisać, po­ dając trzy jego parametry: amplitudę, częstotliwość i fazę początkową. Amplituda jest to maksymalna wartość przebiegu zmieniającego się okresowo; często­ tliwość — liczba pełnych okresów zmian przebiegu w ciągu jednej sekundy; faza początkowa — to wartość fazy przebiegu sinusoidalnego odpowiadająca chwili t = 0. W radiotechnice amplitudę prądu najczęściej wyraża się w miliamperach lub mikroamperach, czę­ stotliwość — w kilohercach lub megahercach, a fazę początkową — w stopniach lub radianach. 2. Pętlę histerezy przedstawia wykres d. Jest to wykres zamknięty, ilustrujący zależność indukcji ma­ gnetycznej B w danym materiale ferromagnetycznym od natężenia pola magnetycznego H, przy okresowo zmieniającym się prądzie magnesującym. Wielkość po­ wierzchni objętej pętlą histerezy danego materiału fe r­ romagnetycznego jest wprost proporcjonalna do strat energii potrzebnej do przemagnesowania tego mate­ riału. W radiotechnice stosuje się materiały ferrom a­ gnetyczne mające bardzo wąską pętlę histerezy. 3. K rzyw e rezonansu ilustruje rysunek e. Wykres przedstawia zależność amplitudy napięcia ustalonych drgań wymuszonych, powstających w obwodzie rezo­

nansowym, od częstotliwości f tych drgań. Kształt krzyw ej rezonansu zależy od dobroci obwodu, w któ­ rym powstają drgania wymuszone; im obwód ma lepsze parametry, tzn. wykonany jest z elementów o doskonalszych parametrach, tym krzywa rezo­ nansu jest bardziej spiczasta; gdy zaś obwód jest złej jakości, krzywa rezonansu jest bardziej spłasz­ czona. 4. Charakterystykę diody lampowej przedstawiono na rysunku f. Wykres ten ilustruje zależność prądu anodowego diody l a od napięcia panującego na ano­ dzie tejże diody Ua. Jest to nieliniowa zależność prądu od napięcia; pojawienie się prądu anodowego przy ujemnych wartościach napięcia anodowego tłumaczy się ruchem elektronów termicznych, które emitowane są przez nagrzaną katodę. Zwiększanie napięcia ano­ dowego diody powoduje wzrost je j prądu anodowego, jednakże do pewnej granicy, tj. do stanu nasycenia. Stan nasycenia charakteryzuje się tym, że katoda nie jest już w stanie zwiększyć liczby emitowanych elek­ tronów, a zatem stan nasycenia uwarunkowany jest właściwością materiału, z którego wykonana jest ka­ toda, będąca emiterem elektronów. 5. Charakterystykę baretera przedstawia rysunek g. Bareter jest przyrządem przeznaczonym do stabiliza: cji natężenia prądu stałego. Wykonany jest w postaci bańki szklanej napełnionej wodorem pod niewielkim ciśnieniem; wewnątrz bańki znajduje się cienki drucik stalowy o średnicy rzędu 0,05— 0,5 mm, co zależy od wartości natężenia stabilizowanego prądu. Charaktery­ styczną cechą baretera jest to, że w pewnym zakresie zmian napięcia od Umin do U max wartość prądu I pły­ nącego przez bareter nie ulega widocznej zmianie; zo­ stało to właśnie wykorzystane dla potrzeb stabilizacji, np. prądu żarzenia lamp elektronowych odbiornika te­ lewizyjnego lub radiowego. 6. Charakterystykę oporu liniowego podaje wykres b. Jest to tzw. charakterystyka napięciowo-prądowa, czyli zależność natężenia prądu I płynącego przez opor­ nik od napięcia U doprowadzonego do tego opornika. Cechą charakterystyczną oporników liniowych jest właśnie wprost proporcjonalna zależność prądu od na­ pięcia, co przedstawia się na wykresie w postaci linii prostej, nachylonej pod pewnym kątem a względem osi odciętych. Tangens tego kąta charakteryzuje opor­

ność danego oporu liniowego; im kąt a jest mniejszy, tym oporność jest większa. 7. „Lew ą ” charakterystykę triody przedstawia w y ­ kres h. Jest to charakterystyka prądu anodowego trio­ dy, leżąca w obszarze ujemnych napięć siatki. Cha­ rakterystyczną cechą triody z „lew ą ” charakterystyką jest to, że lampa taka może pracować przy znacznym prądzie anodowym, nie wykazując przy tym obecnoś­ ci niepożądanego prądu siatki. 8. Przebieg prądu tętniącego obrazuje wykres i. Prąd tętniący ma stały kierunek przepływu, lecz zmienną amplitudę natężenia. Prąd tętniący uzyskuje się w rezultacie prostowania prądu przemiennego za pomocą prostownika. Chcąc z prądu tętniącego otrzy­ mać prąd stały, czyli prąd o niezmiennym natężeniu, trzeba dokonać jego filtracji, umieszczając na wyjściu prostownika odpowiedni element, zwany filtrem elek­ trycznym. 9. Charakterystykę lampy neonowej przedstawia rysunek a. K rzyw a ta ilustruje przebieg napięcia za­ płonu Uzap i gaszenia Uzg neonówki. Zapłon neonówki odbywa się przy napięciu wyższym niż jej gaszenie. Powstaje wtedy swego rodzaju pętla histerezy, uwa­ runkowana stratami energii potrzebnej na dokona­ nie jonizacji gazu wypełniającego bańkę neonówki. W chwili przed zgaszeniem neonówki gaz znajduje się w stanie znacznej .jonizacji i dlatego wyładowanie elek­ tryczne w neonówce może przebiegać przy niższym na­ pięciu niż napięcie w chwili zapłonu, kiedy gaz w ne­ onówce nie jest jeszcze zjonizowany.1 0 10. Charakterystykę zapłonową tyratronu, czyli triody gazowanej, ilustruje wykres c. Jest to tzw. „pra­ wa” lub dodatnia charakterystyka zapłonowa, po­ nieważ w przeważającej części przebiega ona w ob­ szarze dodatnich napięć panujących na siatce sterują­ cej. Charakterystyka ta mówi, że zapłon tyratronu, czyli powstanie wyładowania łukowego między jego anodą i katodą, może wystąpić jedynie wtedy, gdy na anodzie i siatce będą występowały ściśle określone napięcia. Minimalna wartość napięcia zapłonu Uzaprnłn występu­ je przy maksymalnej wartości napięcia na siatce Us max. A b y uzyskać zapłon tyratronu przy napięciu na siatce mniejszym od napięcia Us max, należy odpowiednio zwiększyć napięcie zapłonowe U 2ap, tj. napięcie doda­ tnie na anodzie tyratronu.

1 i e. Wzór Thomsona przedstawia zależność między okresem drgań elektrycznych T a indukcyjnością L i pojemnością C bezstratnego obwodu elektrycznego, w którym drgania te powstają. Wzór ten bardzo często przedstawiany jest w postaci: / = 1/2 n |/LC, gdzie / oznacza częstotliwość drgań. Ta postać wzoru wynika stąd, że między częstotliwością i okresem drgań istnie­ je zależność odwrotnie proporcjonalna: / = 1/T. Wzór Thomsona, szczególnie w tej drugiej postaci, jest po­ wszechnie stosowany w radiotechnice do oblicza­ nia obwodów rezonansowych, nawet przez radioama­ torów4 *7. 2 i d. W zór Lorentza określa silę, jaka działa na ładunek elektryczny e, znajdujący się jednocześnie w polu elektrycznym o natężeniu E i w polu magnetycz­ nym o natężeniu H. Dodatkowe symbole występujące w tym wzorze, to prędkość v poruszania się ładunku oraz prędkość światła c. W zór Lorentza jest wykorzy­ stywany m.in. przy projektowaniu i obliczaniu magnetronów, klistronów, kineskopów i innych specjalnych przyrządów elektronicznych, stosowanych w różnych urządzeniach współczesnej elektroniki (np. urządzenia radarowe, wzmacniacze małoszumne, telewizory). 3 i g. Prawo Ohma jest jednym z najbardziej zna­ nych praw stosowanych nie tylko w elektronice, ale także w radiotechnice i elektrotechnice. Prawo to mó­ wi, że natężenie prądu I, płynącego przez przewodnik o rezystancji R, jest wprost proporcjonalne do napię­ cia doprowadzonego do tego przewodnika. Rezystancja R jest współczynnikiem proporcjonalności, którego wartość zależy od rodzaju danego przewodnika, tzn. że rezystancja R charakteryzuje ten przewodnik pod względem zdolności przewodzenia prądu elektrycz­ nego. 4 i a. Wzór Wwiedieóskiego umożliwia obliczenie natężenia pola elektrycznego E w miejscu odbioru sy­ gnałów ultrakrótkofalowych w przypadku łączności radiowej na małe odległości, nie przekraczające zasięgu bezpośredniej widzialności. W oparciu o ten wzór pro­ jektuje się i oblicza np. linie radiowe. Poszczególne

wielkości (symbole) wchodzące do wzoru Wwiedieńskiego oznaczają: P — moc promieniowania anteny na­ dawczej, H — wysokość, na jakiej znajduje się antena nadawcza, h — wysokość umieszczenia anteny odbior­ czej, d — odległość między anteną nadawczą i odbior­ czą, X — długość fa li promieniowanej przez antenę na­ dawczą, m — współczynnik liczbowy, którego wartość zależy od rodzaju jednostek, w jakich mierzone są po­ szczególne wielkości wchodzące do wzoru. W przypadku gdy moc P wyrażona jest w kilowatach, wysokości H i h — w metrach, odległość d — w kilometrach, a dłu­ gość fali X — w metrach, wówczas współczynnik m = = 2,18; przy tym natężenie pola E otrzymamy w m iliwoltach na metr.

