Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Все это стало возможно потому, что информацию научились передавать с помощью самого быстрого в мире гонца — с помощью электрических сигналов. Если бы древние греки имели в своем распоряжении батарейку, лампочку и достаточное количество провода, то они могли бы построить простейшую линию электросвязи между Афинами и Марафоном, в виде этакого растянутого почти на пятьдесят километров карманного фонарика. Лампочку нужно было бы установить в Афинах, а выключатель — в Марафоне (Р-67;1) и договориться об условном коде, например о таком: один сигнал, одна вспышка лампочки, означает «победа», две вспышки — «поражение».

Р-67

Правда, закон Ома напоминает, что создать линию электросвязи с лампочкой на конце не так-то просто. Для нормального свечения лампочки нужен сравнительно большой ток, а сопротивление многокилометровых проводов велико, и из-за этого на самой соединительной линии будет теряться большое напряжение. Если даже применить сравнительно толстые медные провода, скажем диаметром 1 мм, то и в этом случае общее сопротивление двухпроводной линии протяженностью около 40 км будет больше, 2 кОм. Даже при очень слабенькой лампочке для карманного фонарика, которой нужен ток всего 60 мА, понадобится батарея с напряжением около 120 В, чтобы в цепи с сопротивлением 2 кОм создать этот небольшой ток (120 В : 2 кОм = 60 мА) — лампочке достанется 2–3 вольта, остальное — проводам.

Но оставим пока в стороне электротехнические подробности и вернемся к существу дела — к принципам передачи информации с помощью электрических сигналов.

Хотя настоящий телеграф и похож на нашу линию электросвязи с лампочкой на приемном конце, однако устроен и работает он совсем по-иному. Во-первых, сообщения передаются с помощью условного кода, в котором не событию и не отдельному слову, а каждой букве алфавита, цифре или знаку препинания соответствует определенная комбинация электрических сигналов. Существует два основных телеграфных кода — код Морзе (иногда говорят— азбука Морзе), в котором используются комбинации «точек» и «тире», то есть коротких и длинных импульсов тока (Р-67;2), и код Бодо, в котором все импульсы одинаковы, а шифр той или иной буквы отличается только комбинациями импульсов и пауз (Р-67;6).

Приемная телеграфная аппаратура, работающая по коду Морзе, записывает принятые сообщения в виде точек и тире. Аппаратура, работающая по коду Бодо, сразу печатает буквенный текст. Знакомое всем слово «телеграф» можно перевести так — «пишет на расстоянии», а «телетайп» — «печатает на расстоянии».

Т-108. Замечательные достоинства электрического сигнала: высокая скорость и широкие возможности обработки. Мировой рекорд в марафонском беге чуть меньше 2 часов 18 минут. Электрический гонец проходит марафонскую дистанцию за 0,00015 сек— скорость электрического сигнала такая же, как и скорость света — 300 000 км/сек. Не нужно, однако, думать, что с такой гигантской скоростью движутся электроны в электрической цепи — движение свободных зарядов происходит довольно медленно, за секунду они проходят какие-то миллиметры. Со скоростью света вдоль проводов движется электрическое поле, оно-то и заставляет двигаться заряды сразу по всей цепи. Это несколько напоминает картину трогания с места длинного железнодорожного состава. Первый рывок электровоза довольно быстро достигает последнего вагона (подобно электрическому полю) и заставляет сразу все вагоны сдвинуться с места, хотя скорость вагонов вначале очень мала (подобно скорости свободных электронов).

Другое важное достоинство электрического сигнала — его, если можно так сказать, исключительная пластичность, податливость самым разным видам обработки. Делитель или шунт могут уменьшить напряжение или ток, трансформатор может их увеличить. Направив два тока в общий провод, можно получить суммарный ток, сложить сигналы; изменив направление одного из токов, вы получите разностный сигнал. С помощью фильтров можно разделять сигналы разных частот или отделять постоянные токи от переменных. И это лишь небольшая часть операций, которые производят с электрическими сигналами.

И еще одно достоинство — самые разные физические, химические, биологические и иные показатели легко перевести на электрический язык, отобразить в виде электрических сигналов (Р-11; Р-68).

Р-68

Так, например, термопара — два определенным образом подобранных металлических проводника (медь — висмут, железо — константан, медь — константан) — при нагревании создает э.д.с., и она тем больше, чем сильней нагрета термопара. Поэтому любые изменения температуры с помощью термопары отображаются в электрическом сигнале.