Электроника для начинающих (2-е издание)

Высокочастотное электромагнитное излучение может распространяться на многие километры. Чтобы сделать радиопередатчик, я мог бы использовать таймер 555, работающий на частоте, предположим, 850 кГц, и пропустить этот сигнал через очень мощный усилитель к передающей вышке или просто подать на длинный отрезок провода. Если бы вам каким-либо образом удалось подавить все другие электромагнитные процессы в атмосфере, то вы смогли бы уловить мой сигнал и усилить его.

Приблизительно то же самое проделал Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi) в 1901 году, правда, для создания колебаний ему пришлось применить искровой разрядник, а не таймер 555. Его передачи были довольно примитивными, потому что различались лишь два состояния: включено или выключено. Такой передатчик способен отправить сообщения, использующие азбуку Морзе, и все. Маркони изображен на рис. 5.75.

Рис. 5.75. Гульельмо Маркони, первопроходец в исследовании радио (фотография взята с сайта Wikimedia Commons)

Пять лет спустя путем наложения низких частот на несущую волну высокой частоты был впервые передан настоящий аудиосигнал. Другими словами, звуковой сигнал был «прибавлен» к несущей частоте, чтобы ее энергия изменялась в соответствии с максимумами и минимумами аудиосигнала (рис. 5.76).

На приемной стороне колебательный контур из конденсатора с катушкой индуктивности выделял несущую частоту среди всех других сигналов. Номиналы конденсатора и катушки подбирались таким образом, чтобы их контур мог резонировать на частоте, равной несущей. Принципиальная схема показана на рис. 5.77, где конденсатор переменной емкости изображен символом конденсатора с наложенной на него стрелкой.

Несущая частота меняется так быстро, что головной телефон не способен воспроизвести эти изменения. Мембрана будет оставаться в среднем положении, совсем не производя звука. Диод решает эту проблему, срезая нижнюю половину сигнала и оставляя только положительные полупериоды напряжения. И хотя их амплитуда мала, а частота слишком велика, теперь все они перемещают диафрагму головного телефона в одном направлении, а при их усреднении приблизительно восстанавливается исходный звуковой сигнал (рис. 5.78).

Рис. 5.76. Использование несущей для передачи аудиосигнала

Рис. 5.77. Если к схеме детекторного приемника добавить конденсатор переменной емкости, то избирательность устройства возрастет

Когда во входную цепь приемника помимо катушки добавлен конденсатор, образуется колебательный контур. Если частота принимаемого сигнала совпадает с резонансной частотой контура (при правильно подобранных номиналах катушки и конденсатора), то амплитудно-модулированный сигнал, поступающий от радиопередатчика, выделяется на выходе цепи. Изменения амплитуды несущей соответствуют изменениям исходного звукового сигнала.

Вероятно, вам интересно, что же происходит с другими частотами, принимаемыми антенной? Низкие частоты проходят через катушку индуктивности к заземлению. Туда же направляются и высокие, но через конденсатор. Они просто отфильтровываются и не проходят на выход.

Рис. 5.78. Преобразование сигналов в АМ-радиоприемнике

К радиовещанию с амплитудной модуляцией относят диапазон волн с несущей частотой от 300 кГц до 3 МГц. Многие другие частоты выделены для иных целей, например для радиолюбительской связи. Сдав несложный экзамен по радиолюбительской связи, а также имея соответствующее оборудование и хорошо расположенную антенну, вы сможете напрямую общаться с людьми из самых разных мест, не полагаясь на какие-либо коммуникационные сети.

Эксперимент 32. Объединение аппаратных средств и программного обеспечения

Я полагаю, что многие читатели этой книги – а возможно, большинство – уже слышали о среде Arduino. Проделав три последующих эксперимента, вы узнаете, как настроить среду Arduino, а затем самостоятельно создавать для нее программы, вместо того чтобы скачивать приложения, найденные в онлайн-источниках.

Что вам понадобится

• Плата Arduino Uno или совместимый аналог (1 шт.)

• USB-кабель с разъемами типа А и В на противоположных концах (1 шт.)

• ПК или ноутбук со свободным USB-портом (1 шт.)

• Стандартный светодиод (1 шт.)

Определения

Микроконтроллер – это микросхема, которая работает как маленький компьютер. Вы пишете программу, содержащую инструкции, которые понимает микроконтроллер, а затем копируете их в определенную область памяти микросхемы. Эта память энергонезависимая – ее содержимое сохраняется даже при отключении питания.