i

antena nadawcza

Ilustracja graficzna do wzoru Wwiedieńskiego

5 i c. Pierwsze równanie M axwella określa zależ­ ność między zmiennym polem elektrycznym i w ytw a­ rzanym przez nie wirującym polem magnetycznym. M ów i ono, że wektor szybkości zmian pola elektrycz­ nego

di

równy jest (pomijając współczynniki zależne

od ośrodka i jednostek) rotacji wektora magnetyczne­ go (rot H). Składnik równania yE określa straty energii elektrycznej w ośrodku. Drugie równanie Maxwella ma postać: dH “

l* " d T =

ro t

E

Jest to matematyczne ujęcie zależności między zmien­ nym polem magnetycznym a wytwarzanym przez nie wirującym polem elektrycznym. Wynika z niej, że wektor szybkości zmian pola magnetycznego - ^ - r ó w dt ny jest (przy pominięciu współczynników zależnych od

ośrodka i jednostek) rotacji wektora elektrycznego (rot E). Znak minus w tym równaniu wskazuje, że kie­ runek rotacji E jest tu przeciwny do kierunku rotacji H w I równaniu Maxwella.

dŁ dt

Interpretacja graficzna I i II równania Maxwella

W obu równaniach Maxwella E oznacza natężenie pola elektrycznego, zaś H — natężenie pola magnety­ cznego; strzałka nad tymi literami wskazuje, że są to wielkości wektorowe, mające określony kierunek, co przedstawiono na zamieszczonym rysunku. Symbol e oznacza przenikalność dielektryczną, [j. — przenikalność magnetyczną, a y — przewodność właściwą ośrod­ ka, w którym zachodzą omawiane zjawiska. Symbol „d” oznacza zmienność danej wielkości, tzn. jej nieskoń­ czenie mały przyrost, natomiast symbol „rot” — rotację wektora danej wielkości, czyli granicę wiru wektora, gdy pole wiru maleje do zera. rot H = Iin J Hsds j->o S Równania M axwella są fundamentalnymi zależnościa­ mi w teorii pola elektromagnetycznego. 6 i j. W zór Larmora z zakresu elektroniki kwanto­ w ej ustala związek między pulsacją co ruchu p-ecesyjnego elektronu a natężeniem polaryzującym pola ma­ gnetycznego H0. Występująca we wzorze wielkość y jest tzw. współczynnikiem żyromagnetycznym elektro-

7 i b. W zór Childa-Langmuira wyraża zależność prądu anodowego I a w diodzie próżniowej od napięcia panującego na jej anodzie XJa. W zór ten odnosi się do tzw. diody idealnej; w diodzie rzeczywistej jest on słu­ szny tylko z pewnym przybliżeniem, tym mniejszym, im mniejsza jest odległość między anodą i katodą dio­ dy. Występujący we wzorze współczynnik g zależy od geometrii elektrod diody, tzn. od wielkości ich po­ wierzchni i odległości wzajemnej. 8 i i. Równanie Richardsona-Dushmana podaje za­ leżność między gęstością prądu termoelektronowego emisyjnego Ie a temperaturą bezwzględną ciała emitu­ jącego T. Pozostałe występujące w tym równaniu w iel­ kości oznaczają: a — parametr zależny od rodzaju ma­ teriału emitującego i stanu jego powierzchni, e — ładunek elementarny,

antena

wzmacniacz antenowy

Zbiorowa antena telewizyjna

7. Wzmacniacz zapisujący występuje w magnetofo­ nie (a) i służy do wzmacniania wejściowych sygnałów fonicznych, które są następnie utrwalane (zapisywane) na taśmie magnetycznej. Wzmacniacz zapisujący zasila wzmocnionym napięciem uzwojenie głowicy zapisują­ cej,, wytwarzając w nim prądy zmienne będące w ier­ nym odzwierciedleniem sygnałów wejściowych. 8. Wzmacniacz rezonansowy stosuje się w odbior­ niku radiowym (c), gdzie pełni funkcję wzmacniacza wielkiej i pośredniej częstotliwości. Wzmacniacz rezo­ nansowy może być wąsko- lub szerokopasmowy; cha­ rakterystycznym elementem takiego wzmacniacza jest obwód rezonansowy, nastrojony na częstotliwość od­ bieranych sygnałów. Wzmacniacz rezonansowy zapew­ nia duże wzmocnienie i odznacza się wysoką selekty­ wnością (wybiórczością).

9. Wzmacniacz mikserski znajduje zastosowanie w rozgłośni radiowej (j) i stanowi wyposażenie tzw. sto­ łu mikserskiego. Jest to wzmacniacz małej częstotliwo­ ści (akustycznej); ma kilka niezależnych wejść i jedno wyjście. Pozwala on zatem na dodawanie (sumowanie) przebiegów prądowych, w związku z czym nazywa się również wzmacniaczem sumującym. 10. Wzmacniacz elektrometryczny jest elementem elektronicznego przyrządu pomiarowego (e). Jest to zwykle wzmacniacz lampowy lub tranzystorowy współpracujący z odpowiednim czujnikiem reagują­ cym na określone wielkości fizyczne i przetwarzają­ cym te wielkości w sygnały elektryczne, które — po wzmocnieniu — rejestrowane są na wskaźniku stano­ wiącym obciążenie wyjściowe wzmacniacza.

25.

SCHEM ATY BI.OKOWE

1 ~>g. Analizator harmonicznych jest urządzeniem elektronicznym umożliwiającym zmierzenie amplitud składowych drgań harmonicznych badanego przebiegu. W tym celu badany przebieg złożony doprowadza się na wejście układu wejściowego UW , a następnie do

mieszacza M, do którego przychodzi również napięcie o określonej częstotliwości z generatora strojonego GS. W rezultacie przemiany częstotliwości, na wyjściu mie­ szacza otrzymuje się napięcie o częstotliwości pośred­ niej, które przychodzi na wejście wzmacniacza wąsko­ pasmowego W W; w e wzmacniaczu tym, który jest wzmacniaczem rezonansowym, wydzielone zostaje na­ pięcie o tej właśnie określonej, częstotliwości. A m pli­ tuda tego napięcia jest następnie mierzona za pomocą czułego woltomierza lampowego W L. 2 -* e . Generator dudnieniowy jest generatorem akustycznym, w którym częstotliwość napięcia w yjś­ ciowego jest różnicową częstotliwością dwóch genera­ torów: jednego o stałej częstotliwości Gi i drugiego o częstotliwości zmienianej Gz. Napięcia o różnych czę­ stotliwościach z obu tych generatorów doprowadzane są do mieszacza M„ w którym ulegają przekształceniu, a następnie za pomocą filtru małej częstotliwości F wydziela się z nich napięcie o częstotliwości różnico­ wej.; napięcie to jest następnie wzmacniane we wzmac­ niaczu W i kierowane do miejsca przeznaczenia. 3 -*/. Generator harmonicznych jest układem ge­ neracyjnym złożonym zw ykle z generatora G o dużej stabilności, który wytwarza napięcie elektryczne o pe­ wnej częstotliwości, oraz powielacza P, w którym na­ pięcie to zostaje przekształcone za pomocą elementu nieliniowego w złożony przebieg zawierający dużą liczbę składowych harmonicznych tego drgania pod­ stawowego. Na wyjściu powielacza umieszcza się fil­ try pasmowe FiPj, F 2P 2, F 3P 3 itd., za pomocą których wydziela się napięcie o odpowiednich częstotliwościach harmonicznych. Generatory harmonicznych są najczę­ ściej stosowane w systemach wielokrotnych, np. w sy­ stemach telefonii nośnej. 4 d. Jest to urządzenie pracujące w systemie te­ lefonicznej łączności radioliniowej.. Sygnały telefonicz­ ne przychodzące z wielu aparatów doprowadzane są na wejście modulatora kanałowego M K, w którym każda rozmowa telefoniczna zostaje przekształcona w ciągi impulsów. Impulsy te kierowane są poprzez wzmac­ niacz impulsowy WT do modulatora M, gdzie modulu­ ją sygnał nośny otrzymywany z generatora wielkiej częstotliwości GWCz. Zmodulowany sygnał wielkiej częstotliwości promieniowany jest przez antenę para­ boliczną.

