Винахід електромагніту зіграв велику роль в появі різних пристроїв в області електротехніки і радіотехніки. У телеграфному апараті перо, що записує сигнал на паперову стрічку, притискається електромагнітом. Мембрани телефонних трубок і навушників, які випромінюють звукові хвилі, коливаються електромагнітом. Різні процеси перемикання в автоматиці і телемеханіці проводяться спеціальними електромагнітними пристроями, званими реле.
Рис.1. Перший електричний дзвінок конструкції американського фізика Д. Генрі, 1831г.
Винаходу електромагніту передували ряд важливих відкриттів в області електрики, які пов'язані з іменами Ханса Крістіана Ерстеда (14.8.1777-9.03.1851), Домініка Франсуа Араго (26.02.1786-2.10.1853) і Андре Марі Ампера (22.01.1775-10.06.1836)
Перша конструкція електромагніту придатного для практичних цілей, зокрема, підковоподібного, була запропонована не відразу, а тільки через 5 років після появи робіт А.М Ампера. Це зробив англійський учений самоучка Вільям Стер-джен (William Sturgeon, 1783-1850). В. Стерджен цікавий для нас не тільки як винахідник підковоподібного електромагніту, але і тим, що знаменитий англійський фізик Джеймс Преськотт Джоуль був його учнем.
Перший сигнальний пристрій - електродзвінок, з'явився завдяки винаходу електромагніту. У радіоприймальних пристроях А.С.Попова, і не тільки його, що використалися для бездротової телеграфії, факт прийому радіохвиль фіксувався звуком дзвінка.
Рис.2 . Конструкція електричного дзвінка з самопереривником Вагнера, винайденим в 1837 році німецьким елетротехником І. Ф. Вагнером. Деталі самопереривника: AA - електромагніт, B - якір, C - плоска пружина, F - пружинистий контакт, H - вістря контакту F
В 1831 році американським фізиком Джозефом Генрі була зроблена одна з перших спроб в реалізації ідеї електромагнітного телеграфу, в приймальній частині якого використовувалася проста конструкція електродзвінка. Електродзвінок складався з настільного дзвоника і насадженого на вертикально закріплену голку сталевого прутка завдовжки 250 мм. Пруток, завдяки такому пристрою вузла кріплення, міг вільно повертатися в горизонтальній площині, коли один його кінець притягувався електромагнітом, у разі появи електричного сигналу в телеграфній лінії. У цей момент інший кінець прутка ударяв по дзвонику і лунав дзвін, мал. 1.
Перший електричний дзвінок харчувався від джерела постійного струму і представляв звичайний електромагніт, до якого притягувався молоточок що ударяв по дзвонику, коли натискали на кнопку. Щоб такий дзвінок дзвенів, необхідно було періодично натискати на кнопку, що було дуже незручне. В принципі такий дзвінок не створював знайому нам нині виводь трелі, а його звук скоріше нагадував своєрідний стукіт.
.
Електричний дзвінок почав видавати виводь трелі тільки після винаходу самопереривника Вагнера, названого по прізвищу його винахідника. Цей пристрій дозволяв швидко розмикати і замикати струм в ланцюзі дзвінка і тим самим додавати йому неповторне звучання, мал. 2. . Німецький електротехнік Іоганн Пилип Вагнер (24. 01. 1799-8. 01. 1879) представив свій винахід Франкфуртському фізичному суспільству 25 лютого 1837 року.
Він виявився автором одного з найпоширеніших не тільки в електротехніці, але і радіотехніці винаходу - електромагнітного молоткастого переривника струму (інші назви: самопереривник Вагнера і Неферовській молоточок), що існує і понині в електричних дзвінках, що харчуються від джерела постійного струму. Вагнеровській молоточок з'явився, надалі, важливим складником в конструкції знаменитої котушки Р. Румкорфа. На зорі радіотехніки, за допомогою цієї котушки, створювалися штучні радіохвилі, мал. 3.
Рис.3. Конструкція (а) і схема (б) котушки Г. Румкорфа з самопереривником Вагнера.
Поява електричного дзвінка з електромагнітним молоткастим переривником струму стала ще одним кроком до створення пристрою, який став елементом майбутньої системи радіозв'язку, що становив. Йдеться про зумер - пристрій, який нагадує звичайний дзвінок, але без дзвоника і молоточка. Зумер -это електромагнітний прилад-переривник, що перетворює постійний струм на переривистий або змінний. Під час роботи він видає звук, що тріщить або дзижчить. Іноді зумер називають пищиком, оскільки за допомогою його можна отримати звук високого тону. Коливання в зумері обумовлені наявністю переривистого контакту. При підключенні до нього джерела постійного струму, електромагніт притягає якір.
