Электронные приборы. Электроника и свет

Электроника имеет дело с электрическими токами, циркулирующими в электронных лампах, электроннолучевых трубках, транзисторах, диодах и других элементах электронных цепей. Для решения конкретных задач отдельные электронные компоненты собирают в электрическую цепь и получают электронный прибор.

Мир все больше зависит от электронных приборов-идет ли речь о промышленности и торговле или о бытовой аппаратуре. Приборов множество, но число типов их компонентов невелико. Проектировщики современных электронных приборов предпочитают использовать полупроводниковые компоненты-интегральные схемы и транзисторы: они меньше по размерам, дешевле и надежнее электронных ламп (электровакуумных приборов). Исключение составляют приборы большой мощности, для которых еще не разработаны полупроводниковые эквиваленты. Транзистор - это самостоятельный электронный прибор, который вместе с конденсаторами и резисторами может быть соединен в электрическую цепь. В интегральной схеме все эти компоненты объединены в одном кристалле, представляющем собой пластинку полупроводника размером в несколько миллиметров.

Из множества применений электроники здесь описываются восемь приборов, демонстрирующих возможности электронной аппаратуры в целом.

Электроника и свет. Оптоэлектронными называют методы и приборы, сочетающие оптические и электрические методы обработки информации. Типичный пример оптоэлектронного устройства-счетчик продукции. Луч света, прерываемый движущимся по конвейеру изделием, создает световые импульсы, которые воспринимаются фотоэлементом; число импульсов регистрируется электронным способом.

Другим примером применения оптоэлектроники служит система дистанционной настройки телевизора [1], управляемая лучом света. Направляя луч света на специальные участки панели «светового управления» телевизора, можно регулировать звук, изменять контрастность изображения и переключаться с одной программы на другую.

В оптическом дистанционном настройщике мультивибратор [1] вырабатывает прямоугольные импульсы [2]; усиливаясь [4], они модулируют световой луч и образуют серию треугольных световых импульсов [5]. Фототранзистор [6] преобразует их в электрические сигналы, после усиления [7] изменяющие форму в триггере [8]. Эти квадратные импульсы управляют телевизором от ручки [3]

Около 20% современных фотоаппаратов снабжено оптоэлектронными схемами, в большинстве случаев предназначенными для контроля экспозиции [3].

Автоматический спуск затвора подбирает выдержку для хорошей фотоэлемент [1]. Электронная схема [Б], частью которой является элемент, управляет спуском затвора. В начальном положении фотоэлемент подключен к экспонометру [2], а перед съемкой автоматически переключается к цепи отсчета времени выдержки. Затвор [В] спускается электромагнитным

Такие устройства позволяют фотографу выбрать правильную выдержку при любой освещенности объекта съемки. Существуют системы, предотвращающие спуск затвора при недостаточной оснащённости. Обычно светочувствительным элементом служит сульфид кадмия. Его разрешающая способность (способность передавать мелкие детали объекта) сравнима с чувствительностью человеческого глаза и фотоэмульсии, а потому этот элемент-идеальное устройство для автоматического выбора выдержки и управления скоростью спуска затвора.

Электронные цифровые часы. Все электронные часы совершенно бесшумны. Они собираются на нескольких интегральных схемах и питаются переменным током, получая необходимые для их работы импульсы. Точность хода возрастает, если стабилизировать импульсы от кварцевого кристалла. Стабилизированные импульсы управляют включением специальных газоразрядных ламп с холодным катодом (лампы «Nixie»). Каждая такая лампа имеет набор катодов, выполненных в форме цифр от 0 до 9, и один анод. Электронная схема высвечивает нужные цифры и показывает время цифрами. Аналогичные типы цифровых табло используются в электронных счетчиках, в частности в счетчиках Гейгера и электростатических фотокопировальных машинах [4].

Один из цифровых индикаторов [А] представляет собой газоразрядную лампу „Nixie” [Б]. 10 катодов из тонкой проволоки выполнены в виде цифр 0-9; в каждый момент светится только тот катод, который подключен к цепи счета. Свечение возникает, когда между данным катодом и общим анодом приложено напряжение

Новейший способ указания времени использует табло на жидких кристаллах. В таких табло слой жидких кристаллов заключен между двумя параллельно расположенными стеклянными пластинками; перед табло или позади него помещен источник света. Если к стеклянным пластинкам приложить электрическое поле, то жидкий кристалл начнет мутнеть — на этом эффекте и основан способ образования изображений различных цифр. Подобного типа табло используются в микрокалькуляторах и цифровых часах.

Существуют два приспособления для розыска старинных монет или других ценных вещей, закопанных в земле. Одно из них-традиционная лопата, другое — металлоискатель [2]; последний издает отчетливо слышимый сигнал при приближении к металлическому предмету размером и массой с монету, находящемуся сравнительно неглубоко под землей. Большие по размеру и массе предметы могут быть обнаружены и на больших глубинах.

Металлоискатель действует по принципу использования разности частот двух сверхзвуковых сигналов. Частота одного сигнала определяется генератором, имеющим поисковую катушку (рамку); частота второго определяется элементами внутри металлоискателя.

Когда рамка удалена от металла, в наушниках прослушивается сигнал одного и того же тона. Вблизи металла тональность звучания изменяется, поскольку изменяется индуктивность рамки.

Защита от воров. Грабежи становятся все возрастающей угрозой для современной промышленности и торговли, и это вынуждает разрабатывать надежные устройства против воров. В деятельности экспертов-криминалистов электроника играет важнейшую роль. На ее основе постоянно разрабатываются новые методы и средства, позволяющие предотвратить или обнаружить преступления. Так, в ювелирном магазине [5] можно установить десять или более электронных устройств для предупреждения ограбления. При срабатывании любого устройства в ближайшем полицейском участке или в помещении частного сыскного агентства раздается сигнал тревоги. Современные электронные приборы посредством радиосигналов могут даже передавать патрульной машине изображения отпечатков пальцев и внешнего вида подозреваемого, а также его факсимиле.

Электронные «сторожи» многообразны. Электроды [1] сигнализируют «стекло разбито» по изменению емкости. За светом следят фототранзисторы [2]. Попытку вскрыть сейф выдаст изменение емкости конденсатора, который образован сейфом и проводящим ковриком над ним [3].

О взломе известит размыкание пары контактов [4]. Телепередатчик [5] видит вора. Электромагнитные датчики [6] заметят любые сотрясения. Мембраны [7] «чувствуют» сквозняк.

Ультрафиолетовый или инфракрасный луч, направленный системой зеркал на чувствительный фотоэлемент [8], охраняет коридор. Сигналы тревоги передаются внешним постам охраны [9] и полицейскому участку [10]. Переданные по радио [11], они принимаются патрульной машиной [12].