5 k. Nadajnik radiowy składa się z generatora samowzbudnego G, w którym powstają stabilne drga­ nia o określonej częstotliwości. Drgania te doprowa­ dzane są poprzez układ separatora S i powielacza P do wzmacniacza mocy WM, gdzie są modulowane drganiami o częstotliwości akustycznej, otrzymywany­ mi z modulatora M. Po zmodulowaniu, drgania w iel­ kiej częstotliwości promieniowane są przez antenę. R o­ la separatora S polega na odizolowaniu układu gene­ ratora samowzbudnego G od wpływu kolejnych stopni nadajnika, w szczególności powielacza P, w którym powiela się częstotliwość napięcia podstawowego do żądanej wartości. 6 —*■h. Nadajnik telewizyjny jest urządzeniem elek­ tronicznym wytwarzającym drgania bardzo wielkiej częstotliwości, za pomocą których można przesyłać syg­ nały wizyjne i foniczne w postaci tzw. zespolonego sy­ gnału. W układzie znajduje się generator samowzbudny G o dużej stabilności, powielacz P. za pomocą któ­ rego wydziela się żądaną harmoniczną drgania podsta­ wowego, wzmacniacz W oraz modulator M i wzmac­ niacz mocy WM. Do modulatora M doprowadzany jest zespolony sygnał w izji z układów wzmacniacza wizji WW i modulatora w izji MW. Zmodulowany sygnał wielkiej częstotliwości, po wzmocnieniu we wzmacnia­ czu mocy WM, promieniowany jest przez antenę. 7 — a. Odbiornik radiotelemetryczny jest urządze­ niem elektronicznym przeznaczonym do odbioru i re­ jestracji sygnałów? radiotelemetrycznych. Odebrane sy­ gnały w-zmacniane są przez bardzo czuły wzmacniacz wielkiej częstotliwości WWCz, na wyjściu którego w łą­ czone są układy odbierające sygnały poszczególnych kanałów' radiotelemetrycznych. W schemacie omawia­ nym są to trzy układy kanałowe, z których każdy na­ strojony jest na inną częstotliwość. W każdym kanale znajduje się filtr F oraz demodulator D. Zmodulowa­ ne sygnały telemetryczne otrzymane na wyjściu po­ szczególnych demodulatorów Du D 2 i Dj są następnie utrwalane (zapisywane) w urządzeniu zapisującym 17Z, którego rolę może spełniać np. magnetofon w-ielościeżkowy.8 8 — c. Odbiornik superheterodynowy jest odbiorni­ kiem w-ysokiej klasy, w którym zasadnicze wzmocnie­ nie realizowane jest na tzw. częstotliwości pośredniej. Przychodzący sygnał jest najpierw' wzmacniany wstęp-

nie we wzmacniaczu w ielkiej częstotliwości WWCz, a następnie ulega przemianie w modulatorze M na sy­ gnał pośredniej częstotliwości, po czym wzmacniany jest w e wzmacniaczu pośredniej częstotliwości WPCz. Przemiany sygnału dokonywa się za pomocą napięcia otrzymywanego z generatora lokalnego, zwanego heterodyną H. Sygnał pośredniej częstotliwości poddawa­ ny jest detekcji w demodulatorze D, a następnie, już jako sygnał małej częstotliwości, wzmacniany jest we wzmacniaczu małej częstotliwości WMCz, skąd kiero­ wany jest do głośnika. 9 -»• b. W nadajniku N stacji radiolokacyjnej po­ wstaje impulsowy sygnał wielkiej częstotliwości, który poprzez przełącznik antenowy przychodzi do ante­ ny parabolicznej, i promieniowany jest w przestrzeń. Po odbiciu od wykrytego obiektu sygnał ten odbiera­ ny jest przez tę samą antenę i kierowany za pomocą przełącznika antenowego P A do odbiornika O. w któ­ rym sygnał ten jest wzmacniany, a następnie kierowa­ ny do układu wskaźnika W, gdzie zostaje zobrazowa­ ny na jego ekranie. Pracą zarówno nadajnika N , jak i wskaźnika W sterują impulsy synchronizujące, przy­ chodzące z synchronizatora S. zwanego również czasosterem; głównym zadaniem tego układu jest czuwa­ nie nad synchroniczną pracą nadajnika N i wskaźni­ ka W. 10 — i. Układ formowania impulsów prostokątnych składa się z generatora napięcia sinusoidalnego G, ogranicznika dwustronnego OD, układu różniczkującego UR, ogranicznika jednostronnego OJ oraz multiwibratora M. Zadaniem ogranicznika dwustronnego OD jest ograniczenie amplitudy napięcia sinusoidalnego do po­ staci napięcia o przebiegu prostokątnym. Z napięcia tego układ różniczkowy U R formuje szpilkowe dwu­ biegunowe impulsy napięcia. Impulsy te są jednostron­ nie ograniczane w ograniczniku jednostronnym OJ i sterują układem multiwibratora M, na wyjściu któ­ rego otrzymuje się stabilne napięcie o przebiegu pro­ stokątnym. * *

*

Nadliczbowy — jedenasty — schemat blokowy, przedstawiony na rys. j, jest schematem odbiornika radiowego bezpośredniego wzmocnienia. Jest to naj­ prostszy odbiornik radiowy, w którym zasadnicze

wzmocnienie odbieranego sygnału realizowane jest na tej częstotliwości, na jakiej sygnał ten odebrała ante­ na, tj. w zakresie wielkiej częstotliwości. Układ od­ biornika bezpośredniego wzmocnienia składa się ze wzmacniacza wielkiej częstotliwości WWCz, w którym realizowane jest podstawowe wzmocnienie sygnału, detektora D, który wydziela sygnał pierwotny, oraz wzmacniacza małej częstotliwości WMCz, który wzma­ cnia sygnał otrzymany z wyjścia detektora do warto­ ści niezbędnej dla jego odtworzenia w głośniku.

26.

L A M P A LA M P IE NIE R Ó W N A

1. Jest to skutek rozpylenia getteru, czyli pochła­ niacza gazów, który zapewnia wysoką próżnię w bańce lampy elektronowej, niezbędną do jej nienagannej pracy. Funkcje getteru spełnia zw ykle bar lub jego związki, które są wprowadzane do bańki lampy wraz z elektrodami przed jej zamknięciem i wypompowa­ niem powietrza. Rozpylenie getteru następuje do odpompowaniu gazów (powietrza) i zatopieniu szkła bań­ ki lampy; odbywa się to pod wpływem nagrzewania indukcyjnego. Rozpylony getter pochłania resztki ga­ zów, jakie pozostają w bańce po jej zamknięciu, a oprócz tego pochłania również gazy, jakie wydzielają się z elektrod podczas pracy lampy elektronowej. 2. Właściwa jest odpowiedź b. Dioda jest lampą elektronową składającą się z dwóch elektrod: katody i anody, umieszczonych w próżnioszczelnej bańce szkla­ nej lub metalowej. Dioda ma właściwość jednokierun­ kowego przewodzenia prądu, co wykorzystywane jest do prostowania prądu zmiennego.3 * 3. Uwarunkowane jest to wielkością mocy. jaką od­ daje lampa odbiorcza i nadawcza. Moc lampy nadaw­ czej jest niejednokrotnie dziesiątki tysięcy razy w ięk­ sza od mocy lampy odbiorczej. O ile bowiem przecięt­ na moc lampy odbiorczej nie przekracza zw ykle kil­ kunastu watów, o tyle moc lampy nadawczej może do­ chodzić niekiedy nawet do 1000 kW. Duża moc może być uzyskana jedynie przy wysokim napięciu i du-

żym prądzie anodowym płynącym w lampie. W gene­ racyjnej lampie nadawczej jest to zwykle napięcie rzę­ du kilkunastu kilowoltów, a prąd rzędu kilkudziesięciu amperów. Oczywiście tak duże napięcie może być do­ prowadzone jedynie do elektrod mających odpowied­ nią izolację, co związane jest z większymi odległościa­ m i międzyelektrodowymi, zaś duży prąd wymaga z kolei większych i masywnych elektrod, aby nie uległy one spaleniu. Stąd właśnie biorą się odpowiednio w ię­ ksze wym iary nadawczej lampy generacyjnej.

/ ż a rz e n ie

Lampa generacyjna z powietrznym chłodzeniem anody

4. Słuszna jest odpowiedź c. Lampa elektronowa o dobrej próżni powinna mieć ciśnienie resztek gazów nie większe od 10~5*7 mm Hg. Łatwo zatem wyliczyć, że jest to ciśnienie 7,6 miliarda razy mniejsze od ciśnie­ nia atmosferycznego. 5. Właściwa jest odpowiedź b. Katoda jest tą elek­ trodą lampy elektronowej, której trwałość warunku­ je niezawodność pracy całej lampy. Dla orientacji warto dodać, że trwałość katod współczesnych lamp elektronowych małej mocy, tj. lamp odbiorczych, w a­ ha się w granicach od 500 do 2000 godzin pracy. Za­ leży to od rodzaju materiału katody. Najmniejszą trwałość mają tzw. katody nawęglane, a największą tzw. katody tlenkowe. Przy okazji należy podać, że

temperatury robocze katod wahają się w granicach od IOW do 2600i°C. Najniższą temperaturę mają katody tlenkowe, a najwyższą — katody wolframowe. 6 . Właściwa jest odpowiedź c. Generalnie biorąc, im wyższa jest różnica potencjałów między katodą, będącą źródłem elektronów, a anodą, do której podą­ żają elektrony emitowane przez katodę, tym większa jest ich prędkość. Zależność tę ujmuje prosty wzór v = 600]/ U, w którym v oznacza prędkość wyrażoną w km/s, a U — różnicę potencjałów (napięcie) wyrażoną w V. Jeżeli więc np. U = 400 V, co jest wielkością czę­ sto spotykaną w odbiorczych lampach elektronowych, to prędkość końcowa elektronów, tzn. prędkość, jaką mają w chwili zderzenia z anodą, wynosi 12 000 km/s,

