Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

В большинстве локаторов основа измерителя времени — электронно-лучевая трубка. Электронный луч быстро движется по экрану, и одновременно к трубке подводятся дубликаты обоих импульсов — посланного передатчиком и отраженного. Импульсы дважды отклоняют луч вверх, и, таким образом, на экране появляются два ярких выброса. Расстояние между ними как раз и зависит от времени путешествия сигнала: чем больше запаздывает отраженный сигнал, тем позже появится второй выброс на экране. В итоге расстояние между выбросами в определенном масштабе отображает расстояние до объекта. На этом же принципе работают и локаторы кругового обзора: их антенна точку за точкой прочерчивает пространство, и синхронно с ней движется луч на индикаторе, яркими пятнами отмечая все объекты, от которых отражается радиоволна.

Особая группа локаторов — допплеровские измерители скорости, их принцип действия легко понять, вспомнив, как меняется тон паровозного гудка, если поезд проносится мимо вас. Когда поезд приближается, тон высокий, затем он становится все ниже и совсем уже сильно понижается после того, как поезд прошел мимо и удаляется. Такое изменение тона как раз и называется эффектом Допплера, оно связано с тем, что приближающийся излучатель как бы сжимает звуковые волны впереди себя, расстояние между соседними «гребнями» уменьшается, они чаще попадают в ухо, и звук слышится более высоким. А когда поезд уходит, звуковые волны как бы растягиваются, расстояние между «гребнями» становится больше, а значит, частота слышимого звука ниже. Чем быстрее подходит или отходит поезд, тем больше изменяется частота в сравнении с частотой, какую давал бы неподвижный излучатель. А это значит, что по изменению частоты можно судить о скорости движения излучателя. В том числе, регистрируя частоту радиосигнала, отраженного от Земли, и сравнивая ее с истинной частотой передатчика, бортовая аппаратура может определить скорость удаления космического аппарата. На этом же принципе, кстати, работают и радиолокационные измерители скорости автомобиля, которыми пользуются автоинспекторы.

Задача автомата Р-153;5 состоит в том, чтобы увеличивать скорость ракеты по мере набора высоты. Вот как в нашей схеме решается эта задача. Локатор-высотомер и локатор, измеряющий скорость через многих посредников, воздействуют на управляющее устройство УУ, которое как раз и управляет тягой реактивного двигателя — если скорость недостаточна, то управляющее устройство увеличивает тягу, и скорость растет, а если скорость почему-либо окажется чрезмерной, то управляющее устройство уменьшит тягу, и скорость станет меньше. Идеальная ситуация такая — ракета поднимается, и управляющее устройство по мере набора высоты увеличивает скорость именно на столько, на сколько это требуется. Не больше и не меньше.

Управляющее устройство непосредственно связано с двумя контурами L'C' и L" C", на которые после разных преобразований приходят сигналы от обоих локаторов. Один из этих контуров L'C' настроен на частоту 25 кГц, а другой контур L" C" — на частоту 15 кГц. С каждого из контуров снимается переменное напряжение и выпрямляется диодом Д' или Д". Причем у каждого контура свой персональный диод — у контура L'C' диод Д', а у контура L" C" — диод Д". А нагрузка у диодов общая — это резистор R_н. Включены диоды так, что они пропускают свой выпрямленный ток через R_н в разных направлениях: для конкретного размещения деталей на рисунке Р-153; 5 ток I', который проходит через Д', пройдет через R_н слева направо, а ток I", который проходит через Д", пройдет через R_н справа налево. И конечно, эти токи создадут на R_н напряжение разной полярности: если по R_н пойдет ток I', то в точке а относительно заземленной точки б будет «плюс», а если через R_н пойдет I", то полярность напряжения окажется обратной и в точке а относительно б будет «минус».

Напряжение на R_н — главный продукт всей системы, это и есть управляющее напряжение U_yпр, которое воздействует на управляющее устройство УУ — если на УУ с точки а подается «минус», то управляющее устройство увеличивает тягу двигателя, а если «плюс» — уменьшает.

Посмотрим теперь, как формируется напряжение U_yпр, в каких случаях оно получается положительным, а в каких отрицательным.

Вернемся к контурам L'C' и L" C". Если на них действуют одинаковые по величине переменные напряжения, то токи I' и I" тоже будут одинаковыми. Проходя по R_н, они полностью скомпенсируют друг друга, и в итоге никакого тока в цепи резистора R_н вообще не будет. А значит, будет равно нулю и управляющее напряжение U_ynp (оно появляется на R_н под действием протекающего по нему тока: U = I∙R), управляющее устройство никакой новой команды не получит, и тяга двигателя какой была, такой и останется.

Напряжение U_ynp появится лишь тогда, когда токи I' и I" окажутся неодинаковыми, а это в свою очередь произойдет лишь в том случае, если переменное напряжение на одном из контуров L'C' или L" C" будет больше, чем на другом.