|
Практикум начинающих
ГИР
Прежде всего - что такое ГИР? Это простейший высокочастотный измерительный прибор, название которого слагается из начальных букв трех слов: гетеродинный индикатор резонанса. Гетеродинный - значит генерирующий колебания высокой частоты. Роль же индикатора в нем выполняет чувствительный магнитоэлектрический стрелочный прибор.
Принципиальная схема одного из возможных вариантов такого измерительного прибора изображена на рис 1.
Транзистор Т1 и колебательный контур L1C1 образуют генератор колебаний высокой частоты, подобный гетеродину радиовещательного супер-гетеродина. Частота генерируемых им колебаний определяется в основном индуктивностью катушки н емкостью конденсатора контура. Катушка контура выполняет также роль антенны, излучающей электромагнитную энергию.
Через резистор R1 на базу транзистора подается отрицательное напряжение смещения, обеспечивающее работу транзистора в режиме генерации. Резистор R2 - вспомогательный элемент: ом ограничивает ток коллекторной цепи до 8-10 мА и тем самым защищает транзистор от теплового пробоя.
Контурная катушка сменная. Это позволяет расширить диапазон частот генератора.
Диод Д1 и микроамперметр ИП1 совместно с переменным резистором R3 и конденсатором С3, подключенные к контуру L1C1, образуют простейший вольтметр переменного тока, выполняющий роль индикатора. Положительные полуволны колебаний в контуре, которым конденсатор СЗ не оказывает заметного сопротивления, открывают диод и через него замыкаются на "землю". Отрицательные же полуволны, для которых диод закрыт, идут через резистор R3 и микроамперметр, отклоняя его стрелку на некоторый угол.
Чувствительность вольтметра-индикатора регулируют переменным резистором R3: чем меньше его сопротивление, тем на больший угол отклоняется стрелка микроамперметра.
Приступайте к опытам. Транзистор. резисторы R1, R2 и конденсатор С1 смонтируйте непосредственно на контактных выводах ламповой панельки (рис. 2, а), предназначенной для радиолампы с октальным (восьмиштырьевым) цоколем. Панелька будет выполнять роль гнездовой части разъема Ш1, а роль штырьковой части разъема - пластмассовый цоколь от негодной радиолампы (рис. 2, б). Конденсатор переменной емкости, который может быть как с твердым, так и с воздушным диэлектриком, подключите к соответствующим выводам панельки с помощью коротких проводников. Вольтметр-индикатор будете монтировать позже.
Для генератора можно использовать любой маломощный высокочастотный транзистор структуры р-п-р (П401-П403, П416, П422, ГТ308 и т. д.) с коэффициентом Вст равным 50-60.
Контурная катушка генератора имеет такую же конструкцию, как магнитная антенна транзисторного приемника. Отрезок круглого ферритового стержня марки 400НН длиной 55-60 мм с одного конца запилите по окружности наждачным бруском, чтобы плотно вставить (с клеем БФ-2) его внутрь направляющего ключа цоколя радиолампы (рис. 2, б). Для катушки склейте из тонкой бумаги каркас, который бы с трением можно было перемещать по стержню Всего катушка должна содержать 150 витков провода ПЭВ-1 0,12, намотанных внавал пятью секциями по 30 витков в каждой секции. Отвод, идущий к эмиттеру транзистора, сделайте от 30-35 витка, считая от "заземленного" конца катушки. Выводы и отвод припаяйте к штырькам соответствующих гнезд ламповой панельки.
Проверьте все соединения - нет ли ошибок. В коллекторную цепь транзистора включите миллиамперметр. Подключите источник питания напряжением 9 В (две батареи 3336Л, соединенные последовательно, или выпрямитель с таким же выходным напряжением). Ротор контурного конденсатора поставьте в положение средней емкости, а резистор R2 подберите такого номинала, чтобы ток коллекторной цепи транзистора был в пределах 1,5-2 мА. После этого коснитесь пальцем базового вывода транзистора. При этом коллекторный ток должен несколько увеличиться - признак срыва генерации.
Если ошибок в монтаже и нарушения контактов нет, то причиной отсутствия генерации может быть неисправный транзистор или малое число витков в нижней (по схеме) секции контурной катушки. Транзистор можно заменить другим, а секцию катушки увеличить до 45-50 витков.
Теперь вам потребуется радиовещательный приемник с градуированной шкалой. Поставьте ротор контурного конденсатора генератора в положение максимальной емкости и поднесите генератор к приемнику. Включите диапазон длинных волн и плавно изменяйте настройку приемника. Где-то в районе наиболее коротковолнового участка диапазона в громкоговоритель приемника появится шипящий звук, возможно со свистом или фоном переменного тока, напоминающий звук в момент настройки на радиостанцию во время короткого перерыва в программе передач. Это сигнал генератора. Пощелкайте по панельке генератора паль-цем - щелчки будут слышны и в громкоговорителе. Это как бы модулированный сигнал генератора.
Запишите частоту настройки приемника. Затем установите минимальную емкость контурного конденсатора, приемник переключите на диапазон средних волн и также настройте его на сигнал генератора. Так по шкале приемника вы определите наи-большую частоту генератора.
