Радиолюбительство – что это такое?
Юрий Всеволодович Ревич
Занимательная электроника
Ревич Юрий Вселоводович
«Занимательная электроника»
Издание третье
К читателю
Как известно, каждый сходит с ума по‑своему. Есть люди, сдвинутые на собирании спичечных этикеток или монет, есть те, кто прыгает с парашютом, лазает по городской канализации или спускается на плотах по горным рекам Северного Урала и Сибири. Одна из самых распространенных разновидностей подобных психических сдвигов – радиолюбительство.
Когда‑то радиолюбители были действительно только «любителями радио» – просто потому, что в 20‑30‑х годах XX века, когда появились первые энтузиасты, кроме радиоэлектроники, почти никакой другой электроники не существовало. О, в те времена это было жутко престижное хобби! Это сейчас мы, не успев привыкнуть к магнитолам в каждом автомобиле и двум‑трем телевизорам в каждой квартире, как незаметно для себя оказались в мире глобальных электронных коммуникаций.
А тогда сама возможность слушать кого‑то с другого конца Земли казалась чудом, магическим действием. Даже настройка на нужную станцию простого домашнего приемника, ставшего к тридцатым годам уже довольно обычным атрибутом не только в богатой Америке, но и в СССР, поначалу вызывала не меньше вопросов, чем сейчас установка Windows на персональный компьютер.
Но довольно быстро – начиная с 1940‑х годов – электроника стала «широко простирать руки свои в дела человеческие». Термин «радиолюбительство» сохранился и по сей день, но под ним стали понимать уже отнюдь не только увлечение радиопередатчиками и приемниками. Первым делом выделилась в отдельное направление звукозапись и все с ней связанное: различные усилители, эквалайзеры, акустические устройства. Затем электроника вторглась в электротехнику и управление разными механизмами. Потом начался компьютерный бум, и стало модным все, связанное с информационными технологиями (вообще‑то в них, по справедливости, следовало бы включить и радио с телевидением). Заметим, что в развитии ИТ‑отрасли любители сыграли не последнюю роль – так, из увлечения Стива Возняка конструированием игровых приставок выросла компания Apple , теперь одна из самых известных и дорогих компаний мира. А из сообщества любителей программирования родилось течение «открытых исходников» (Open Source ), в существенной мере определяющее ландшафт современного ИТ‑мира.
|
|
|
В результате первоначально единая наука о применении электричества в технике разделилась на множество течений, значительная часть которых уже к собственно электричеству имеет лишь косвенное отношение. Выдающийся советский ученый Сергей Алексеевич Лебедев, один из создателей отечественной компьютерной промышленности, начинал с проектирования устойчивых энергосистем (т. е. с чисто электротехнических задач), а к концу своей творческой деятельности занимался уже проблемами операционных систем для сверхмощных вычислительных комплексов.
|
|
|
* * *
В настоящее время не более одной пятой части объема журнала «Радио», выходящего в нашей стране с 1924 года, посвящено именно радио. Следовало бы придумать иное название, но слово «радиолюбитель» прижилось и ныне означает любого, кто увлекается электроникой. Правда, так только по‑русски – например, в английском языке все иначе: в нем radio ham (или на жаргоне просто ham ) есть только лишь «оператор любительской радиостанции», а для любителей электроники (amateurs electronics ) вообще нет никакого специального термина. Только не думайте, что в Англии или в Штатах таких любителей вовcе нет, просто там это хобби традиционно имело несколько иной статус. В последние годы число таких amateurs на Западе растет опережающими темпами – возникли даже целые отрасли промышленности, выпускающие полуфабрикаты и конструкторы для любителей создания самых разных электронных изделий. Одним из самых ярких примеров может стать конструирование «интеллектуальных» роботов – в быту, за пределами военных и промышленных сфер применения, примеры массово выпускающихся роботов пока еще можно пересчитать по пальцам. Зато любительских конструкций создано неисчислимое количество: по отдельным разновидностям «умных роботов» проводятся даже чемпионаты мира – совсем, как когда‑то по любительской радиосвязи.
|
|
|
* * *
Потому не удивляйтесь, что в этой книге, адресованной начинающим (и просто желающим повысить свою квалификацию) радиолюбителям, о радио вы вообще не прочтете ни слова. Зато довольно часто будут упомянуты компьютеры – по причинам, которые вы поймете, прочитав эту книгу. Так что же такое радиолюбительство?
Радиолюбительство – что это такое?