7. Muszą być chłodzone, aby nie roztopiły się pod wpływem wysokiej temperatury, do jakiej nagrzewają się wskutek uderzeń silnego strumienia elektronów. Każdy elektron traci na anodzie określoną energię k i­ netyczną, tym większą, im większa jest jego prędkość, co — jak już wiem y — zależy bezpośrednio od w ar­ tości napięcia na anodzie. Pod wpływem takiego re­ gularnego „bombardowania” elektronami anoda lam­ py nadawczej nagrzewa się nawet do temperatury k il­ kuset stopni Celsjusza. 8. Grzejnik nagrzewa katodę lampy do niezbędnej temperatury, przy której występuje zjawisko emisji elektronów, czyli wychodzenie elektronów z materiału katody. Grzejnik jest stosowany tylko w tzw. katodach żarzonych pośrednio, tzn. w takich katodach, których powierzchnia emitująca oddzielona jest pod względem

katoda

'' grzejnik Budowa katody o żarzeniu pośrednim

elektrycznym od nagrzewającego ją obwodu elektry­ cznego. Grzejnik katody o żarzeniu pośrednim zasila­ ny jest zwykle prądem zmiennym; w przypadku lamp odbiorczych jest to zwykle prąd zmienny pobierany z sieci oświetleniowej poprzez transformator obniżający napięcie do 6,3 V. W katodach o żarzeniu bezpośred­ nim, tzn. takich, w których emitującą powierzchnią jest włókno żarzenia, nagrzewanie włókna do odpo­ wiedniej temperatury zapewniającej emisję elektro­ nów odbywa się prądem stałym. W odbiorczych lam ­ pach elektronowych o żarzeniu bezpośrednim jest to zwykle prąd stały pobierany ze źródła o napięciu 4 V. 9. Anodę — w lampach generacyjnych dużej mocy. G rafit jest materiałem trudno topliwym, a więc nie występuje obawa stopienia anody. Niekiedy anody ta­ kich lamp wykonuje się również z molibdenu lub tan­ talu, a więc metali, których temperatura topnienia jest bardzo wysoka i wynosi ok. 2600°C (molibden) lub ok. 3000°C (tantal). 10. Właściwa jest odpowiedź c: ponad 1 mld. N a ­ leży dodać, że krajowa produkcja lamp elektronowych wynosi kilkanaście milionów sztuk rocznie. Jednakże od połowy lat. sześćdziesiątych istnieje wyraźna ten­ dencja do zmniejszania produkcji lamp elektronowych, co tłumaczy się systematycznym wypieraniem ich z różnych układów elektronicznych przez coraz bardziej udoskonalane tranzystory.

77

SYM BOLE G RAFICZNE LA M P ELEKTRONOW YCH

1. Symbol duodiody-triody przedstawia rys. k. Jest to symbol tzw. złożonej lampy elektronowej, która za­ stępuje trzy oddzielne lampy elektronowe w układzie odbiornika radiowego. Jedna z diod użyta jest zwykle do detekcji sygnału odbieranego,, druga dioda pracuje w układzie ujemnej polaryzacji, trioda zaś w ykorzy­ stana jest w układzie wzmacniacza małej częstotliwo­ ści.1 2

12 — 500 zagadek z elektroniki

177

2. Symbol eneody przedstawia rys. I. Jest to lampa siedmiosiatkowa (dziewięcioelektrodowa), stosowana najczęściej w układach detekcji częstotliwości, tj. w układach, które umożliwiają przekształcenie odebra­ nego sygnału z modulacją częstotliwości w drgania z modulacją amplitudy. 3. Symbol heksody przedstawia rys. a. Jest to lam­ pa czterosiatkowa (sześcioelektrodowa) stosowana prze­ ważnie w układzie mieszacza, czyli układu elektroni­ cznego, w którym wielka częstotliwość odebranego sygnału zostaje przekształcona w częstotliwość pośre­ dnią. 4. Symbol heptody przedstawia rys. c. Jest to pięciosiatkowa (siedmioelektrodowa) lampa elektronowa stosowana, podobnie jak heksoda, w układach mieszaczy. 5. Symbol „oka magicznego” przedstawia rys. e. .,Oko magiczne” jest lampą elektronową spełniającą w odbiorniku radiowym funkcje wskaźnika dostroje­ nia. Stopień nastrojenia odbiornika na częstotliwość odbieranej stacji radiowej wskazuje świecący się sek­ tor na stożkowym, pokrytym luminoforem ekranie lampy. Im węższy jest świecący się sektor, tym lepsze jest dostrojenie odbiornika do odbieranej stacji. 6 . Symbol oktody przedstawia rys. h. Jest to sześciosiatkowa (ośmioelektrodowa) lampa elektronowa, stosowana zw ykle w odbiorniku heterodynowym w układzie przemiany częstotliwości.

7. Schemat stabilizatora przedstawia rys. i. Jest to lampa gazowana, zwykle neonowa, wykorzystywana do stabilizacji napięcia zasilającego różne układy elek­ troniczne.8 8. Symbol tetrody strumieniowej przedstawia rys. d. Jest to tetroda, w której — dzięki wprowadzeniu elektrod (ekranów) ogniskujących strumień elektronów — zostało wyeliminowane zjawisko dynatronowe. w związku z czym tetroda strumieniowa może spełniać takie same funkcje wzmacniające jak pentoda, w* któ­ rej zjawisko dynatronowe zostało w-yeliminowane przez dodanie trzeciej siatki, zwanej siatką antydynatronową.

9. Symbol tyratronu przedstawia rys. b. Jest to trójelektrodowa lampa gazowana stosowana w różnych elektronicznych układach sterowania automatycznego. 10. Symbol triody-pentody przedstawia rys. j. Jest to złożona lampa elektronowa, mająca dwa oddzielne zespoły elektrod triody i pentody, których wykorzysta­ nie zależy od konkretnego układu odbiornika radio­ wego. * *

*

Dodatkowe dwa symbole, przedstawione na rysun­ kach / i g, odnoszą się odpowiednio do diody-pentody oraz do diody z żarzeniem bezpośrednim, w której włókno żarzenia jest jednocześnie katodą diody.

28.

L A M P Y G AZO W ANE

1. Neonówki znajdują zastosowanie w układach sta­ bilizacji napięcia oraz wykorzystywane są jako opty­ czne wskaźniki napięcia w różnych urządzeniach elek­ trycznych i elektronicznych. 2. Gazotrony stosowane są jako lampy prostownicze w urządzeniach zasilających dużej mocy, np. w zasila­ czach radiostacji. 3. Tungary znajdują zastosowanie w prostownikach niskiego napięcia służących do ładowania akumulato­ rów. Odznaczają się niewielkim napięciem wstecznym (poniżej 1 kV) i dużym prądem wyprostowanym, do­ chodzącym do 15 A. Charakterystyczną cechą tungarów jest bardzo duża trwałość eksploatacyjna. 4. Fanotrony znajdują zastosowanie w prostowni­ kach dużej mocy, podobnie jak gazotrony. 5. Stabilitrony służą do stabilizacji napięć w róż­ nych urządzeniach elektronicznych. Wartość napięcia stabilizowanego wynosi zwykle ok. 60—75 V.

6 . Ignitrony wykorzystywane są w urządzeniach prostowniczych o dużej mocy, głównie w urządzeniach trakcyjnych i przemysłowych.

7. Ekscitrony znajdują zastosowanie w prostowni­ kach bardzo dużej mocy używanych w różnych urzą­ dzeniach przemysłowych, podobnie jak ignitrony. 8. Tyratrony są stosowane jako przekaźniki elek­ tronowe w układach sterowania automatycznego oraz w generatorach napięć piłokształtnych lub prostokąt­ nych.

9. Trygatrony używane są jako zwieraki gazowane w radiolokacyjnych przełącznikach antenowych. 10. Tacitrony służą do tych samych celów co tyra­ trony.

29.

NAZW A

ELEK TRO N " I JEJ POCHODNE

1. Amplitron jest lampą elektronową o takiej sa­ mej zasadzie działania jak magnetron. Również budo­ wa obu tych przyrządów elektronicznych jest podobna. Zasadnicza różnica polega na tym. że magnetron służy do generowania drgań bardzo wielkiej częstotliwości, natomiast amplitron — do ich wzmacniania. Mówi o tym również nazwa tego przyrządu, która powstała z połączenia rdzenia łacińskiego słowa amplificare (po­ większać, rozszerzać) i końcówki „tron” wskazującej na „elektronowy” rodowód tego przyrządu. Należy do­ dać, że amplitrony znajdują zastosowanie w urządze­ niach radarowych i radiotelemetrycznych jako wzma­ cniacze sygnałów bardzo wielkiej częstotliwości, a więc takich sygnałów, których długość fal znajduje się w zakresie centymetrowym i milimetrowym. 2. Chromatron jest kineskopem barwnym stosowa­ nym w odbiornikach telewizji kolorowej; jego nazwa powstała z połączenia greckiego słowa chroma (barwa) z końcówką ..tron” . Wewnątrz szklanej bańki chromatronu znajdują się trzy usytuowane równolegle w y ­