О чем говорят эти опыты? О том, что ГИР может выполнять роль измерительного генератора при настройке высокочастотного тракта приемника. Надо только отградуировать его шкалу в частотах излучаемых сигналов.
Теперь займитесь вольтметром. Для него лучше всего подойдет микроамперметр типа М592 на ток Iи 50-100 мкА. Диод (любой точечный), переменный резистор R3 и конденсатор С3 можно смонтировать на пластине из картона, укрепив ее на зажимах микроамперметра.
Движок переменного резистора поставьте в крайнее верхнее (по схеме) положение н подключите вольтметр-индикатор к контуру генератора. Стрелка прибора тут же отклонится от нулевой отметки шкалы, фиксируя высокочастотное напряжение на контуре генератора. Переменным резистором установите стрелку индикатора на середину шкалы и, наблюдая за ней, коснитесь рукой катушки генератора. При этом стрелка должна немного отклониться в сторону нудя, показывая тем самым уменьшение амплитуды колебаний генератора. Это явление и используется для измерения ГИРом резонансной частоты колебательных контуров.
Проведите следующий опыт. Из такой же катушки индуктивности, как катушка генератора (то же с ферритовым стержнем), и конденсатора емкостью 150-200 пФ составьте замкнутый колебательный контур. Разместите катушку этого контура возле контурной катушки генератора и плавно вращайте ось конденсатора переменной емкости. При какой-то емкости этого конденсатора стрелка индикатора немного, но резко, как бы дрогнув, отклонится влево. Включите в исследуемый контур другой конденсатор меньшей емкости н повторите опыт. Теперь индикатор будет фиксировать небольшой спад амплитуды колебаний в контуре генератора при другом положении ручки конденсатора переменной емкости.
Эти опыты позволяют сделать вывод: если шкала контурного конденсатора генератора отградуирована в частотах электрических колебаний, по ней можно определять резонансные частоты исследуемых колебательных контуров. Но, разумеется, только тех из них. резонансные частоты которых перекрывает контур генератора ГИР.
В чем сущность такого метода измерений? При настройке контуров в резонанс исследуемый контур поглощает, "отсасывает" из контура генератора часть энергии. В это время амплитуда колебаний в контуре генератора несколько уменьшается, что и регистрирует индикатор.
Как любой другой измерительный прибор, ГИР должен иметь законченную и удобную конструкцию. Надо, кроме того, сделать дополнительные контурные катушки, расширяющие диапазон генерируемых колебаний, отградуировать шкалу.
Возможная конструкция ГИРа показана на рис. 3. Корпус и крышка, имеющие П-образную форму, согнуты нз пластин листового дюралюминия или жести толщиной 0,3-0,5 мм. На передней стенке корпуса укреплена ламповая панелька, на задней - регулятор чувствительности индикатора и двухполюсная штепсельная колодка для подключения источника питания. Контурный конденсатор снабжен трехдиапазонной шкалой - по числу сменных катушек. С микроамперметром типа М592 размеры корпуса могут быть
120х70х50 мм.
Для индикатора можно также использовать измерительный прибор на ток до 500 мкА- 1 мА. Повысить же чувствительность индикатора можно введением в его выпрямитель второго диода (на рис. 4,а - диод Д2) и конденсатора емкостью 0,01- 0,02 мкФ (на рис. 4,а - С4) или добавлением усилительного каскада на низкочастотном транзисторе с коэффициентом Вст порядка 30-40 (рис. 4,б).
Однако роль индикатора может выполнять микроамперметр авометра. В таком случае корпус ГИРа делайте почти в два раза меньше по длине, а микроамперметр авометра соединяйте с переменным резистором и плюсовым проводником питания двумя изолированными проводниками.
С катушкой на ферритовом стержне, сделанной на этом Практикуме (рис. 2,б), и конденсатором с минимальной емкостью 5-6 и максимальной 350-380 пФ генератор ГИРа будет генерировать колебания частотой от 350-400 кГц до 1,3-1,4 МГц, то есть перекрывать конец высокочастотного участка длинноволнового радиовещательного диапазона, промежуточную частоту супергетеродинных приемников и значительную часть средневолнового диапазона. Для расширения диапазона в сторону более высоких частот, включая и частоты диапазона коротких волн, надо сделать еще две катушки. Намотайте их на полистироловых каркасах диаметром 7,8 мм с подстроечными сердечниками СЦР (каркасы фильтров промежуточной частоты телевизора "Рубин"). Одна из них, рассчитанная на частоты примерно от 1,3 до 4 МГц, должна содержать 115-120 витков провода ПЭВ-1 0,2-0,25 с отводом от 30-го витка, вторая, рассчитанная на поддиапазон частот 4-15 МГц,- 20 витков провода ПЭВ-1 0,5-0,6 с отводом от 6-7-го витка. Намотка однослойная, виток к витку. Каркасы катушек укрепите на таких же, как стержень первой катушки, цоколях ра-диоламп.
О градуировке шкалы ГИР и пользовании им как высокочастотным измерительным прибором поговорим на следующем Практикуме.
В. БОРИСОВ
"РАДИО" № 3, 1975 г., стр. 50-51
| |