|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Tło zdjęcia. Transmisja dźwięku za pomocą wiązki światła. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Nie wszyscy wiedzą, że Alexander Graham Bell nie uważał telefonu za swój najważniejszy wynalazek. Rzeczywiście, Bell opowiadał się za innym wynalazkiem, który, jak przewidywał, zrewolucjonizuje środki komunikacji. Bell miał obsesję na punkcie przesyłania głosu za pomocą wiązki światła! Zwracając się do Słońca jako jedynego niezawodnego źródła światła o wysokiej intensywności, jakie miał do dyspozycji, Bell próbował wykorzystać je jako uniwersalne medium komunikacyjne. Swój wynalazek nazwał fotofonem. Bell spędził większość ostatnich lat swojego życia na nieudanych próbach rozszerzenia zakresu fotofonu. Przed śmiercią Bella w 1922 roku fotofon miał ograniczone zastosowanie wojskowe.
Jak na ironię, jego marzenie o przesyłaniu wiadomości za pomocą światła w końcu spełniło się ponad 100 lat po narodzinach pomysłu. Nie, nie wykorzystujemy światła słonecznego w znacznym stopniu do komunikacji, ale nauczyliśmy się wykorzystywać energię słoneczną do wzbudzania emiterów zwanych laserami i kierowania wiązek laserowych wzdłuż włókna szklanego, którego grubość nie przekracza grubości włosa. Nadeszła era światłowodów, a idea kompleksowej komunikacji, wyrażona po raz pierwszy przez genialnego wynalazcę telefonu, staje się rzeczywistością. Czy nie jest ekscytujące podążać śladami słynnego wynalazcy i odkryć na nowo fotofon? Więc zróbmy to. Wspomnienia z przeszłości Wszystko to wydarzyło się pewnego pięknego dnia w 1878 roku, ale w naszej historii wyprzedzamy samych siebie. Bell bardzo interesował się środkami komunikacji, o czym świadczą jego liczne wynalazki. Ale dodatkowo podziwiał światło, które go fascynowało. Już w czasach Bella znana była energia słoneczna. Zjawiska z nim związane po raz pierwszy zaobserwował Edmond Becquerel w 1839 roku, czyli 8 lat przed narodzinami Bella. Przeprowadzając serię eksperymentów z elektrycznością, Becquerel zanurzył dwie metalowe elektrody w przewodzącym roztworze i wystawił aparat na działanie promieni słonecznych. Ku jego zaskoczeniu między elektrodami powstało niewielkie napięcie elektryczne. Odkrycie to pozostało w dużej mierze niezauważone aż do 1873 roku, kiedy Willoughby Smith odkrył podobny efekt, wystawiając kawałek selenu na działanie światła. Efekt był znikomy, ale ten moment należy uznać za prawdziwe narodziny półprzewodnikowych ogniw słonecznych. Dlaczego takie rzeczy w ogóle się wydarzyły? Było to niewytłumaczalne z punktu widzenia fizyki klasycznej! Ale Bella to nie obchodziło. Był człowiekiem praktycznym, a jego wyobraźnię zajmował pomysł stworzenia aparatu telefonicznego zasilanego światłem. Przez kilka następnych lat z wielkim zainteresowaniem śledził powolny postęp w dziedzinie fotoelektryczności i instrumentów fotograficznych. W 1878 roku wpadł na pomysł fotofonu. Pracując z detektorami selenu, Bell zaprojektował i eksperymentował z wieloma wariantami tego instrumentu. Chociaż wczesne eksperymenty były dość proste, mimo to zakończyły się sukcesem. 1 kwietnia 1880 roku Alexander Graham Bell słuchał głosu swojego asystenta, Sumnera Taintera, gdy jego słowa były niesione przez wiązkę światła na odległość ponad 200 m. Lekki interkom doktora Bella stał się rzeczywistością. Właśnie na tych kolejnych sukcesach Bell opierał swoje przewidywania co do dalszego rozwoju technologii komunikacyjnej, które wówczas wydawały się fantastyczne. Na przykład mocno wierzył, że w przyszłości ludzie będą podróżować tylko za pomocą światła. Tło zdjęcia Opracowując liczne urządzenia do fotofonu i ulepszając jego konstrukcję, Bell zauważył, że najbardziej czułe były urządzenia, w których jako detektor światła zastosowano oporność na selen. Oczywiście pracował bez wzmacniaczy elektronicznych. Zamiast tego użył ogniskowania światła, aby wzmocnić sygnały. W poszukiwaniu najlepszego systemu optycznego firma Bell zaprojektowała różnorodne systemy soczewek i luster. Jeden z detektorów Bella składał się z elementów selenowych ułożonych w okrąg, na którym skupiano światło za pomocą soczewki zbierającej. W innym projekcie detektory zostały umieszczone na cylindrycznej powierzchni i umieszczone w ognisku zwierciadła parabolicznego. We wszystkich jego urządzeniach detektory selenowe były połączone szeregowo z