rzutnie elektronowe, które emitują strumienie elektro­ nów kierowane poprzez siatką sterującą na ekran chrcmatronu. Na ekran ten naniesione są bardzo wąs­ kie paseczki luminoforów, dających pod wpływem ude­ rzających weń strumieni elektronów świecenie trzech barw podstawowych: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Paski luminoforów dających świecenie poszczególnych barw przeplatają się na przemian, przy czym usytuo­ wane są prostopadle do kierunku przesuwania się stru­ mieni elektronów emitowanych przez wspomniane w y ­ żej trzy wyrzutnie. 3. Cyklotron jest akceleratorem, czyli przyspiesza­ czem cząstek naładowanych (np. jonów, protonów, cząstek u). stosowanym w technice jądrowej do uzys­ kiwania wysokich energii tych cząstek, dochodzących do kilkudziesięciu M eV (megaelektronowoltów). Nazwa cyklotronu powstała z połączenia rdzenia greckiego słowa kyklos (koło) i końcówki „tron” . Należy dodać, że cyklotron jest wielkim urządzeniem: składa się on z bardzo dużego elektromagnesu, w którego szczelinie między nabiegunnikami znajduje się płaska komora próżniowa, tzw. komora przyspieszeń, o średnicy do­ chodzącej w dużych cyklotronach do 1,5 m. Wewnątrz komory przyspieszeń są dwa rezonatory wnękowe w kształcie litery D, zwane duantami. do których dopro­ wadzone jest napięcie zmienne wielkiej częstotliwo­ ści. Współdziałanie pola magnetycznego elektromagne­ su z polem elektrycznym duantów powoduje, że cząst­ ki (jony) krążą w komorze po orbitach kołowych, tym większych, im wyższa jest ich energia. 4. Dekatron jest lampą elektronową (próżniową lub gazowaną) służącą do zliczania impulsów elektrycz­ nych w układzie dziesiętnym, o czym mówi nazwa przyrządu, utworzona ze słowa greckiego deka (dzie­ sięć) i końcówki „tron”. Dekatrony stosowane są w elektronicznej aparaturze pomiarowej, w elektronicz­ nych urządzeniach komutacyjnych i innych urządze­ niach. gdzie występuje konieczność zliczania impul­ sów elektrycznych. 5. Emitron jest telewizyjną lampą nadawczą (ana­ lizującą), czyli ikonoskopem obrazowym ulepszonej konstrukcji, zwanym zwykle superikonoskopem. Czu­ łość emitronu jest 10 -krotnie większa od czułości ikonoskopu. co pozwala na nadawanie obrazów telew i­ zyjnych przy znacznie gorszym oświetleniu. Emitron

jest nazwą fabryczną utworzoną z połączenia pierw­ szych liter łacińskiego słowa emittere (wypuszczać) z końcówką „tron” , wskazującą na elektronowe po­ chodzenie przyrządu. 6. Ignitron jest lampą prostowniczą dużej mocy, mającą anodę grafitową, ciekłą katodę rtęciową i elek­ trodę zapłonową służącą do zapłonu (uruchomienia) ignitronu pod wpływem krótkotrwałego impulsu. Na­ zwę ignitron — powstałą z połączenia łacińskiego sło­ wa ignis (ogień) z końcówką „tron” — nadano tej lam­ pie z tego powodu, że podczas jej pracy wewnątrz bańki (zwykle szklanej) szaleje istny ogień wyładowa­ nia łukowego, przebiegającego w parach rtęci między ciekłą katodą rtęciową a grafitową anodą. Ignitrony stosowane są do zasilania radiowych urządzeń nadaw­ czych, w elektrochemii, w trakcji elektrycznej oraz w zgrzewarkach elektrycznych.7 *

Schemat budowy ignitronu

7. Kontaktron jest elementem przełączającym, któ­ rego styki robocze umieszczono wewnątrz hermetycz­ nej rurki szklanej -pozbawionej powietrza lub wypeł­ nionej gazem obojętnym (zw ykle wodorem lub azo­ tem). Powstanie nazwy jest oczywiste — je j bazę sta­ nowi słowo „kontakt” pochodzenia łacińskiego, połą­ czone z końcówką „tron”. Działanie kontaktronu po­ lega na zwieraniu lub rozwieraniu styków roboczych pod wpływem prądu przepływającego w cewce steru-

jącej. Kontaktrony znajdują zastosowanie w teletechnice i automatyce jako niezawodne elementy przełą­ czające o dużej żywotności.

8. Kriotron jest — podobnie jak kontaktron — ele­ mentem przełączającym, ale działa na całkiem innej zasadzie, której istota polega na zniesieniu nadprze­ wodnictwa za pomocą pola magnetycznego. Kriotron jest miniaturowym elementem przełączającym w yko­ nanym z cienkiego drucika (zwykle tantalowego) o średnicy ok. 0,2 mm, na który nawinięty jest w spi­ ralę drucik sterujący (zw ykle wykonany z niobu) 0 średnicy ok. 0,07 mm. Przez spiralę sterującą prze­ pływa prąd, który wytwarza pole magnetyczne znoszą­ ce nadprzewodnictwo w druciku sterowanym (tanta­ lowym). Nazwa tego przyrządu powstała z połączenia rdzenia greckiego słowa kryos (zimno) z końcówką ..tron” . Związek nazwy tego elementu przełączającego ze słowem kryos wynika stąd, że nadprzewodnictwo, czyli całkowity zanik oporu elektrycznego, występuje w temperaturze bliskiej zera bezwzględnego. Kriotrony stosowane są w urządzeniach pamięciowych elek­ tronicznych maszyn liczących.9 9. Mechanotron jest lampą elektronową (próżniową lub gazowaną) specjalnej konstrukcji, znajdującą za­ stosowanie w biochemicznych urządzeniach pomiaro­ wych. Jest to w istocie przetwornik lampowy; jedna z jego elektrod wyprowadzona jest na zewnątrz bańki 1 może się poruszać dzięki elastycznemu mieszkowi uszczelniającemu bańkę lampy. Wartość prądu lub na­ pięcia wyjściowego mechanotronu jest proporcjonalna do wielkości przemieszczeń elektrody ruchomej styka­ jącej się z badanym obiektem biologicznym. Nazwa tego przyrządu powstała z połączenia greckiego słowa mechane (narzędzie, przyrząd) z końcówką „tron” .

10. Tyratron jest elektronową lampą gazowaną ma­ jącą anodę, żarzoną katodę i elektrodę sterującą, a więc jest to trioda gazowana, napełniona zwykle parą rtęci lub gazem szlachetnym pod niskim ciśnieniem. Nazwa tyratronu powstała z połączenia rdzenia grec­ kiego słowa tyrannos (władca, król) i końcówki ..tron”, co znajduje swe uzasadnienie w tym, że tyratron jest elementem często stosowanym w różnych układach sterowania automatycznego jako przekaźnik elektro­ nowy. Przy tym jest to element sterujący o specyficz­ nych właściwościach: jego elektroda sterująca przesta­ je wywierać w pływ na prąd anodowy, płynący w ty­ ratronie, z chwilą powstania wyładowania łukowego lub jarzeniowego między anodą i katodą. Tyratrony są również stosowane w układach liczących i układach generatorów napięć piłokształtnych, a także w prosto­ wnikach do zasilania radiowych urządzeń nadawczych i do ładowania baterii akumulatorów.

OH DIODY PÓŁPRZEW ODNIKOW E. J U ' TR A N ZYS TO R Y. U K Ł A D Y -SCALONE

1. Półprzewodniki są bardzo zróżnicowanymi pod względem przewodności elektrycznej ciałami stałymi. Jeśli bowiem elektryczna przewodność właściwa metali zawiera się w zakresie od 104 do 107 ~pr„ - , to przewodność właściwa półprzewodników mieści się w za­ kresie od 10~20 do 102

• z jednej strony jest to

przewodność właściwa bardzo zbliżona do przewodności przewodników, a z drugiej — bliska przewodności die­ lektryków, których przewodność właściwa mieści się w zakresie od 10 “ 17 do 10 “ 14 7 .- — . 12 *cm 2. Właściwa jest odpowiedź c. Mniej więcej na przełomie lat 1962— 63 liczba wyprodukowanych na ca­ łym świecie przyrządów półprzewodnikowych w około 100 większych zakładach produkcyjnych przekroczyła znacznie liczbę wyprodukowanych lamp elektrono­ wych. Podobna sytuacja istnieje obecnie. Szacunkowo

liczbę produkowanych rocznie na całym świecie przy­ rządów półprzewodnikowych można ocenić na kilka miliardów sztuk. Oczywiście dotyczy to okresu, kiedy była pisana niniejsza książka. 3. Chodzi tu o prostownik selenowy zbudowany przez C.E. Fritsa jeszcze w 1883 r. oraz o detektor kry­ ształkowy wprowadzony do radiotechniki w 1900 r. W cbu tych przyrządach zostało wykorzystane jedno­ kierunkowe przewodnictwo prądu elektrycznego, jakie zapewniał półprzewodnik na styku z metalem. W pro­ stowniku selenowym był to pierwiastek chemiczny selen, mający właściwości półprzewodnika, a w de­ tektorze — galenit. zwany także galeną lub błyszczem ołowiu (siarczek ołowiu, wykazujący również właści­ wości półprzewodnika). 4. Z germanu i krzemu. German jest to pierwiastek chemiczny oznaczony symbolem Ge. Jest to półprze­ wodnik otrzymywany przez wyżarzenie tlenków ger­ manu w atmosferze wodoru. Z germanu produkuje się diody i tranzystory, które są stosowane jako elemen­ ty wzmacniające i generacyjne małej mocy. Krzem zaś jest pierwiastkiem chemicznym oznaczonym sym­ bolem Si. Służy on do wyrobu diod i tranzystorów, które wykorzystywane są w urządzeniach o większej mocy. Tranzystory krzemowe mogą bowiem pracować w temperaturze do 150°C. podczas gdy tranzystory germantwe nie powinny pracować w temperaturze po­ wyżej 70cC. 5. Był to tranzystor ostrzowy. Podstawowym ele­ mentem tranzystora ostrzowego jest monokryształ ger­ manu, zwany bazą, z którą stykają się dwie elektrody, zwane odpowiednio emiterem i kolektorem. Wadą tranzystora ostrzowego jest niestabilność tzw. złączy p-n na styku ostrzy z półprzewodnikiem. Dlatego też tranzystory ostrzowe zostały wyparte przez bardziej stabilne w działaniu tranzystory warstwowe mające postać monokrystalicznej płytki półprzewodnika., w którtj — dzięki odpowiednim procesom technologicz­ nym — wytworzono trzy warstwy o różnym na prze­ mian typie przewodnictwa elektronowego (typu n) i dziurowego (typu p). W takim tranzystorze warstwo­ wym powstają zatem dwa złącza, dające tranzystor Ti-p-tj. lub też dwa złącza dające tranzystor p-n-p. Pierwszy tranzystor warstwowy powstał w 1949 r., a