Чем отличается «электронное» устройство от «электрического»? Оба они используют электрическую энергию, однако электрическое устройство, как правило, не содержит никаких заумных штучек, вроде транзисторов или микросхем, – простейшим примером электрического (электротехнического) устройства в чистом виде является настольная лампа с выключателем. Но та же лампа, снабженная регулятором яркости или бесконтактным сенсорным выключателем, является уже устройством электронным. Электронными устройствами по сути стали и давно известные люминесцентные лампы – теперь во многие из них встроена довольно серьезная схема, управляющая запуском и свечением. А в таких сложных электротехнических устройствах, как, например, современные генераторы энергии или системы электропривода, электронную часть от электротехнической уже отделить невозможно.
|
|
|
Эту тенденцию легко проследить на примере эволюции автомобильных электросистем, где первоначально генератор электроэнергии совместно с электромеханическим регулятором и аккумулятором представлял собой отдельную вспомогательную систему, при выходе из строя которой автомобиль тем не менее можно было завести «ручкой» и заставить передвигаться. Нарастание количества электронных узлов в конце концов связало электротехнические компоненты (стартер, генератор, аккумулятор), электронные устройства (электронное зажигание, датчики, контроллеры, вплоть до бортового компьютера) и механические узлы (двигатель с трансмиссией) в неразрывное целое, где ни одна из систем не может функционировать без другой. А некоторые последние модели автомобилей высшего класса фактически уже ближе к роботам, а не к просто автомашинам, т. е. представляют собой сложнейший электронно‑программно‑механический агрегат (пример – модели «Вольво», оборудованные системой Drive Me ).
Занятие радиолюбительством в нашей стране некоторое время назад, в 1960‑1980‑е годы, было не просто модным, а очень модным. Этому способствовало много причин: и относительно высокий уровень технического образования, и бесплатный доступ к компонентам (да‑да, купить в свободной продаже что‑то электронное было очень сложно, а вот вынести с завода или из НИИ – всегда пожалуйста), и, наконец, то, что промышленность явно не справлялась с обеспечением потребности населения в «продвинутых» бытовых приборах, а качество тех, что выпускались, чаще всего, было ниже всякой критики. Дешевле, лучше и интереснее было сделать самому. Поэтому в те времена стать меломаном в смысле «любителем качественной звукозаписи» означало фактически, что человек был вынужден сам изучать азы электроники и браться за паяльник («махать паяльной косой», как любил выражаться один мой знакомый).
Положение, конечно, резко изменилось с приходом в страну дешевого и качественного ширпотреба с Запада и Востока, и теперь уже вряд ли кто будет самостоятельно изобретать, скажем, карманный плеер‑«дебильник». Но, как ни странно, радиолюбительство не только не погибло, но даже расцвело – прежде всего потому, что стали доступны, пусть и за деньги, практически любые, как импортные, так и отечественные компоненты, и, что немаловажно, исчерпывающая документация к ним – в 70‑е годы прошлого века какой‑нибудь «Справочник по транзисторам» сметали с прилавков со скоростью, которой могли бы позавидовать сами братья Стругацкие. Популярная сеть электронных супермаркетов «Чип и Дип», ориентированная в основном на радиолюбителей, недаром хвастается миллионом посетителей в год…
Мудрый римлянин Публий Корнелий Тацит в свое время промолвил: «Можно восхищаться древностью, но следовать нужно современности». Он был совершенно прав, но сам остался в веках именно благодаря своим историческим трудам. «Восхищение древностью» как ничто другое помогает «следовать современности». Например, если покопаться в истории науки и техники, то выясняется интересная вещь – почти все эпохальные изобретения и открытия делались дилетантами. Чаще всего это было обусловлено тем, что до них соответствующих направлений просто не существовало, и они вынуждены были все изобретать «с нуля». Крайний случай такого «любительства» – изобретение телеграфа Сэмюэлом Морзе (рис. 1), который вообще не имел никакого – даже самостоятельного – технического образования и до начала работы над телеграфом был признанным художником. Были и другие, не менее интересные случаи.
Рис. 1. Сэмюэл Морзе (Morse, Samuel F., 1791–1872), автопортрет, 1818 г.
В области электроники существует некая иерархия знаний, в которой неявно подразумевается, что при переходе от одной ступеньки к следующей знания предыдущего уровня усвоены в полной мере. Например, в радиолюбительской литературе четвертьвековой давности вы могли встретить подробнейшее описание принципов работы аналого‑цифровых преобразователей (АЦП), ибо их собирали из отдельных деталей, и без понимания их устройства такая работа просто не могла быть успешной. Сейчас АЦП всем доступны и в виде законченных микросхем, и в составе микроконтроллеров, управляются они программно, и, казалось бы, понимание принципов их функционирования уже никому не требуется – подавай нужные команды в соответствии с инструкцией, и все будет работать.
Это верно только на первый поверхностный взгляд. Никакие инструкции вам не заменят глубокого понимания принципов работы электронных компонентов. При условии, конечно, что вы хотите подойти к проектированию своих устройств творчески и что‑то изобрести самостоятельно, а не тупо скопировать готовую конструкцию. В последнем случае вам эта книга не потребуется – вполне достаточно сборников радиолюбительских схем, которые ныне доступны каждому через Интернет. Для особо ленивых многими фирмами выпускаются готовые конструкторы с подробной пошаговой инструкцией. Но вот как только вы захотите чужую схему приспособить к своим нуждам, модифицировать или хотя бы просто заменить детали более доступными и современными, без понимания принципов работы вы окажетесь в тупике.