baterią i wysokooporową kapsułą telefoniczną. Modulowane światło padające na powierzchnię selenu powodowało zmianę jego rezystancji, która przez kapsułę telefoniczną była przetwarzana na fale dźwiękowe. Możesz łatwo powtórzyć jego wczesne eksperymenty. Najpierw wyjmij fotodetektor. Oczywiście są teraz wykonane inaczej niż te, których używał Bell, ale fotodetektor Vacte model VT312/2 jest bardzo podobny do Bella. Jest to fotorezystor selenowy z niewielką ilością kadmu dodaną w celu poprawy wydajności. Właściwie ma dwa detektory. Bell często używał wielu detektorów, aby zwiększyć czułość. Detektory są połączone szeregowo i umieszczone w ognisku reflektora parabolicznego. Odbłyśnik dowolnego rozmiaru się nada, jednak im większy klosz, tym większy zasięg. Zobacz katalog Edmund Scientific Co. (7785, Edscorp Bldg., Barrington, NJ 08007). Posiadają szeroką gamę reflektorów parabolicznych i Fresnela. Detektor można zamontować w ognisku reflektora za pomocą uchwytu gwiazdowego, takiego jak pokazany na rys. 1. Czujka tworzy wspólny obwód elektryczny z baterią i wysokooporową kapsułą telefoniczną. Do tego celu nadaje się akumulator 12 V, taki jak akumulator samochodowy lub kilka akumulatorów do latarki połączonych szeregowo. Wielkość napięcia nie odgrywa tutaj roli. Z drugiej strony kapsuła telefoniczna nie jest tak łatwa do znalezienia. Kapsułki stosowane w nowoczesnych telefonach w przeciwieństwie do swoich poprzedników mają niską rezystancję i nie sprawdzają się w naszym przypadku. Możesz zwrócić się do radioamatorów, którzy mają parę starych słuchawek o wysokiej impedancji. Przynajmniej wiedzą, skąd je wziąć. Jak możesz sobie wyobrazić, te słuchawki nie są już tak popularne jak kiedyś.
Wszystkie te części połączone szeregowo tworzą część odbiorczą fotofonu. Teraz wszystko zależy od części nadawczej.
W wielu swoich wczesnych badaniach Bell nie próbował optymalizować nadawczej części fotofonu. Swoją uwagę skupił na udoskonaleniu układu optoelektronicznego odbiornika. W rezultacie wiele jego wczesnych projektów jest prostych w najlepszym tego słowa znaczeniu. Wśród ciekawych projektów była metalowa rurka o średnicy 2,5 cm i długości od 5 do 7,5 cm, do której przymocował z jednej strony lusterko, jak pokazano na ryc. 2. Kiedy mówi się o tubie, fale dźwiękowe powodują wibracje lustra i modulację światła ze źródła. Można pójść dalej, zastępując twarde lustro na końcu tubusu kawałkiem metalizowanej folii. Teraz nadszedł najbardziej emocjonujący moment - testowanie fotofonu. Muszą to zrobić co najmniej dwie osoby. Niech twój przyjaciel przyłoży nadajnik do ust, stanie twarzą do słońca i dostosuje kąt zwierciadła nadajnika tak, aby część światła odbijała się z powrotem do odbiornika. Gdy twój przyjaciel rozmawia przez telefon, przesuń reflektor paraboliczny, aż przetnie wiązkę światła i zogniskuje ją na detektorze. Zachowaj ostrożność podczas kierowania reflektora. Nie kieruj odbiornika bezpośrednio na słońce, ponieważ skoncentrowane światło słoneczne może szybko uszkodzić detektor. Pierwszą próbę wykonaj z bliskiej odległości, ponieważ najmniejszy ruch znajomego z dużej odległości mocno wpływa na sygnały wzmacniane przez fotofon i utrudnia strojenie. Po skonfigurowaniu posłuchaj głosu znajomego w telefonie. Zwiększenie zasięgu fotofonu Zasięg fotofonu można zwiększyć na kilka sposobów. Jeden z nich polega na zwiększeniu rozmiaru reflektora parabolicznego, drugi polega na wzmocnieniu sygnału nadajnika poprzez zwiększenie rozmiaru przymocowanego do niego lustra. Możesz być w stanie rozciągnąć aluminiowaną folię Mylar na jednym końcu dużej puszki. Możesz zwiększyć czułość detektora. Prawdopodobnie będziesz chciał poeksperymentować z różnymi elementami światłoczułymi, zmieniając ich położenie, tak jak zrobił to Bell. Zmiana napięcia baterii i rezystancji słuchawek spowoduje również zmianę czułości odbiornika. Oczywiście w obwodzie fotofonu można zastosować nowoczesną elektronikę. Parametrem ograniczającym czułość odbiornika jest napięcie wyjściowe fotodetektora. Najlepszym sposobem na zwiększenie napięcia wyjściowego jest przepuszczenie go przez wzmacniacz. na ryc. 3 pokazuje, jak można to zrobić. Najpierw wymień fotorezystor na małe ogniwo słoneczne. W takich warunkach jest nieco bardziej wrażliwa iz pewnością mniej podatna na uszkodzenia pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego.
