БИОЭЛЕКТРОННОЕ УХО

Ухо животных и насекомых устроено проще, чем у человека. Несмотря на это, насекомое, в частности, моль или мотылек может воспринимать коле­бания с частотой 10... 100 кГц и обнаружить приближающуюся летучую мышь на расстоянии до 30 м. Именно моль была использована в качестве устройст­ва подслушивания при исследованиях летучих мышей. Земноводные, возмож­но, слышат всем телом, передавая полученные колебания во внутреннее ухо. Есть лягушки, слышащие лучше тогда, когда их слуховые органы наполовину погружены в воду. При этом прерывистые звуки они воспринимают лучше, чем непрерывные.
Человеческое ухо с энергетической точки зрения в 10 раз чувствительнее глаза. Поэтому не удивительно, что конструкторы пытаются создать искус­ственное ухо также высокого качества. Уже имеются электронные анализа­торы звука для оценки музыкальных инструментов. Оценка ими качества ги­тары длится около минуты, у человека это занимает несколько часов.
Интересны результаты работы анализаторов для изображения звука на экране осциллографа. Оказывается, что аналитический образ одного и то­го же заука отличается при повторении, хотя произносит его тот же самый человек. Какой же качественной должна быть работа нашего уХа и мозга, если они могут распознать одно и то же слово, произносимое различными людьми тихо и громко, вблизи и издалека.
Недавно появились первые машины, управляемые человеческим Голо­сом. Это — устройства, переключающие радиоприемники на другие диапазоны волн, селекторы телефонных номеров и т. п. Надежность работы уст« ройства, настроенного на определенный голос, составляет 97 ... 99%, а без специальной настройки 50 ... 70%. Имеютея также аварийные выключатели станков, которые реагируют на вскрик или краткое приказание даже тогда, когда уровень окружающих шумов в 20 раз выше уровня сигнала.
Другие устройства сравнивают звуки, записанные в их памяти, со зву­ками, принимаемыми извне, и в случае совпадения выполняют команду. Они различают 7 ... 20 слов, из которых можно составить различные команды. Уже имеются станки, работающие по этому принципу. «Ухо» машины принимает основную информацию без учета голоса и акцента говорящего. Оно выделяет только существенную информацию, например слова «один—три», и отбрасы­вает все ненужное.
Большой интерес недавно вызвал автомобиль с голосовым управлением.
Уже имеются «фонографы» — устройства, автоматически печатающее на пишущей машинке диктуемые тексты, причем правильность орфографии соблюдается на 85%. Есть и противоположные устройства — разговорная система «с помощью рук»: машинистка пишет под диктовку на специальной машинке, а абонент на расстоянии слышит из громкоговорителя обычный че­ловеческий голос.
Р

БИОЭЛЕКТРОННЫЙ ГЛАЗ

Человеческий глаз ие реагирует на невидимый свет — инфракрасное излучение. А есть животные и пресмыкающиеся, которые хорошо видят в тем-ноте. Некоторые виды змей имеют термолокаторы, реагирующие на разность температур 0,001° С. Человек уже создал технические устройства с чувстви­тельностью 0,0005° С, однако их диаметр приблизительно в сто раз больше чувствительного органа змеи. Тайна змеи еще не раскрыта.
Наиболее интересны глаза насекомых. Многие из них реагируют не толь­ко на изменение интенсивности света, но и на другие его характеристики. Имеются насекомые, воспринимающие ультрафиолетовое излучение (напри­мер, пчелы, мухи, муравьи). Глаз пчелы является своеобразным фотоэкспо­нометром, определяющим интенсивность освещенности в диапазоне 1,5... 5 лк. Устройства, построенные по образцу глаза пчелы или мухи, слу­жат в морской навигации для нахождения положения корабля относительно солнца даже тогда, когда оно закрыто облаками. Это буссоли поляризован­ного света.
Многие насекомые видят «быстрее» человека благодаря световым импуль­сам частоты ~ 300 Гц. Насекомое за то же время видит несколько образов, а человек — только мелькнувшую тень. Глаз мухи послужил образцом для создания устройства, измеряющего мгновенное значение скорости самолета, находящегося в поле его зрения.
Некоторые крабы могут регулировать контрастность наблюдаемых об­разов, что уже использовано в устройствах для астрономических наблюде­ний, в телевидении и фотографии.
