Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Появление э.д.с. в термопаре объясняется тем, что при нагревании энергия свободных электронов в одном из металлов повышается сильнее, чем во втором, электроны переходят из одного металла в другой, и один из них оказывается заряженным положительно, второй — отрицательно. Другой датчик температуры — терморезистор. Его сопротивление меняется с температурой сильнее, чем у рядовых проводников, и поэтому ток в цепи достаточно хорошо повторяет все изменения температуры терморезистора, включенного в эту цепь.

Подобным же образом датчики света — фотоэлемент и фоторезистор — переводят на электрический язык информацию об освещенности. Фотоэлемент — это генератор, в нем под действием света происходит обычная электризация электродов: попадая на один из них, порции световой энергии просто вырывают электроны из некоторых атомов, превращают их в положительные ионы. И в фоторезисторе под действием света увеличивается количество свободных зарядов, а значит, меняется и сопротивление фоторезистора.

А вот еще один тип датчика — пьезокристалл. Если сжать такой кристалл, то на определенных его гранях в результате сложных внутренних процессов появятся избыточные электрические заряды, появится э.д.с. Она будет тем больше, чем сильнее сжат кристалл, если заменить сжатие на растягивание, то изменится и полярность э.д.с. Такой пьезокристалл переводит на электрический язык самые сложные движения, перемещения, если они как-то передаются кристаллу.

С одной разновидностью датчиков движения мы сейчас познакомимся несколько более подробно. Это микрофоны — собиратели информации об изменениях звукового давления, переводчики звуковых сигналов на электрический язык.

Т-109. Микрофон создает электрическую копию звукового сигнала. Самый простой и самый распространенный способ перевода звука на электрический язык — это создание точной электрической копии звукового сигнала, создание такого переменного тока или такого переменного напряжения, которые следовали бы за всеми изменениями звукового давления (Р-69). Такое преобразование как раз и осуществляет микрофон.

Р-69

Существует несколько разных типов микрофонов, все они решают одну и ту же задачу, но используют при этом разные физические процессы. Основа угольного микрофона (Р-69;1) — мелкий угольный порошок. Под действием звуковых волн частички порошка то сближаются, то, наоборот, несколько отходят друг от друга. При этом меняется сопротивление порошка и ток в цепи, в которую включен микрофон. Для включения угольного микрофона могут понадобиться источник постоянного тока и элемент, который сможет отделить постоянный ток от переменного, появившегося под действием звуковых колебаний. Роль такого разделителя прекрасно выполняет трансформатор (постоянная составляющая просто не создает напряжения во вторичной обмотке), который одновременно, если нужно, может повысить переменное напряжение.

В пьезоэлектрическом микрофоне под действием звуковых волн несколько деформируется пьезокристалл и создает при этом электрическую копию звука (Р-69;2). В динамическом микрофоне напряжение наводится на легкой подвижной катушке, которую звуковые волны двигают в магнитном поле (Р-69;3, Т-56). В ленточном микрофоне вместо катушки одиночный проводник, тончайшая алюминиевая ленточка (Р-69;4). Основа электромагнитного (индукционного) микрофона — магнитная цепь из стали, в которой имеется небольшой воздушный зазор (Р-69;5). Под действием звуковых волн стальная мембрана колеблется, воздушный зазор меняется, вместе с ним меняется магнитное сопротивление всей магнитной цепи, а значит, и общий магнитный поток (Т-54, Т-60). Этот поток пронизывает витки неподвижной катушки и при изменении магнитного потока в ней наводится э.д.с., создается электрическая копия звука. В конденсаторном микрофоне одна из обкладок подвижна, и под действием звуковых волн она колеблется. При этом и емкость конденсатора несколько меняется, повторяя все изменения звукового давления. Конденсатор включен в цепь постоянного тока и при изменении емкости происходит заряд или разряд конденсатора: если пластины сближаются и емкость растет, то к пластинам движутся дополнительные заряды, если пластины удаляются, то некоторое количество зарядов уходит с них.

О достоинствах или недостатках того или иного микрофона рассказывают его характеристики. Такие, например, как чувствительность — она показывает, какое напряжение появляется на выходе микрофона при изменении звукового давления на 1 Н/м². В корпусе некоторых микрофонов находится дополнительное оборудование (трансформатор, микрофонный усилитель), и в этом случае чувствительность указывают для всего комплекса в целом (например, микрофон + трансформатор).