jego wynalazcą był W. Shockley. Za to osiągnięcie otrzymał w 1956 r. wraz z J. Bardeenem i W. Brattainem, twórcami tranzystora ostrzowego, nagrodę No­ bla w dziedzinie fizyki. wyprowadzenie kolektora

pręcik germanu kolektor

errnter german typu n

-

wyprowa­ dzenie

-

bazy

german typu p german typu n

druciki fosforobrazowe (ostrza odległe o 0,06 mm)

płytka germanu o grubości 0,25 mm (baza)

-

i

wyprowadzenie emitera

Idea budowy tranzystora: a — ostrzowego, b — warstwowego 6. Różnica zależy od tego, jaki rodzaj nośników — elektrony czy dziury — jest dominujący w procesie przewodzenia danego półprzewodnika. Jest to z kolei zależne od rodzaju domieszki atomów obcych, jaka wprowadzona została do struktury krystalicznej dane­ go półprzewodnika samoistnego, tj. takiego, który tych domieszek nie zawiera. Rozróżnia się donory, czyli do­ mieszki typu n, które zapewniają przewodnictwo elek­ tronowe, oraz akceptory, czyli domieszki typu p. któ­ re zapewniają przewodnictwo dziurowe. Rolę domie­ szek donorowych spełniają zwykle arsen i antymon, tzw. pierwiastki nadmiarowe względem atomów krze­ mu lub germanu, mają one bowiem po 5 elektronów walencyjnych, podczas gdy atomy germanu lub krzemu mają tylko po 4 elektrony walencyjne. Dodanie takiej domieszki do germanu lub krzemu powoduje, że jeden elektron domieszki nie będzie związany z siecią kry­ staliczną atomów germanu lub krzemu, wobec czego taki zdomieszkowany monokryształ germanu lub krze­ mu będzie wykazywał nadmiar elektronów, a więc bę­ dzie miał przewodność elektronową. Przeciwnie, doda­ nie do struktury krystalicznej germanu lub krzemu pierwiastka akceptorowego, którym jest zwykle ind

lub glin, mający trzy elektrony walencyjne, powoduje niedobór jednego elektronu domieszki w strukturze zdomieszkowanego monokryształu germanu lub krze­ mu. Wobec tego monokryształ taki będzie wykazywał niedomiar elektronów, a więc będzie miał przewod­ nictwo dziurowe (jedno wolne miejsce — dziura — w strukturze monokryształu nie zostało zapełnione przez elektron pierwiastka domieszkowego). 7. N ie można,, bowiem występują różne poziomy napięć zasilających oraz inne układy stabilizacji punktu pracy lampy elektronowej i tranzystora. Wynika to stąd, że lampa elektronowa jest wzmacniaczem napię­ ciowym. natomiast tranzystor jest wzmacniaczem prą­ dowym. Inaczej mówiąc, prąd płynący w obwodzie anodowym lampy elektronowej jest sterowany zmien­ nym napięciem doprowadzanym do obwodu wejścio­ wego wzmacniacza lampowego, czyli do siatki steru­ jącej. Natomiast prąd płynący w obwodzie wyjściowym wzmacniacza tranzystorowego jest zmieniany wskutek zmian prądu w jego obwodzie "wejściowym. Dlatego też, chcąc w danym układzie zastąpić lampę elektronową tranzystorem, trzeba przebudować ten układ w taki sposób, aby zostały spełnione warunki niezbędne do pracy tranzystora. 8. Właściwa jest odpowiedź b. Cyfra podana w punkcie a odnosi się do produkcji 1972 r., zaś cyfra podana w punkcie c dotyczy liczby tych elementów wyprodukowanych w 1974 r.

9. Dlatego, że układ scalony jest zintegrowanym układem, zastępującym działanie większej liczby ele­ mentów dyskretnych, jak diody, tranzystory, konden­ satory lub rezystory. Takie zintegrowanie pozwala znacznie zmniejszyć dany układ elektroniczny, co w wielu przypadkach jest pożądane, a niekiedy na­ w et konieczne •— np. w statkach kosmicznych. Warto dodać, że liczba wyprodukowanych w Polsce w 1973 r. układów scalonych o tzw. malej skali integracji prze­ kroczyła 1 min, a w 1974 r. wyprodukowano ich 8 min sztuk.1 0 10. Poprawna jest odpowiedź c. Nie jest to jednak najwyższa skala integracji obwodów scalonych. W produkowanych obecnie obwodach scalonych o naj­ wyższej skali integracji liczba elementów dyskretnych dochodzi do kilku tysięcy.

-SYMBOLE PRZYR ZĄD Ó W P®ŁT'H ZE W ODNI •> ł * KOWYCH

1. Symbol diody lawinowej przedstawia rys. ?. Dio­ da lawinowa, zwana od nazwiska je j wynalazcy diodą Zenera. wykorzystywana jest w układach elektronicz­ nych do stabilizacji napięcia. W związku z tym nazy­ wana jest także stabilitronem półprzewodnikowym, a ponieważ najczęściej wykonana jest z krzemu, więc również nazywana jest stabilitronem krzemowym. 2. Symbol diody typu p -n przedstawia rys. g. Diodą p-n nazywa się przyrząd półprzewodnikowy wykona­ ny z germanu łub krzemu, zawierający jedno złącze, zwane właśnie złączem p-n. Czarny trójkąt oznacza anodę diody, a czarna kreska — jej katodę. Anoda dio­ dy p-n wykonana jest z półprzewodnika typu .), tj. półprzewodnika o tzw. przewodnictwie dziurowym (do­ datnim, stąd litera p — positive), natomiast katoda diody wykonana jest z półprzewodnika typu n, tj. pół­ przewodnika o przewodnictwie elektronowym (ujem­ nym, stąd litera n — negative). 3. Symbol diody tunelowej przedstawia rys. k. Jest to odmiana diody półprzewodnikowej, która w pew­ nym zakresie napięć zachowuje się podobnie jak rezy­ stancja ujemna, w związku z czym dioda tunelowa może być użyta jako element generacyjny. Znajduje ona zastosowanie w generatorach przebiegów odkształ­ conych (multiwibratorach). a także może być użyta w układach generacji napięć sinusoidalnych. Dioda tu­ nelowa zwana jest również (od nazwiska japońskiego wynalazcy) diodą Esaki. 4. Symbol opornika faioelektryczncgo przedstawia rys. d. Opornik fotoelektryczny to taki element pół­ przewodnikowy. którego przewodność zależna jes: od natężenia padającego nań światła. Oporniki fotoelektryczne wykorzystywane są w odbiornikach telewi­ zyjnych do automatycznej regulacji jaskrawości obra­ zu w zależności od zewnętrznego oświetlenia ekranu, co ma na celu utrzymanie stałego kontrastu. 5. Symbol prostownika półprzewodnikowego przed­ stawia rys. f. Jest to najbardziej znany i najwcześniej stosowany symbol dla oznaczenia elemcn‘ u o jedne-kie-

runkowym przewodnictwie. Bardzo często symbol ten spotyka się w schematach tzw. prostownika Graetza. czyli prostownika mostkowego, w którym znajdują się odpowiednio włączone diody półprzewodnikowe. amperomierz

Schemat prostownika Graetza (strzałki obrazują kierunek przepływu prądu: jego dodatniej i ujemnej fali) 6 . Symbol termistora przedstawia rys. h. Niekiedy na schematach można również spotkać oznaczenie ter­ mistora w postaci pokazanej na rys. j. Termistor jest to taki element półprzewodnikowy, którego oporność (rezystancja) maleje wraz ze wzrostem temperatuiy; jest to zatem element o tzw. ujemnym współczynniku temperaturowym, czym różni się w sposób zasadniczy od opornika metalowego, w którym ten współczynnik jest dodatni, tzn. oporność jego rośnie wraz ze wzro­ stem temperatury. Termistory stosowane są w obwo­ dach żarzenia lamp odbiorników radiowych i telew i­ zyjnych w celu ich ochrony przed przepływem nad­ miernego prądu w chwili włączenia, 'wtedy bowiem termistor ma największą oporność.

7. Symbol tranzystora typu n -p -n przedstawia rys. a. Zasada działania tego tranzystora objaśniona jest w temacie zagadek pt. ..Diody, tranzystory, układy scalone'’. 8. Symbol tranzystora typu p-n-p przedstawia rys. e. Zasadę działania tego tranzystora wyjaśniono w grupie zagadek pt. ..Diody, tranzystory, układy scalo­ ne” .9 9 . Symbol waraktora przedstawia rys. c. Niekiedy spotyka się również oznaczenie podane na rys. I. Waraktor zwany jest również diodą pojemnościową. Jest to element półprzewodnikowy, którego pojemność ule­ ga zmianie w dość szerokich granicach pod wpływem

doprowadzonego napięcia. Dioda pojemnościowa, zwa­ na również niekiedy warikapem (od słów: variable capacitance), stosowana jest często jako element zastępu­ jący kondensator, np. w obwodzie rezonansowym. 10. Symbol warystora przedstawia rys. b. Warystor jest półprzewodnikowym elementem oporowym, o nie­ liniowej charakterystyce napięciowo-prądowej, tzn. ilu­ strującej nieproporcjonalną zależność między wartoś­ cią oporności a wartością przyłożonego napięcia. K rót­ ko mówiąc, przy małych napięciach oporność w ary­ stora jest duża, a przy dużych napięciach — mała. Warystory znajdują zastosowanie m.in. w odbiornikach telewizyjnych do regulacji punktu pracy lampy koń­ cowej odchylania poziomego.

32.

CO PR Z E D S TA W IA JĄ TE SC H EM ATY"

1. Uproszczony schemat głowicy magnetycznej. Jej głównym elementem jest elektromagnes z bardzo wą­ ską szczeliną powietrzną, w pobliżu której przesuwa się taśma magnetyczna. Głowica magnetyczna może pełnić w zasadzie trzy funkcje: może zapisywać sygna­ ły na taśmie, może je odczytywać albo też je kasować. Gdy głowica ma zapisać sygnał, to najpierw musi on być wzmocniony we wzmacniaczu elektronicznym, któ­ rego wyjście jest połączone poprzez transformator T z uzwojeniem głowicy G. Jeżeli głowica spełnia funkcje głowicy odczytującej, wówczas w je j uzwojeniu wzbu­ dzane są — wskutek przesuwania się taśmy magnety­ cznej z utrwalonym sygnałem — prądy indukcyjne. Prądy te są następnie wzmacniane we wzmacniaczu elektronicznym, którego wejście połączone jest po­ przez transformator T z uzwojeniem głowicy G. Jeżeli zaś głowica spełnia funkcje głowicy kasującej, wów­ czas do pierwotnego uzwojenia transformatora T pod­ łączony jest generator sygnału kasującego. Głowice magnetyczne znajdują zastosowanie w magnetofonach, magnetowidach, elektronicznych maszynach cyfrowych, urządzeniach telemetrycznych itp. 2. Schemat ideowy autodyny. Jest to układ radio­ wego odbiornika reakcyjnego, przeznaczonego do od­

bioru sygnałów modulowanych. Podstawowym ele­ mentem autodyny jest obwód antenowy sprzężony in­ dukcyjnie z obwodem siatkowym L C i obwodem ano­ dowym L a i, oczywiście, wzmacniająca lampa elektro­ nowa. Autodyna, wytwarza drgania własne, wskutek czego spełnia jednocześnie funkcje generatora lokal­ nego (heterodyny) i detektora siatkowego, umożliwia­ jąc odbiór modulowanych sygnałów radiowych. Auto­ dyna stanowi stopień wejściowy odbiornika radiowego o tzw. wzmocnieniu bezpośrednim. 3. Schemat filtru pasmowego. Jest to filtr, który — dzięki odpowiednio dobranym pojemnościom Ci i C 2 oraz indukcyjnościom L i i L 2 — przepuszcza prądy elektryczne w paśmie częstotliwości ograniczonym przez dwie częstotliwości rezonansowe fi i U z których jedna jest częstotliwością rezonansową obwodu szere­ gowego C1L 1, a druga — częstotliwością rezonansową obwodu równoległego C2L 2. Prądy o innych częstotli­ wościach są tłumione. Filtry pasmowe stosowane są w odbiornikach radiowych i telewizyjnych w tzw. stop­ niach pośredniej częstotliwości, a także w urządzeniach telefonii nośnej, telegrafii akustycznej i urządzeniach telemetrycznych. 4. Schemat przekaźnika fotoelektrycznego. Jest to układ reagujący na zwiększanie lub zmniejszanie na­ tężenia oświetlenia. Układ przekaźnika składa się z komórki fotoelektrycznej F, lampy elektronowej i prze­ kaźnika elektromagnetycznego P. Jeżeli układ reaguje na wzrost natężenia oświetlenia, wówczas w obwodzie anodowym lampy elektronowej pojawia się wzmocnio­ ny sygnał prądowy, który powoduje zadziałanie prze­ kaźnika P i zwarcie styków p. Jeżeli natomiast układ reaguje na zmniejszenie natężenia oświetlenia, w ów ­ czas zanikający prąd fotoelektryczny powoduje zablo­ kowanie lampy i w rezultacie przekaźnik elektroma­ gnetyczny P zwalnia, wskutek czego styki rozwierają się. Przekaźniki fotoelektryczne są m.in. stosowane w automatach włączających i wyłączających oświetlenie uliczne w miastach. 5. Schemat tranzystorowego wzmacniacza przeciwsobnego. Jest to układ wzmacniający, w którym dwa tranzystory zostały połączone za pomocą dwóch trans­ formatorów — wejściowego i wyjściowego z wypro­ wadzonymi środkami uzwojeń — w taki sposób, że do baz obu tranzystorów doprowadzane są napięcia zmien­ ne o takiej samej amplitudzie, lecz o przeciwnych fa~

zach. Zmienne napięcie wzmocnione wydziela się na uzwojeniu pierwotnym transformatora wyjściowego, do którego doprowadzono kolektory obu tranzystorów'. Zaletą wzmacniacza przeciwsobnego jest to, że daje on mniejsze zniekształcenia nieliniowe sygnałów' wzma­ cnianych. 6 . Schemat kryształkowego odbiornika radiowego. Odbiorniki takie były powszechnie stosowane przed wprowadzeniem odbiorników lampowych. Rolę detek­ tora i wzmacniacza sygnałów elektromagnetycznych w takim odbiorniku spełniała dioda, zwana kryształkiem (galeną). Sygnał do detektora doprowadzano z obwo­ du rezonansowego LC sprzężonego z anteną A. Odbiór odbywał się na słuchawki.

7. Schemat wtórnika katodowego. Jest to jednolampowy wzmacniacz oporowy o całkowitym ujemnym sprzężeniu zwrotnym, a więc jest to wzmacniacz, któ­ ry daje wzmocnienie napięciowe mniejsze od jedności, ale przy tym ma duże wzmocnienie mocy. Ujemne sprzężenie zwrotne jest realizowane za pomocą rezy­ stora Rk włączonego w obwód katody lampy elektro­ nowej. Nazwa układu wywodzi się stąd, że napięcie wyjściowe powtarza fazę napięcia wejściowego. G łów ­ ną zaletą wtórnika katodowego jest zapewnienie ma­ łej rezystancji wyjściowej, co w licznych przypadkach ułatwia dopasowanie układu wzmacniającego do pa­ rametrów urządzenia, z którym dany wzmacniacz współpracuje. 8. Schemat ogranicznika diodowego. Jest to układ ograniczający amplitudę zmiennego sygnału wejścio­ wego ui od góry i od dołu do żądanej wartości u,. Jest to realizowane za pomocą dwóch przeciwsobnie w łą­ czonych diod Dj i Dj, z którymi szeregowo włączone są polaryzujące źródła prądu tli i U2.9

9. Schemat układu koniunkcji. Jest to elektronicz­ ny układ tranzystorowy stosowany w technice elektro­ nicznych maszyn liczących. Służy do realizowania ope­ racji mnożenia logicznego, czyli tzw. koniunkcji, lub inaczej funkcji logicznej „ i”. Układ ma dwa wejścia A i B i jedno wyjście. Działanie układu polega na tym. że sygnał na wyjściu pojawia się jedynie wtedy, gdy do obu wejść sygnały doprowadzone zostaną jednocze­ śnie. Układ koniunkcji może być zbudowany nie tylko na tranzystorach, ale również na lampach elektrono­ wych, diodach lub rdzeniach ferrytowych.

10. Schemat rozgałęźnika. Jest to typowy układ te­ letransmisyjny stosowany w celu przejścia z jednoto­ rowego na dwutorowy układ przesyłania sygnałów te­ lekomunikacyjnych. Składa się z transformatora T z odpowiednio wykonanym uzwojeniem oraz równoważ­ nika R, którego zadanie polega na równoważeniu re­ zystancji wejściowej toru przesyłowego.

__

33.