Глаз лягушки также издавна интересовал ученых. Собственно первым настоящим биоустройством и было создание электронной модели этого^орга-на. Глаз лягушки — отличная оптическая система. Он среди получаемой зри­тельной информации выбирает и передает только ту, которая важна для ля­гушки: добыча и враг. Лягушка реагирует только на движущиеся предме­ты. Добыча определяется по виду (насекомое или червяк). Если добыча дале­ко, лягушка ею не интересуется. Появился враг — она прыгает туда, где темнее; для нее безразлично, земля это или вода. Глаз лягушки работает не­зависимо от условий освещенности. Модель глаза лягушки состоит более чем из 30 000 полупроводниковых устройств, реле и других элементов. Устройст­ва такого типа применяются в системах противоракетной обороны. Они опре­деляют мгновенное значение скорости самолета или другого объекта, пересе­кающего поле зрения устройства.
Глаз голубя позволяет ему выбирать объекты, перемещающиеся только в одну сторону. На этом принципе работают радиолокационные системы обна­ружения самолетов, летящих в определенном направлении (например, воз­вращающихся на свои базы). Однако создать электронную модель глаза голу­бя нелегко. Она содержит 310 фотодиодов и большое число элементов, выпол-няющих логические функции. Предполагается, что усовершенствованный искусственный глаз голубя значительно улучшит конструкцию устройств для приема оптической информации.
Стоит также вспомнить об использовании голубей в качестве контро­леров готовой продукции на фармацевтическом производстве и в электрони­ке. Если голубь увидит, что какой-либо предмет, перемещающийся на ленте транспортера, имеет другой цвет, размер или загрязнен, то немедленно его отбракует (на практике ударит клювом либо в контакт «качество высокое», либо «качество неудовлетворительное»). Надежность контроля 99%. Произ­водительность 3000 ... 4000 элементов в час. Кроме того, голубь-контролер практически не устает. Обучение его длится 3 ... 5 дней, а уже через 14 ... 21 день он становится «специалистом высшего класса».
Добавим также, что в 50-х годах голубей пробовали использовать в головках самолетов-снарядов для поражения кораблей и судов. Голубь, видя на экране радиолокатора точку — эхо-сигнал от судна, клевал ее, ста­раясь разместить цель в середине экрана, и тем самым, сам того не зная, уп­равлял снарядом. Были снаряды с одним и двумя голубями. Практическим применением этой работы было открытие «светового пера», повсеместно при­меняемого сегодня в электронных вычислительных машинах. Имеются по­пытки использования стаи голубей для распознавания надписей. Каждый голубь знает одну букву алфавита. Если он ее увидит, то ударяет по контакту и тем самым передает ияформацию. Именно с помощью голубей была под­тверждена успешность применения телевидения в учебных целях.
Человеческий глаз является необычайно сложной системой. До сих пор лишь только некоторые его свойства удалось использовать в электронных устройствах (аэрофотограмметрический анализ, автоматический контроль освещенности и т. д.). Поскольку глаза «поставляют» человеку в 1000 раз боль­ше информации, чем остальные органы чувств, ученые думают о создании «видящих» автоматов. Такие автоматы нужны в измерительной технике. К тому же человек различает свыше 17000 оттенков цветов. В природе их число до­стигает 100 миллионов (среди них 8 миллионов оттенков только одного крас­ного цвета).
Новейшие электронные модели человеческого глаза являются своего рода биовычислительными машинами, сравнивающими до 20 000 предметов в се­кунду. Их назначение — анализ фотоснимков, рентгенограмм, сортировка писем, контроль уличного движения и т. д.

ЖИВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА—БИОНИКА

 бионике впервые заговорили в I960 г. Это молодая, быстро развивающаяся наука. Она занимается исследованием биологиче­ских процессов в живых организмах, а также изучением их строе­ния для выявления совершенно новых возможностей в решении различных технических проблем. Это также наука о создании тех; нических устройств, имеющих особенности живых систем.
Если предположить, что возраст Земли составляет около пяти миллиардов лет, то жизнь на планете началась уже полтора-два миллиарда лет тому назад. За столь длительное время природа сумела разработать несчетное количество отличных биологических решений, являющихся примером для техники Среди трех главных направлений развития бионики нас интере­сует только техническая бионика, а при этом—только вопросы, связанные с электроникой.
15.1. БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
В 1957 г. в СССР впервые был построен протез — искусствен­ная рука, управляемая биоэлектрическими импульсами мышц че­ловека. Родилась электронная физиология.
