"Войсковая сигнализация" - читать интересную книгу автора (Фейгин А. Л.)

Колебаниями мембраны микрофона создаются колебания электрического тока в цепи, и тем самым модулируется излучаемый источником света поток. Свет, колеблющийся в такт колебаниям микрофонной мембраны, направляется параллельным пучком на приемную станцию, где улавливается линзой 4 и фокусируется на фотоэлементе 5, включенном в цепь батареи и телефона 6\ здесь фотоэлементом световые колебания вновь обращаются в электрические и воспроизводятся мембраной телефона в виде звуков, соответствующих тем, которые были произнесены перед микрофоном передатчика.
Разумеется, подобная схема является сугубо принципиальной, и практическое ее осуществление требует введения ряда усовершенствований и дополнительных приспособлений. Прежде всего сталкиваемся с тем, что большинство источников света обладает большой инерцией затухания-например, электрическая
8 113
лампочка вспыхивает полным накалом далеко не мгновенно, а затухание ее при выключении тока даже воспринимается глазом. Это обстоятельство заставляет изыскивать системы модуляции не тока, а непосредственно светового луча, и устройство становится значительно более сложным.
Для передачи телеграфных сигналов световой поток подвергается колебаниям в передатчике при помощи перфоратора из двух дисков с радиальными прорезами, из которых один вращается специальным мотором и с большой частотой прерывает пучок света, посылаемого передатчиком. На полученные при этом колебания (прерывания) светового потока тональной частоты (порядка 500 пер/сек.) и накладываются сигналы азбукой Морзе.
Описанный способ модуляции невыгоден тем, что при перфорировании светового пучка теряется 50% излучения, а потребность применения мотора усложняет и утяжеляет материальную часть прибора, что весьма невыгодно для полевой аппаратуры; помимо этого, такой способ непригоден для телефонии.
Осуществление модуляции для телеграфной работы возможно не только в передатчике, но также и в приемнике, путем прерывания тока в цепи фотоэлемента со скоростью 500 пер/сек. Этот способ дает возможность использовать полностью всю световую мощность, посылаемую передатчиком, но невыгоден тем, что пригоден только для телеграфии.
Для телефонной модуляции существует много способов, наиболее характерными из которых являются: зеркальная модуляция, модуляция решетками, итальянский способ "оптического ножа" и германский способ "оптического контакта".
Модуляционное устройство с зеркалом наиболее примитивное. Принцип его работы заключается в том, что перед источником света 1 (рис. 121) помещается зеркальная мембрана 2, которая
Рис. 121. Модуляционное устройство с зеркальной мембраной:
/ - источник света; 2 - зеркальная мембрана; 3 - электромагнит; 4 - зеркало.
колеблется под действием электромагнита 3, включенного в цепь микрофона. Световые лучи, падающие на мембрану 2, отражаются от нее на сферическое зеркало 4, откуда выходят
114
параллельным пучком; при колебаниях мембраны изменяется угол падения лучей на зеркало и, таким образом, нарушается параллельность отраженных последним лучей, а следовательно, и интенсивность света.
Другой способ, аналогичный описанному, состоит в том, что свет источника / (рис. 122) собирается линзой 2 и фокусируется
Рис. 122. Модуляция смещением лучей, отраженных от зеркальной мембраны:
/-источник света; 2-собирательная линза;
3-зеркальная мембрана; 4-электромагнит;
5 - линза-объектив.
на зеркальную мембрану 3, находящуюся под воздействием электромагнита 4 в цепи микрофона; зеркальная мембрана 3 помещена в фокусе линзы-объектива 5, и, таким образом, отраженные мембраной лучи, пройдя линзу 5, выходят параллельным пучком. При колебаниях мембраны свет, отражаемый зеркальцем, соответственно смещается с линзы, как показано на рисунке, и тем самым достигаются колебания интенсивности светового потока, соответствующие колебаниям мембраны электромагнита и мембраны микрофона.
Обе описанные системы имеют существенные недостатки, из которых решающими являются большие потери энергии при многократных отражениях.
Существует еще способ модуляции при помощи двух прозрачных слюдяных пластин, на которые нанесены непрозрачные деления (решеткой); устройство может быть и обратным, т. е. на непрозрачных тонких пластинах делаются узенькие прорези. Одна из таких пластин остается неподвижной, а другая скрепляется с якорем электромагнита и колеблется соответственно колебаниям тока в цепи электромагнита и микрофона, модулируя излучение, проходящее через систему двух пластин.
Этот способ одинаково пригоден как для телефонной, так и для телеграфной модуляции, так как он не требует мотора и дает перфорацию до 500 перерывов при напряжении 8 б и мощности электромагнита всего в 1,5 вт.
8* 115
Однако этот способ чересчур сложен; уже самое изготовление пластин, деления которых для телефонной модуляции должны быть всего лишь 0,1 мм, является трудным; регулировка взаимного расположения двух таких пластин также весьма сложна. К этим недостаткам нужно еще прибавить потерю 50% излучаемого светового потока.
Система "оптического ножа" (рис. 123), примененная в итальянской аппаратуре, состоит в том, что свет от источника 1 концентрируется сложной линзой 2 в главном фокусе параболического зеркала 3; в этом же месте помещен маленький вибратор 4, скрепленный с якорем электромагнита в цепи микрофона и усилительных ламп. В спокойном состоянии этот вибратор перекрывает половину пучка света, а при разговоре колеблется в такт колебаниям мембраны микрофона и соответственно изменяет концентрацию светового потока.
Недостатком этой системы является нагревание вибратора и необходимость весьма точной и постоянной его установки.
Наиболее остроумным и совершенным является способ "оптического контакта", примененный в аппарате Цейса. При этом1 способе свет от источника / (рис. 124) фокусируется
Рис. 123. Модуляция способом .оптического ножа":
/ - источник света; 2 - сложная линза; 3-параболическое зеркало; 4-вибратор.
Рис. 124. Модуляция способом .оптического контакта":
/ - источник света; 2 - собирательная линза; 3 - призма;
4 - призмочка, скрепленная с мембраной; 5- мембрана;
6 - электромагнит.
собирательной линзой 2 на грани призмы 3, а вплотную у этой отражающей грани расположена маленькая стеклянная призмочка 4У скрепленная с мембраной 5, находящейся под воздействи-
116
ем электромагнитов 6 в цепи микрофона. В то время, когда призмочка 4 удалена от отражающей грани призмы 3 на предельное расстояние, в призме 3 происходит полное внутреннее отражение, и световые лучи, преломляясь по общим законам, полностью идут путем, показанным на рисунке. Если же приз-мочку 4 прижать вплотную к отражающей грани призмы 3, то полного внутреннего отражения световые лучи претерпевать уже не будут, а пройдут через соприкасающиеся грани призм и рассеются. Если контакт между призмами ослабить, то произойдет частичное рассеивание, а часть лучей пойдет путем преломления в призме 3.
Легко понять, что при колебаниях микрофонного тока в такт со звуковыми волнами человеческой речи призмочка 4 будет создавать модуляцию света, соответствующим образом изменяя его интенсивность.
Таким образом, звуковые колебания, воспроизводимые голосом человека, превращаются сперва в электрические, из электрических-в механические (мембрана с призмочкой 4), из механических-в световые; на приемной станции световые колебания превращаются сначала снова в электрические (в цепи фотоэлемента), затем усиливаются и, наконец, вновь обращаются в звуковые, воспроизводимые мембраной телефона.
Для точной установки и регулировки положения призмочки 4 устраивается специальный точный механизм, называемый осциллятором, который позволяет перемещать мембрану 5 с призмочкой 4 на доли микрона.
Особо ценной в описанном способе модуляции является глубина модуляции, достигающая 70-80% при незначительной мощности.
Следует отметить еще ряд способов модуляции, резко отличающихся от группы описанных выше тем, что при них модулируется не свет, а ток, поступающий на источник света и таким образом создающий колебания уже самого накала. Однако эти способы более сложны и подходят главным образом только к таким источникам света, как дуги и так называемые лампы тлеющего разряда, обладающим минимальной инерцией затухания.
Ввиду того, что, с точки зрения связи, приборы выгоднее изготовлять главным образом телефонного действия и в некоторых случах - телеграфно-телефонного, способы модуляции, годные только для телеграфа (например перфорирующие диски), в практике конструирования сигнальных приборов отвергаются.
При современном уровне развития .техники оптического телефонирования наиболее удачными являются способы "оптического ножа" и "оптического контакта", как создающие наибольшую глубину модуляции независимо от силы светового потока и при наименьшей затрачиваемой мощности. Дальнейшее совершенствование способов модуляции идет по линии упрощения конструкции и регулировки, по линии обеспечения постоянства в работе при разных условиях состояния атмосферы и, наконец, по линии наиболее полного использования светового потока
117
с минимальными потерями на модуляцию одновременно является чрезвычайно важным подбор источника света с минимальной инерцией затухания, для того чтобы модуляция могла осуществляться во всем диапазоне звуковых частот.
Фотоэлементы
Назначением фотоэлемента является преобразование световой энергии в электрическую в приемнике оптического телефона.
Сущность работы всякого фотоэлемента состоит в том, что падение световых лучей на его чувствительный участок вызывает изменение электрического сопротивления последнего (обычно в сторону уменьшения), а так как фотоэлемент включен в электрическую цепь, то в силу закона Ома изменение сопротивления цепи повлечет за собой соответствующее изменение тока. Сопротивление неосвещенного фотоэлемента обычно бывает весьма значительно (порядка нескольких мегом); при освещении же фотоэлемента сопротивление резко падает, что сказывается на немедленном изменении тока в цепи фотоэлемента.
В настоящее время имеется чрезвычайно много самых разнообразных конструкций фотоэлементов. Однако по принципу действия все они могут быть сведены в четыре группы: .