U ZU PE ŁN IA M Y SCHEMAT O D BIO RNIKA RADIOWEGO

1. Kondensator o zmiennej pojemności (c) ze wzglę­ du na spełniane funkcje — dostrojenie odbiornika do odbieranej fali — może być wstawiony tylko w m iej­ sce oznaczone na schemacie cyfrą 1 . 2. Antena d, jako element wyławiający energię elektromagnetyczną z otaczającej przestrzeni, może być wstawiona tylko w miejsce oznaczone na schema­ cie cyfrą 2. Wstawienie jej w alternatywne miejsce, oznaczone na schemacie cyfrą 3. nie miałoby sensu, bowiem nie byłoby możliwości dostrojenia anteny do odbieranego sygnału. 3. Uziemienie / powinno być wstawione w miejsce oznaczone na schemacie cyfrą 3. Alternatywne umie­ szczenie elementu f w miejscu oznaczonym na sche­ macie cyfrą 2 nie miałoby sensu, bowiem wtedy nie można byłoby odbierać sygnałów — obwód rezonanso­ wy byłby zwarty dla prądów w ielkiej częstotliwości sygnału radiowego. 4. Transformator wielkiej częstotliwości g należy wstawić w miejsce oznaczone na schemacie cyfrą 4. 5. Połączenie przewodów (a) powinno być wstawio­ ne w miejsce oznaczone na schemacie cyfrą 5. A lter­ natywą byłoby wstawienie elementu a w miejsce ozna­ czone na schemacie cyfrą 6 , ale tam nie miałoby to sensu. 6 . Tranzystor e może być wstawiony tylko w jedno miejsce oznaczone cyfrą 6 . Stanowi on bowiem bra­ kujące ogniwo w ciągu trzech stopni wzmacniacza ma­ łej częstotliwości.

13 — 500 zagadek z elektroniki

193

7. Rezystor (opornik) i powinien znaleźć się scu oznaczonym cyfrą 7. Alternatywą byłoby czenie tego rezystora w miejscu oznaczonym ale wtedy byłyby trudności ze znalezieniem dla elementu j.

w m iej­ umiesz­ cyfrą 8, miejsca

8. Głośnik elektrodynamiczny (j) powinien być umieszczony w miejscu oznaczonym na schemacie cy­ frą 8. Nie może on być poza tym umieszczony w in­ nym miejscu, np. w miejscu oznaczonym cyfrą 7, po­ nieważ wtedy nie byłoby wykorzystane wzmocnienie dwóch ostatnich, licząc od końca, stopni wzmocnienia.

9. Kondensator elektrolityczny (h) powinien być umieszczony w miejscu oznaczonym cyfrą 9, bowiem jego głównym przeznaczeniem jest blokowanie baterii dla prądów o częstotliwości akustycznej. Stanowi on zatem rodzaj filtru, który nie dopuszcza do baterii prądów zmiennych, eliminując wskutek tego niepożą­ dane sprzężenia zwrotne powstające między stopniami wzmocnienia za pośrednictwem źródła zasilania. 10. Wyłącznik jednobiegunowy (b) powinien być wstawiony w miejsce oznaczone cyfrą 10. Warto zw ró­ cić uwagę, że nie może on być wstawiony w żadne in­ ne miejsce, mimo że miejsc takich jest kilka (np. 1 , 7, 8 i 9), ponieważ w żadnym z tych miejsc nie speł­ niałby on swego podstawowego zadania, tj. nie w yłą­ czałby baterii zasilającej układ odbiornika.

34.

O D BIO RNIK T E LE W IZY JN Y

1. Detektor w izji, to układ oznaczony na schemacie literą C. 2. Zasilacz wysokiego napięcia, to układ H. 3. Głowica w ielkiej częstotliwości, to układ A. 4. Wzmacniacz wizji, to układ oznaczony literą D. 5. Układ odchylania poziomego oznaczono literą J. 6 . Wzmacniacz pośredniej częstotliwości, to układ B.

7. Układ synchronizacji oznaczono literą I. 8. Układ odchylania pionowego oznaczono literą G.

9. Wzmacniacz małej częstotliwości, to układ E. 10. Układ automatycznej regulacji wzmocnienia oznaczono literą F. A teraz kilka słów o tym, jak współpracują ze so­ bą poszczególne układy odbiornika telewizyjnego. Sygnał telewizyjny odbierany jest za pomocą an­ teny i doprowadzany do układu głowicy w ielkiej czę­ stotliwości (A ), która znajduje się na wejściu odbior­ nika. Głowica jest skomplikowanym układem elektro­ nicznym, w którym realizuje się trzy podstawowe funkcje: 1 ) wydziela się sygnał pożądanej stacji, na­ stawiając przełącznik na właściwy kanał; 2 ) wzmacnia się wstępnie odebrany i wydzielony sygnał telew izyj­ ny; 3) dokonuje się przemiany wielkiej częstotliwości odebranego sygnału w tzw. częstotliwość pośrednią. Otrzymany na wyjściu układu A sygnał pośredniej częstotliwości przechodzi do wzmacniacza pośredniej częstotliwości (B), w którym odbywa się zasadnicze wzmocnienie sygnału telewizyjnego. Następnie ten wzmocniony sygnał przechodzi do układu detektora wizji (C), gdzie dokonuje się detekcji, tj. wydzielenia z sygnału pośredniej częstotliwości, sygnału takiego, jaki był otrzymany na wyjściu nadawczej lampy tele­ wizyjnej w studio telewizyjnym. Z kolei sygnał w izji wzmacniany jest do odpowied­ niej wartości w e wzmacniaczu w izji (D), gdzie nastę­ puje jego rozdzielenie na trzy elementy składowe: 1 ) sygnał pośredniej częstotliwości fonii (dźwięku), któ­ ry doprowadzany jest do wzmacniacza małej często­ tliwości (£); 2 ) sygnał w izji, który doprowadzany jest do kineskopu; 3) sygnał pomocniczy, który kierowany jest równolegle do dwóch układów: układu synchroni­ zacji (/) oraz układu automatycznej regulacji wzmoc­ nienia (F). Po przekształceniach dokonanych we wzmacniaczu częstotliwości różnicowej i detektorze modulacji czę­ stotliwości, które to układy nie zostały przedstawione na rysunku, sygnał przychodzi do układu wzmacnia­ cza małej częstotliwości i po wzmocnieniu doprowa­ dzony jest do głośnika, gdzie odtwarzany jest w po­ staci dźwięku towarzyszącego obrazowi oglądanemu na ekranie kineskopu. Oglądanie na ekranie kineskopu obrazu ruchomego jest możliwe dzięki układowi synchronizacji (I),

w którym z sygnału w izji, przychodzącego ze wzma­ cniacza w izji (D), wydziela się tzw. impulsy synchro­ nizujące. Impulsy te zostają rozdzielone na impulsy synchronizacji poziomej i impulsy synchronizacji pio­ nowej. Służą one następnie do uruchamiania odpowie­ dnio generatora układu odchylania poziomego (J) oraz generatora odchylania pionowego (G). Pod wpływem napięć wytwarzanych przez te generatory na ekranie kineskopu zostaje rozwinięty sygnał wizji, przychodzą­ cy do katody kineskopu; zmienny sygnał wizji modu­ luje strumień elektronów emitowanych przez katodę i w efekcie na ekranie kineskopu otrzymuje się obraz ruchomy. Należy dodać, że w układzie odchylania poziomego (J) wytwarzane są impulsy wysokiego napięcia, które uruchamiają zasilacz wysokiego napięcia (H); napię­ cie to potrzebne jest do przyspieszania strumienia ele­ ktronów lecących od katody do ekranu lampy kine­ skopowej. Ostatni wreszcie układ, to układ automatycznej re­ gulacji wzmocnionego sygnału w izji, przychodzącego ze wzmacniacza w izji (D). Rola układu automatycznej regulacji wzmocnienia (F ) polega na wywieraniu wpły­ wu na układ głowicy wielkiej częstotliwości (A ) oraz wzmacniacz pośredniej częstotliwości (B) w taki spo­ sób, że gdy wzrasta poziom odbieranego sygnału, w ów ­ czas układ automatycznej regulacji (F) powoduje jego zmniejszanie do określonej wielkości. Przeciwnie, jeżeli poziom sygnału odbieranego maleje, wówczas układ automatycznej regulacji wzmocnienia (F) wpływa na wzrost tego sygnału, oddziałując odpowiednio na ukła­ dy A i B. Oczywiście wszystkie wymienione układy w raz z kineskopem zasilane są z zasilacza niskiego napięcia, do którego podłącza się napięcie domowej sieci elektrycznej prądu zmiennego o częstotliwości 50 Hz i napięciu 220 V.

35.

s t a w ia

:*;

Di AON

1. Jeżeli do czasu wystąpienia tych objawów tele­ wizor był sprawny, to albo nie ma napięcia w sieci, albo przepalił się bezpiecznik w zasilaczu, wskutek cze­ go do układów telewizora nie dopływa prąd.

2. Objaw taki świadczy o uszkodzeniu powstałym w układzie wzmacniacza małej częstotliwości; może przepaliła się lampa w końcowym stopniu wzmocnie­ nia, a może uszkodził się głośnik. 3. Sprawa jest skomplikowana. Powodem może być uszkodzenie w układzie odchylania poziomego, ale mo­ że być również przepalony kineskop. 4. Objaw taki świadczy o uszkodzeniu generatora odchylania poziomego. 5. Jest to objaw świadczący o uszkodzeniu genera­ tora odchylania pionowego. 6. Objaw ten świadczy o uszkodzeniu powstałym w e wzmacniaczu w izji; może to być jakieś zwarcie lub uszkodzenie lampy elektronowej.

7. Jest to typowy objaw wskazujący na konieczność wymiany kineskopu. 8. Najczęściej jest to wywołane odbiciami spowo­ dowanymi niewłaściwym ustawieniem anteny.

9. Jest to typowy objaw mówiący o rozregulowaniu układu synchronizacji pionowej; należy ustawić syn­ chronizację za pomocą odpowiedniego pokrętła. 10. Objaw taki świadczy o spadku napięcia w sieci zasilającej. Jeżeli zjawisko to powtarza się systema­ tycznie, należy wyposażyć telewizor w stabilizator na­ pięcia.

36.

acz m

;