Вообще говоря, без ряда фундаментальных знаний: от школьной физики до понимания того, как работают выходные каскады цифровых микросхем (а значит, и знания принципов работы транзисторов и других компонентов), – невозможно даже правильно подсоединить светодиод к микроконтроллеру. Можно скопировать чужое подключение, но никогда нет уверенности, что и сам автор схемы все сделал правильно. Развивая эту мысль, можно утверждать, что без знания закона Ома написать корректно работающую программу для микроконтроллера можно только случайно, и пусть это не покажется вам таким уж большим преувеличением.
Поэтому мы дадим совет, который может показаться несколько неожиданным. Но сначала попробуйте мысленно ответить на один вопрос, каким бы идиотским он вам ни показался: «Какова величина тока в комнатной розетке?» То, что этот вопрос – отнюдь не столь прост, как кажется, доказывают результаты ответов на него, полученные после опроса группы студентов одного технического вуза (по специальности, не связанной напрямую с электротехникой или электроникой), – из нескольких десятков опрошенных только двое смогли дать вразумительный ответ.
Итак, если вы, читатель, замялись с ответом или просто не уверены в нем, то вот обещанный совет, причем адресованный любому независимо от возраста, – прежде чем читать дальше, возьмите учебники физики за седьмой и восьмой классы и перечитайте главы, посвященные электричеству. Можете также захватить из девятого класса главу, посвященную строению атома. Еще лучше обратиться не к обычным школьным учебникам, а изучить соответствующие главы из учебника Г. С. Ландсберга [1], где то же самое изложено куда более увлекательно и подробно. Хотя ряд элементарных сведений и дается в первых главах книги, которую вы держите в руках, вам будет много легче читать ее дальше.
Как пользоваться книгой?
Несколько слов о том, как пользоваться книгой. Она рассчитана на тех, кто делает все своими руками и дома (поэтому, например, я не рекомендую компоненты для поверхностного монтажа – платы под них своими руками изготовить достаточно сложно, и еще труднее их отлаживать). Для тех, кто уже имеет известный опыт работы и оборудованную домашнюю лабораторию, первые главы можно пропустить, хотя главу 6 о транзисторах я все же прочитать рекомендую. Книга отличается от большинства имеющихся руководств тем, что почти все описанные в книге схемы подробно рассмотрены шаг за шагом, включая самые мелкие детали, – так, чтобы при повторении конструкции у вас не возникало вопросов, зачем нужен тот или иной резистор и почему его сопротивление именно такое.
Однако, чтобы вопросов действительно возникало как можно меньше, при чтении книги следует проверять все рассуждения и расчеты с карандашом и калькулятором[1]. В процессе чтения вам, вероятно, придется возвращаться к уже освоенным главам. Логика построения книги подчинена принципу постепенного усложнения конструкций, но в то же время широко используется метод опережающего изложения – скажем, операционные усилители и обратная связь подробно рассматриваются только в главе 12 , но примеры их использования вы сможете встретить уже в главах 9 и 10 . Опыт показывает, что такой прием очень способствует усвоению информации – уже немного знакомое легче изучать подробно, чем незнакомое вовсе. С другой стороны, не удивляйтесь, что звуковой усилитель подробно рассмотрен в главе 8 , а источник питания для него – только в следующей главе. Сведения из этих глав во многом пересекаются между собой, поэтому, прежде чем браться за реальный усилитель, вам придется прочесть обе главы.
Книга несамодостаточна – для того, чтобы повторить многие конструкции, вам потребуется дополнительный справочный материал, например, по разводке выводов транзисторов или иных компонентов, а для работы с последней частью книги, посвященной микроконтроллерам, обязательно нужно иметь фирменное описание микропроцессоров AVR и системы команд для них. Слава Богу, у нас теперь есть Интернет, так что можно и не забивать шкаф справочниками, но кое‑что, особенно по отечественным компонентам, все же потребуется иметь на полке – не будешь же лазить в Сеть за описанием каждого транзистора!
Не нужно рассматривать любую схему из этой книги или из других источников, как что‑то вроде текста из Библии, который никому не позволено изменять. Даже рекомендации производителей по включению того или иного компонента есть всего лишь рекомендации. Можно и нужно экспериментировать, изменяя параметры компонентов и подгоняя схему к своим условиям, нелишне и поспорить с автором, если то или иное решение кажется чересчур усложненным. Однако стоит делать это разумно – если вы замените в схеме генератора частоты тип времязадающего конденсатора с К73 на К50, то можете быть весьма удивлены результатами. То же самое может произойти, например, если вы, не глядя, замените рекомендуемый операционный усилитель МАХ474 похожим на него по выводам, но предназначенным совершенно для других целей МАХ473.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 186; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!