У момент тяжіння якоря розривається контакт і магніт перестає притягати якір. Якір повертається в початкове положення і контакт замикається. Електромагніт знову притягає якір до сердечника котушки. Із-за поперемінного включення і виключення струму електромагніту відбувається вібрація якоря.
.
В простому випадку, зумер складається з котушки з сердечником, електромагніту і контактного регулюючого пристрою, за допомогою якого можна встановлювати необхідну частоту тону зумера. Зумер знайшов застосування в радіотехніці для вимірювання місткості конденсаторів, індуктивності котушки, довжини хвилі, відшукання чутливих точок детектора, він замінив дзвінок в деяких системах телефонних апаратів і т.д.
Рис.4. Принципова схема дзвінка пробника фірми Ducrete. 1902 р.
По суті це був генератор коливань звукової і високої частот, що не містить ні електронних ламп, ні транзисторів. У 1902 році фірма Ducretet випускала пробника для перевірки чутливості радіоприймачів, який поставлявся для російської військово-електричної школи. У школі приладом користувалися при перевірці чутливості апаратів приймальних військових радіостанцій. Пробника був звичайний електричний дзвінок з антеною, прикріпленою до одного з контактів переривника, рис.4.
В дотранзісторную епоху зумер мав широке розповсюдження в радіовимірах і блоках живлення переносної і пересувної радіоапаратури. Нижче (рис.5.) приведена схема вимірника місткості конденсатора з використанням зумера. У цій схемі зумер виконував роль звукового генератора. Також представлена схема (рис.6) системи любительського радіотелеграфу, передавач якої побудований з використанням зумера. Відмітимо, що в сучасній системі умовно-графічних позначеннях на радіоелектронних схемах є умовне позначення зумера. Зумер позначається у вигляді півкола з висновками, приєднаними до його круглої частини.
Рис.5. Принципова схема вимірника місткості конденсатора з використанням зумера. 1926 р.
Рис.6. Принципова схема любительського радіотелеграфу. 1924 р.
Вітчизняною промисловістю випускалися, аж до кінця 50-х років XX століття, так звані віброперетворювачі (вібраційний перетворювач). Віброперетворювач був електромеханічний апарат, який служив для перетворення низької напруги постійного струму в постійний струм вищої напруги. Ці пристрої використовувалися в блоках живлення автомобільних лампових радіоприймачів, а також для невеликих сільських радіовузлів. У конструкцію віброперетворювача входив вібратор (електромагніт з контактним переривником), що підвищує трансформатор, селеновий або ламповий випрямлячі.
Деталі вібратора поміщалися в невеликий металевий корпус у вигляді циліндра (мал. 7а). До однієї з підстав корпусу кріпився октальний ламповий цоколь, до якого припаювалися висновки від контактів і електромагніту (мал. 7б). Вібратор включався в схему віброперетворювача через лампову панельку, мал. 8. Такий пристрій дозволяв живити від накальной батареї (2,4 В або 6 В) не тільки нитки напруження ламп, але і анодні ланцюги радіоприймачів, підсилювачів, передавачів і т.д. Коефіцієнт корисної дії віброперетворювача складав 40. . . 70%.
Рис.7.Устройство вібратора (а) і схема распайки його висновків до ніжок октального лампового цоколя (б).
Зумер тривалий час (аж до середини 50-х років XX століття) залишався простим і найбільш поширеним пристроєм для отримання електромагнітних коливань. У зв'язку з цим, питання поставлене в заголовку статті є, звичайно, гіпотетичним, але не позбавленим підстав. Електропереривник Вагнера був малопотужним джерелом електромагнітних коливань. Могутнішим джерелом стала котушка Р. Румкорфа, винайдена через 5 років після появи електропереривника Вагнера. Електропереривник в конструкції котушки був одним з основних її елементів. Як відомо, Р.
Герц в своїх знаменитих дослідах за визначенням електромагнітних хвиль в просторі як радіопередавач використовував котушку Р. Румкорфа.
.
Виходячи з сказаного, можна зробити висновок, що якщо до дзвінка, що містить в конструкції електропереривник, приєднати певним чином антену, то електромагнітні коливання випромінюватимуться в навколишній простір. В результаті такої модернізації електродзвінка, виходить простий радіопередавач. Як же можна було б зафіксувати електромагнітні хвилі, що посилаються передавачем дзвінка в 1837 році?
