Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

Если оба генератора работают, то дальнейшая накладка сводится к подгонке частот f 1 и f 2 , и в случае необходимости к подбору режимов усилителя ВЧ и детектора.

На том же принципе, что и «музыкальный супер» — терменвокс, — может работать другой распространенный прибор — металлоискатель (рис. 120). Контурная катушка одного из его генераторов выполняется в виде большой многовитковой «рамки» или «кольца». Если вблизи этой катушки оказывается стальной предмет, то ее индуктивность изменяется и одновременно, так же как в терменвоксе, изменяется разностная частота на выходе преобразователя. По этому изменению частоты и можно судить о приближении «рамки» к стальному предмету.

Подобные, по сути дела, очень простые приборы во время войны широко использовались в нашей армии в качестве миноискателей и спасли многие тысячи человеческих жизней.

Металлоискатель можно смело отнести к тому классу электронной аппаратуры, который принято называть «электроникой в народном хозяйстве». С несколькими другими представителями работающей деловой электроники мы познакомимся в следующем разделе.

О том, что электронные приборы могут выполнять многие сложные операции, которые всегда считались монополией человека, сейчас уже знают все. Значительно меньше людей знает, как именно это делается.

Сейчас мы познакомимся с несколькими транзисторными схемами, которые могут наметить для вас путь в тайны электронной автоматики. Это схемы для выполнения простейших логических операций « и », « или », « не » и схема для выполнения одной из арифметических операций — деления на два. Чтобы вам было интереснее знакомиться с этими схемами, мы в итоге применим их в весьма полезном электронном приборе — в переключателе елочных гирлянд. Это будет «умный» переключатель, умеющий логически «рассуждать» и «знающий» арифметику.

Когда вы нажимаете кнопку лифта, то наверняка не думаете о том, что и лифт, прежде чем сдвинуться с места, обязательно должен немного «порассуждать».

«Я могу разрешить движение, — как бы говорит один из автоматов лифта, — если закрыта дверь шахты, если закрыта дверь кабины, если пассажир весит не менее, двадцати пяти килограммов и с достаточной силой давит на пол, — маленьким детям одним в лифте ездить не разрешается. Но, конечно, перегружать лифт тоже нельзя: в случае перегрузки я не разрешу включить мотор, и никакие просьбы, никакое хлопанье дверью не поможет. Если все эти мои требования выполнены, то я дам разрешение на подъем, но только после того, как будет нажата одна из кнопок: если пассажир не нажал кнопку, то он еще не решил, куда ему ехать и ехать ли вообще. Мне безразлично, какая именно кнопка будет нажата, — пусть об этом думает другой автомат, которому поручено доставлять пассажиров на нужный им этаж. Мое же дело — безопасность, и, пока я не удостоверюсь, что все в порядке, лифт с места не сдвинется»,

В правой части рис. 121 приведена упрощенная схема блока безопасности, которая, по сути дела, производит подобные «рассуждения».

Рис. 121. Логические элементы « и», « или», « не» широко используются в автоматике.

Через этот блок подается питание на двигатель лифта. Первые три верхних (по схеме) выключателя выполняют операцию « и » — цепь будет замкнута только в том случае, если замкнут и первый, и второй, и третий выключатель. Если хотя бы один из них разомкнут, то включение двух других не имеет смысла.

Следующая группа выключателей, связанная с кнопками этажей, тоже участвует в операции « и », но внутри этой группы выполняется операция « или »: цепь будет замкнута, если замкнут или первый, или второй, или третий выключатель этой группы, то есть независимо от того, на какой этаж осуществляется подъем.

Наконец, последний выключатель, предохраняющий двигатель от перегрузки, выполняет операцию « не ». По сравнению со всеми остальными выключателями он «действует наоборот».

Если все выключатели для нормальной работы должны быть замкнутыми, то выключатель, выполняющий операцию « не », должен быть разомкнутым. В противном случае он просто замкнет двигатель накоротко, и тот, конечно, работать не будет (что касается автоматики лифта, то это не реальный, надуманный пример, нужный лишь для того, чтобы пояснить работу схемы « не »).

Знакомство со схемой блокировки лифта у некоторых из вас наверняка вызовет недовольство. Стоит ли такие простые схемы и такие простые операции связывать со столь сложным и высоким понятием, как «логические рассуждения»?

Начав подробно разбираться в этом вопросе, мы автоматически включились бы в философскую дискуссию о возможностях мозга и машины, в дискуссию, которая не затихает вот уже лет двадцать. Конечно, было бы интересно поспорить на эту тему, но мы не можем позволить себе подобную роскошь.

Философская дискуссия может отвлечь нас от намеченной цели — от создания переключателя елочных гирлянд. Поэтому вместо подробного общего ответа на поставленный вопрос мы сделаем лишь два коротких конкретных замечания.

Утром, перед тем как уйти в школу, вы также наверняка проделываете логические операции «блокировки». Вы отправляетесь в путь лишь в том случае, если надеты и рубашка, и брюки, и туфли, и носки (как правило, безразлично, какие у вас носки: или синие, или черные, или коричневые), если вложены в портфель и книги, и тетради, и карандаши. Вы уйдете в школу лишь в том случае, если свет не горит, газ не включен и дело происходит не в воскресенье. Как видите, ваши логические рассуждения в этом случае очень напоминают те «рассуждения», которые выполняет блок безопасности рядового лифта. Так почему же в одном случае слово «рассуждения» принято писать в кавычках, а в другом случае — без них?

И второе замечание: элементы « и », « или » и « н е» в нашем примере выполняли довольно простую совместную операцию потому, что они входили в довольно простую схему. В сложных схемах такие элементы могут проводить длинные и очень запутанные логические «рассуждения», выполняя для принятия окончательного решения многие тысячи взаимосвязанных логических операций. Даже ненамного усложнив схему блокировки лифта, ненамного увеличив число логических элементов, можно построить такой, например, автомат, который будет играть в известную игру «крестики и нолики». И при этом никогда не будет проигрывать.

Логические элементы могут быть основаны на самых разных физических процессах. Это могут быть и гидравлические системы — трубы с заслонками, и уже знакомые нам выключатели и схемы, состоящие из реле, диодов или транзисторов (рис. 121).