На рис. 15.1 дана схема манипуляционной системы с биоэлек­трическим управлением. Обозначения: 1 — команды, передавае­мые от мозга к мышцам через нервную систему; 2 — электроды на предплечье (небольшой ремешок с несколькими электродами, при­жатыми к точкам, где находятся мышцы, вызывающие сгибание и разгибание пальцев (рис. 15.2, б); 3 — широкополосные линей­ные усилители биотоков; 4 — преобразователи, превращающие биотоки в импульсы, управляющие работой малогабаритных элек­тродвигателей или гидравлического привода (они приводят в дви­жение пальцы искусственной руки). Каждый палец имеет собствен­ный исполнительный механизм, а их суставы закреплены в мини­атюрных подшипниках качения.
Если оператором искусственной руки является инвалид, то используются биоэлектрические сигналы, снимаемые с мышц куль­ти предплечья (рис. 15.1, б).
Почему посылка управляющих сигналов из центров мозга, на­пример команда сжать пальцы несуществующей руки, вызывает именно такие действия искусственной руки? Нервная система пе­редает информацию от рецепторов (нервных клеток, чувствитель­ных к определенным внешним возбудителям: механическим, све­товым, звуковым и т. п.) к мозговым центрам. Когда рецептор получил возбуждение, он посылает сигнал. Но не сразу. Здесь дей­ствует правило: «Все или ничего». Сигнал будет послан лишь в том случае, если его интенсивность превзойдет порог возбуждения. Тогда вдоль нервного волокна пойдут в направлении мозга импуль­сы, несущие информацию: «горячо», «холодно», «тихо», «громко», «светло» и т. п.
Если импульсы, идущие от центров мозга, управляют, напри­мер, движениями ладони, то частота импульсов будет тем выше, чем сильнее сжимается ладонь. Частота этих импульсов меняется от десятков герц до 300 ... 500 Гц, однако амплитуда их остается постоянной (около 0,1 В). Амплитуда импульсов не зависит от уров­ня возбуждения, а только определяется свойствами данного нерва. Известно, что скорость распространения импульсов не превышает 100 м/с.
Управляющие нервные импульсы вызывают возбуждение элемен­тарного мышечного волокна, изменяя его биоэлектрический потен­циал. Это волокно может находиться в двух состояниях: сокращения или расслабления. Нужно лишь снять эти электрические сигналы
соответствующих мышц, находящихся под кожей и на поверхности тела (рис. 15.2, б), и после усиления использовать для управле­ния различными техническими устройствами. Поскольку сокраще­ние мышц пропорционально изменению их биоэлектрических потен­циалов, легко выделить из непрерывно меняющегося сигнала его определенный параметр — мощность. И этот сигнал после усиле­ния (рис. 15.2, ё) снова преобразовать в импульсы с частотой, пропорциональной мощности биотоков, и использовать для приве­дения в движение исполнительного механизма искусственной руки.
Для управления манипулятором используют биосигналы двух групп мышц (сгибающих и разгибающих). Было применено два параллельных канала усиления и преобразования данных, чтобы исполнительный механизм, реагирующий на разность сигналов, управлялся биотоками двух «противоположных» мышц.
Накладываемые па мышцы электроды (рис. 15.2, а) представ­ляют собой пластины с круглой впадиной /, наполненной пастой, содержащей поваренную соль для уменьшения переходного сопро­тивления поверхность кожи — металл электрода. Электроды при­жимаются к телу кожаными или резиновыми ремешками Таксе подробнее списание «искусственной руки» поможет нам при конструировании интересных биоэлектрических устройств, в частности, для управления игрушечными электрическими поезда­ми (рис. 15.3, см. об этом также гл. 13).
Кроме того, биоэлектрический манипулятор — искусственная рука ^_ эТо в действительности система управления, в которой программа передается живым организмом, а осуществляет ее внеш­нее техническое устройство. Однако реальны и другие системы био­электрического управления. Например, можно создать в техниче­ском устройстве программу, записанную на пленке в виде электри­ческих импульсов, и живой организм будет ее выполнять. На таком принципе работает, например, электронный усыпитель — электро-сон (см. рис. 20.2). Электрические импульсы от генератора, воздей­ствуя на отдельные участки коры головного мозга, снижают их электрическую активность и вызывают сон.
Сегодня биоэлектрические протезы могут выполнять многие функции руки человека, за исключением игры на фортепиано и под­нятия больших тяжестей. П;ротезы могут даже чувствовать. Тензо-метрические чувствительные элементы на концах пальцев изме­няют частоту колебаний зуммера, закрепленного на руке рядом с нервом, ведущим к мозгу. При сжатии пальцев с силой до 3 даН (3 кГ) искусственная рука чувствует изменения порядка 0,1 даН. Имеются протезы, в которых тензометрические чувствительные эле­менты управляют сервомеханизмами, сжимающими пальцы. Приме­няют также логические и программные устройства, которым до­статочно одного сигнала, чтобы протез выполнил целый ряд дейст­вий. Все говорит за то, что наибольшее распространение получат протезы с обратной связью (с сигнализацией в, виде колебаний или электрических импульсов, передаваемых коже). Биоэлектрические протезы будущего научатся реагировать на температуру и состоя­ние поверхности пред­мета.
