Военные радиоигры

Чтобы понять, что такое биения, вспомните, как настраивают струнные музыкальные инструменты. Настройщик пианино или рояля пользуется камертоном — прибором, издающим звук строго определенного и постоянного тона. Заставив звучать камертон (первый генератор звука), настройщик нажимает клавишу, соответствующую определенной ноте, струна инструмента колеблется, издавая звук (работает второй генератор). Если звуки, получаемые от камертона и струны, совпадают по тону, то есть они одинаковы по частоте, настройщик четко улавливает своим ухом (смесителем) резкое уменьшение силы и частоты звука. Происходит это оттого, что при сложении двух колебаний с одинаковой частотой суммарные колебания получаются очень высокой или очень низкой частоты. Кроме того, в результате получаются колебания с утроенной, учетверенной и т. д. частотами. Эти колебания невелики, и мы их слышим очень слабо.

Настройщик ориентируется по разности частот. Разность равна нулю, если частоты совпадают. Такое явление, происходящее, кстати говоря, с любыми (электрическими, механическими, звуковыми и другими) колебаниями, и получило название нулевых биений.

Если частоты колебаний струны и камертона неодинаковы, настройщик слышит разность колебаний струны и камертона. Натягивая или ослабляя струну, он добивается совпадения частот камертона и струны, то есть получает нулевые биения между собственными частотами камертона и струны. Если складывать в смесителе электрические колебания, то наблюдается та же картина. При равенстве частот генераторов получается разностная частота, равная нулю. При работе генераторов на различных частотах в результате получается частота, равная разности частот двух генераторов.

В нашем миноискателе первый электронный генератор работает на частоте 465 000 гц (465 кгц). Это означает, что в нагрузке генератора мы получаем колебания электрического тока с частотой 465 тысяч раз в минуту. Если такие колебания подать непосредственно в наушники, то мы ничего не услышим: человек не может слышать звуки с частотой более 15 000—20 000 колебаний в секунду (15–20 кгц). Второй генератор миноискателя работает с частотой 470 кгц. Если колебания первого и второго генераторов сложить в смесителе, то на выходе смесителя мы получим разностную частоту:

470 кгц — 465 кгц = 5 кгц.

Вот эти колебания уже можно подавать в наушники. Звук с частотой 5 кгц мы хорошо слышим.

Посмотрите на рисунок 5.

Рис. 5. Блок-схема настоящего миноискателя.

На нем показано, как соединяются генераторы и смеситель. Если катушку контура второго генератора (№ 2) приблизить к «мине», индуктивность контура (как и в простом миноискателе) изменится, а следовательно, и частота генератора будет иной, и разностная частота сразу же будет заметна на слух. Чем ближе будет находиться катушка второго генератора к «мине», тем сильнее изменится тон звука в наушниках. Может даже наступить такой момент, когда звук будет настолько низким, что мы перестанем его слышать. Это случится, когда катушка второго генератора приблизится вплотную к «мине» и разность частот генераторов станет совсем незначительной, то есть когда мы обнаружим место, где спрятана «мина».

Принципиальная схема одного из вариантов миноискателя изображена на рисунке 6.

Рис. 6. Принципиальная схема настоящего миноискателя.

Первый генератор, частота колебаний которого постоянна и равна примерно 465 кгц, собран на транзисторе Т1. Схема такого генератора получила название емкостной трехточки, потому что все три электрода транзистора подключены к конденсаторам, с помощью которых становится возможной работа генератора. Частота генерируемых колебаний напряжения определяется величинами элементов контура L1C2С3С4. Резисторы R1, R2 и R3 служат для создания устойчивой работы транзистора Т1. С помощью этих резисторов на электроды транзистора подаются необходимые напряжения питания, что позволяет получить определенный режим работы транзистора. Кроме этого, указанные резисторы создают такие условия работы транзистора, что генератор может работать при значительных колебаниях окружающей температуры. А это очень важно, так как миноискатели используют и в зимнюю стужу, и в летнюю жару.

Как мы уже говорили, частота колебаний, развиваемых первым генератором, равна 465 кгц. Можно взять элементы контура L1С2 другие, и тогда генератор будет работать на иных частотах. Мы взяли эту частоту исключительно из-за того, что катушки индуктивности для работы в таком контуре можно приобрести в любом радиомагазине или взять из старого радиоприемника.

Напряжение с такой частотой выделяется на резисторе R3 и через конденсатор C6 поступает на смеситель, собранный на транзисторе Т2. Конденсатор С6 необходим для того, чтобы постоянное напряжение от источников питания не попало через резистор R5 на эмиттер транзистора Т1 и не нарушило нормальную работу первого генератора.