Obwód IC1 jest wstępnym etapem wzmacniania małego sygnału z ogniwa słonecznego. Element jest połączony zmienną składową z wejściem obwodu przez kondensator C1. Dzięki takiemu podłączeniu ogniwa fotowoltaicznego możliwe jest „odcięcie” całego światła z wyjątkiem modulowanego. Rezystory R1 i R2 określają wzmocnienie przedwzmacniacza równe stosunkowi R1/R2. Wraz ze wzrostem odległości między nadajnikiem a odbiornikiem należy zmieniać wartości tych rezystancji. Nie należy jednak ustawiać wzmocnienia zbyt wysoko, w przeciwnym razie obwód sam się wzbudzi. Możesz stłumić generację pasożytniczą, łącząc kondensatory równolegle z rezystorami R2 i R3, ale pogorszy to odpowiedź częstotliwościową odbiornika. Zmieniając wartość R2, konieczna jest zmiana wartości R3 o tę samą wartość, ponieważ wartości tych rezystancji są zawsze równe. Sygnał z wyjścia przedwzmacniacza podawany jest na regulator siły głosu R4, skąd trafia do końcowego wzmacniacza IC2. Wzmacniacz ten podnosi poziom sygnału do poziomu potrzebnego do wysterowania głośnika. Całkiem nieźle w porównaniu do tego, co było bez wzmacniacza. Podczas tworzenia obwodu należy pamiętać, że wymagane są dwa zasilacze, +9 V i -9 V. Wystarczą baterie 9 V do odbiornika tranzystorowego. Jednak wielkość napięcia zasilania nie jest krytyczna i można użyć dowolnego dostępnego zasilacza w zakresie 6-15 V. Poprawa wydajności nadajnika Istnieje możliwość poprawienia czułości fotofonu poprzez dołączenie do nadajnika wzmacniacza, którego obwód pokazano na ryc. 4. Wykorzystuje ten sam zintegrowany wzmacniacz mocy LM386, co na ryc. 3, jednak jego wejście odbiera sygnał z mikrofonu, a nie z ogniwa słonecznego.
Wyjście końcówki mocy napędza niewielki, 5-centymetrowy głośnik, podobny do tych stosowanych w kieszonkowych odbiornikach tranzystorowych. Kawałek aluminizowanej folii Mylar jest rozciągnięty nad głośnikiem. Gdy mówisz do mikrofonu, Twój głos jest wzmacniany i przesyłany do głośnika. Z kolei głośnik wprawia w drgania folię pokrytą warstwą lustra i moduluje promień słońca. Aby jeszcze bardziej zwiększyć zasięg komunikacji, konieczne jest zwiększenie rozmiaru głośnika, a co za tym idzie jego powierzchni odbijającej. Obserwowałem eksperymenty, w których małe fragmenty lustra były przyklejane bezpośrednio do oscylującej membrany głośnika. Nie mogę jednak ręczyć za skuteczność takiego urządzenia, ponieważ nigdy go nie testowałem. Prawdopodobnie działa jak reflektor w kształcie misy. W trakcie ulepszania fotofonu Bell i Tainer znaleźli ponad 50 sposobów modulowania wiązki światła za pomocą głosu, w tym obwody o zmiennej polaryzacji, stosowane obecnie w zaawansowanych laserowych urządzeniach komunikacyjnych. wniosek Jeśli kiedyś pochłonęło Cię tworzenie systemu komunikacji optycznej, trudno nie myśleć o tym ekscytującym problemie. W późniejszych latach życia Bell przepowiedział jej wspaniałą przyszłość. Projekty komunikacji optycznej zainicjowane przez eksperymenty Bella dochodzą do skutku. Niestety projekty wynalazcy nie zostały zrealizowane za jego życia. Autor: Byers T.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Najszybszy superkomputer Summit na świecie ▪ Kłopoty z pływaniem w syropie ▪ Prosty sposób na uzyskanie czarnego krzemu do paneli słonecznych ▪ Ulica jest oświetlona słońcem i wiatrem ▪ Mikroprocesory oparte na kodzie trójskładnikowym dla Internetu Rzeczy
▪ sekcja witryny Rośliny uprawne i dzikie. Wybór artykułów ▪ artykuł Psychologia ogólna. Kołyska ▪ artykuł Czym jest operetka? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kierownik laboratorium kontroli produkcji. Opis pracy ▪ artykuł Wielokanałowy zdalny woltomierz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Chusty wiążące. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony