Л. — Совершенно правильно, отдавая дань строгости выражений, я хочу уточнить. Наведенное напряжение равно нулю, когда витки ротора расположены параллельно магнитному полю, создаваемому тремя обмотками статора. Это направление перпендикулярно тому, которое занимает ротор при подаче в него такого же напряжения, как и в обмотку ротора первого сельсина, как мы только что делали.
Мы можем подать напряжение с этого второго ротора на усилитель, а затем на специальный фазочувствительный детектор, который даст нам положительное или отрицательное напряжение в зависимости от того, в какую сторону смещен ротор от положения, соответствующего наибольшему значению наводимого в этом роторе напряжения.
Н. — Мне в голову пришла одна идея…
Л. — Так изложи ее, мне кажется, что ты сегодня в очень хорошей форме.
Н. — Незачем говорить об этом, я всегда в хорошей форме. Если это напряжение ротора соответствующим образом усилить и затем подать на двухфазный двигатель, то его можно заставить вращаться в одном или в другом направлении.
Л. — Совершенно верно, и этим пользуются на практике. Но как при использовании твоего метода, так и при использовании уже описанного мною двигателя постоянного тока, управляемого фазочувствительным детектором, этот двигатель всегда используете я для воздействия на ротор сельсина, чтобы удерживать его в таком положении, когда наведенный в обмотке этого ротора ток ничтожно мал.
Н. — А какими преимуществами обладает этот метод по сравнению с первым?
Л. — На этот раз передача необратима. Первый сельсин выступает в роли управляющего органа, а второй — в роли управляемого. Необходимо отметить, что в этом случае мощность на роторе сельсина приемника зависит только от усилителя и управляемого им двигателя. Этот метод позволяет поворачивать в нужное положение очень тяжелые предметы, обладающие большой инерцией. Поэтому такая система передачи угла часто используется для управления радиолокационными антеннами.
Н. — В принципе очень удобно, что эту сельсинную систему можно применять несколькими различными способами. К тому же второй сельсин также может применяться двумя разными способами, о которых ты мне рассказал.
Л. — Теоретически все это возможно, а на практике предпочитают в известной мере специализировать сельсины. Существуют специальные сельсины-датчики, которые устроены так, чтобы подключаемые к их обмоткам нагрузки не изменяли наводимых в них напряжений. У сельсинов-приемников, предназначенных для индикации передаваемого угла, как я тебе уже говорил, принимают специальные меры для демпфирования колебаний ротора. В тех же сельсинах, которые предназначены для использования в системе автоматического регулирования с двигателем, стальная арматура ротора должна быть очень однородной, чтобы ротор не оказывал никакой реакции на обмотки сельсина-передатчика. В сельсинах, используемых для прямой передачи угла без двигателя, приводящего в движение второй сельсин (такую систему передачи называют телеиндикацией), нет необходимости в исключительной однородности стального сердечника ротора. Этот ротор устанавливается в заданное положение магнитным полем и поэтому совершенно не влияет на сельсин-датчик.
Н. — В брошюре о радиолокаторе я обнаружил описание еще одного странного устройства. Там говорилось о передаче положения с помощью «цифровых кодирующих устройств». Что это такое?
Л. — Это устройства, связанные с осью и передающие сведения о положении в цифровой, обычно в двоичной, форме. Такое устройство, например, можно сделать в виде диска, разделенного на концентрические кольца (дорожки), каждое из которых состоит из прозрачных n непрозрачных участков (рис. 165).
По одну сторону диска располагают ряд ламп, каждая из которых освещает небольшой участок выделенной ей дорожки, а по другую сторону диска напротив ламп размещают фотоэлементы. Когда между лампой и фотоэлементом находится прозрачный участок кольцевой дорожки, фотоэлемент дает напряжение, а когда луч света перекрывается непрозрачным участком, напряжения на выводах фотоэлемента нет. Путем соответствующего размещения прозрачных и непрозрачных зон на кольцевых дорожках можно сделать так, что даваемые фотоэлементами напряжения составят число, в двоичной системе позволяющее точно определить положение оси.
Рис. 165. Кодирующий диск состоит из прозрачных и непрозрачных зон. В зависимости от угла поворота диска лампы Л1, Л2, Л3 и Л4 освещают или не освещают соответствующие фотоэлементы Ф. Последние по проводам, число которых соответствует числу кольцевых дорожек, передают в двоичном коде информацию об угле поворота диска.
Здесь уместно вспомнить о проведенном нами ранее сравнении цифровой и аналоговой вычислительной техники. Система передачи данных в цифровой форме представляет интерес для передачи большого количества цифр, характеризующих с высокой точностью те или иные явления. В тех случаях, когда особой точности не требуется, вполне достаточно передачи непрерывно изменяющихся величин, как, например, трех напряжений с разной амплитудой в трех обмотках сельсина.
Н. — Я очень рад услышать объяснения принципа работы этих цифровых кодирующих устройств. Они позволят мне решить проблему, над которой я в последнее время работаю: один из моих приятелей попросил сделать ему автоматическую систему управления станком по заданной программе. Я установлю на станке такое цифровое кодирующее устройство. Переданное им число запишу на сдвигающий регистр. Последний позволит мне сложить это число с числом из программы, записанной в магнитном запоминающем устройстве…
Л. — Я знал, что ты в прекрасной форме, Незнайкин, но я никогда не подозревал, что ты стал так силен! Положительно, для тебя электроника…
Н. — Электроника?.. Нет ничего проще!
Вместо послесловия
Дорогой друг!
Мы очень давно не виделись, причина, вероятно, заключается в том, что все время отнимает создание системы программного управления станком. Тем не менее я считаю необходимым упорядочить все то, о чем мы говорили во время наших бесед, и поэтому я предлагаю тебе нечто вроде предметного указателя.
Как ты помнишь, твоя неудача с устройством охраны от воров побудила меня рассказать тебе о преобразователях (стр. 8), затем попытаться дать определение электроники (стр. 10) и, наконец, посоветовать тебе в виде подготовки к нашим последующим беседам перечитать небольшой учебник по электротехнике.
Во второй беседе (стр. 12) мы убедились, что использование преобразователя может оказаться необходимым даже в тех случаях, когда изучаемое явление само по себе уже электрическое: мы увидели, как преобразуют постоянные напряжения в переменные, чтобы облегчить их усиление (стр. 13), и какие методы используют для измерения очень высоких напряжений (стр. 14). Мы рассмотрели преобразователи магнитного поля (стр. 17) и тензометрические преобразователи (стр. 19), которые позволяют измерять приложенную силу. Мы также познакомились с системами, в которых используются вибрирующая струна (стр. 22) и пьезоэлектрические преобразователи.
В третьей беседе (стр. 24) мы говорили об ускорении (стр. 25) и об акселерометрах (стр. 26). Мы говорили о преобразователях звука или микрофонах (стр. 27), рассмотрели преобразователи, чувствительные к температуре (в том числе терморезисторы — стр. 28 и термопары) и к свету, — здесь мы начали с вакуумных фотоэлектрических элементов (стр. 30), перешли к газонаполненным элементам (стр. 31), фоторезисторам, фотодиодам и закончили фотоумножителями (стр. 34).