Рис.8. Принципова схема віброперетворювача. 1954 р.
До цього часу було відомо, що іскра має електричну природу. Це довів ще Б.Франклин задовго до появи молоточка Вагнера. Про те, що блискавка або іскра є природними передавачами радіохвиль, відомо не було. На жаль, якого-небудь відповідного детектора радіохвиль тоді те ж не існувало.
Здатність поміщеного в скляну трубку металевого порошку ставати провідним під дією розряду що знаходиться поряд електростатичної машини, тобто в результаті появи іскри, була відкрита тільки в 1884 р. Онесті. Якби цей факт був відомий раннє, то тоді можливий винахід радіозв'язку відбулося набагато раніше за 1895 рік, а так довелося чекати ще 58 років.
Принципову можливість створення системи радіозв'язку на базі електродзвінків, з переривниками Вагнера, довели російські радіоаматори В. У. Солов'їв, К. Дубровский і Ф. С-ов' в 1912 році. Ця система радіозв'язку включала передавач і приймач, які були зібрані на базі електродзвінків Лекланше, що харчувалися від двох гальванічних елементів. Антени передавача і приймача представляли розрізний півхвильовий вібратор. Як його елементи використовувалися дві однакові по довжині металеві в'язальні спиці. Кінці спиць, розташовувалися на одній прямій на відстані 0,5 мм один від одного і кріпилися до дерев'яної дощечки, за допомогою гвинтів.
У антені передавача, кінці спиць створюючі зазор були загострені, тоді як в приймачі, вони були рівними. Перед збіркою антени приймача кінці спиць заздалегідь намагнічувалися. Кріплення проводилося подібно до антени передавача, але з урахуванням того, що антенний зазор утворювали кінці спиць з протилежними магнітними полюсами. Для приєднання антен до передавача і приймача використовувався довгий гнучкий дріт. Один кінець антени передавача під'єднувався до регулювального гвинта дзвінка, а інший - до рухомого його контакту з молоточком. Приймач дзвінка не містив кнопки і антена приєднувалася до "+" джерела живлення і регулювальному гвинту.
Можна було, звичайно, кнопку в приймачі не видаляти, а приєднати антену прямо паралельно її контактам.
.
Рис.9. Система радіозв'язку на основі електричних дзвінків з самопереривником Вагнера. 1912 р.
Перед передачею сигналу по радіохвилях, слід було розташувати антени на деякій відстані один від одного в одній горизонтальній площині і насипати в зазор антени приймача дуже дрібну залізну тирсу. Тирса перед насипанням знежирюється в розчині етилового ефіру, що використовується в медицині для наркозу. При цьому частина тирси прімагнічиваєтся до полюсів антени і утворює своєрідний місток. В результаті виходить проста конструкція когерера, відсутність якого в 1837 г і було однією з причин, яка не дозволила з'явитися системі радіозв'язку набагато раніше. Отже, система дзвінка радіозв'язку готова до роботи.
Після натиснення кнопки передавача в зазорі антени передавача з'являється крихітна іскорка, що приводить до утворення радіохвиль. Під дією радіохвиль, що утворилися, тирса в зазорі антени приймача стає провідною, що і приводить до спрацьовування дзвінка. Звук дзвінка сповіщає, що радіосигнал прийнятий. Для прийому повторного сигналу, слід було провести механічний струс тирси. Експерименти показали, що така система радіозв'язку працює на відстані декількох метрів і її дальність залежить від потужності дзвінка передавача.
В ув'язненні, на питання, поставлене в заголовку статті, чи міг радіозв'язок з'явитися ще в 1837, можна відповісти, перефразувавши відомий вислів англійського філософа XVII століття Френсиса Бекону "Ми зробили стільки, скільки знали".
Шлях від молоточка Вагнера до системи радіозв'язку А.С.Попова склав більше половини сторіччя. Для створення системи радіозв'язку в цей період часу не діставало знань про існування в просторі радіохвиль і ефекту впливу електричного розряду на металеву тирсу, який був відкритий пізніше. Незважаючи на це, винахід И.Ф.Вагнера став важливою ланкою, в цілому ланцюзі найважливіших винаходів і відкриттів, що привели до створення радіозв'язку.
0 Відгуків на “Історія радіо”
Залишити відгук