 Можно также ожидать,что инвалиды будут пользоваться несколькими до­бавочными руками, под­ключенными параллельно живым.
Уже построен «мощный» робот высотой 5 м, управ­ляемый биосигналами си­дящего в нем человека. Достаточно легкого движения руки человека — и робот вырывает дерево вместе с кор­нями.
Создано также и другое устройство — усилитель мускульной силы человека. Это легкий стальной «скелет» с сервомеханизмами, управляемыми биоэлектрическими импульса ш. Человек при ис­пользовании такой конструкции развивает силу, в шесть раз боль­шую, чем обычно.
Имеются уже биоэлектрические «рукавицы», благодаря кото­рым космонавт или подводник может свободно одной рукой выпол­нять работу, требующую приложения силы около 40 даН. Добав­лением служат усилители силы пальцев. Энергия для усиления че­ловеческих мускулов берется от электрических или гидравлических систем.
Искусственные руки становятся все длиннее. Это значит, что вместо проводов, соединяющих их с человеком, применяются радио­волны. Такие руки, управляемые на расстоянии с помощью био­электрических импульсов, работают при больших температурах, в атомных устройствах и т. п.
Рост скоростей в технике привел к тому, что нормальные реак­ции водителя или пилота стали недостаточными. Ученые начали интересоваться системами «человек—машина». Скажем, в системе «человек—автомобиль» время реакции водителя с момента приня­тия решения до включения ножного тормоза 0,4 ... 0,5 с. Само вре­мя передачи нервных импульсов от мозга до мышц ног (при скорости распространения нервных импульсов порядка 100 м/с) — около 0,15 с. За время 0,5 с автомобиль со скоростью 100 км/ч пройдет путь около .12,5 м.
Конструкторы попытались сократить путь нервных импульсов и время реакции. Водитель во время опыта получал очки со сталь­ными спиральными пружинками, снабженными серебряными -элек­тродами, которые прижимаются к надбровным дугам. Электроды соединены с транзисторным усилителем, на выходе которого нахо­дится реле, управляющее сильным электромагнитом, связанным с автомобильным тормозом. В случае опасности достаточно водите­лю нахмурить брови, чтобы автомобиль начал тормозить уже че­рез 0,15 с. При скорости 100 км/ч путь, пройденный автомобилем до момента торможения, будет составлять только 3,75 м вместо 12,5 м. Кроме автоматического тормоза, который срабатывает через 0,15 с, автомобиль имеет и обычный ножной тормоз.
Сейчас пытаются использовать изменения выражения лица пи­лота для управления сверхзвуковыми самолетами. Миниатюрные электроды заменят известные сегодня виды управления (ручное и ножьюе).
Пилоты космических станций получат возможность управлять с помощью движения глаз. Речь идет о том, что поворот гЛаза на 1е вызывает изменение биоэлектрических потенциалов глазных мышц в пределах 10 ... 40 мкВ. При этом сохраняется линейная за­висимость между утлом поворота глаз до 30° и амплитудой биотоков. Эту линейную зависимость можно использовать для управле­ния с помощью усилителей и сервомеханизмов.
Пытаются также использовать нетипичные реакции мышц, возникающие в момент перегрузок, для управления движущимися объектами.
Интересные результаты дают эксперименты, связанные с не­посредственной передачей мыслей на расстояние. В будущем такой метод управления позволит усовершенствовать различные произ­водственные процессы и транспортирование.
В чем заключается идея экспериментов видно из рис. 15.4. Когда мозг отдыхает, его так называемый альфа-ритм имеет частоту
7 ... 13 Гц (длина волны 23 ... 43 ООО км) и амплитуду 5 ... 50 мкВ.
8 момент концентрации внимания (мысли) или появления внешних сигналов, предположим световых (или только мысли о них), амплитуда альфа-ритма уменьшается и наступает так называемая реакция задержки (рис. 15.4, в). Именно эти колебания исполь­зуются для передачи управляющих сигналов на расстоянии о вклю­чении и выключении лампочки.
Балансный усилитель управляется разностью биопотенциалов, возникающих между двумя точками черепной коробки, но не реа­гирует на одновременное изменение напряжения в этих точках.
Напряжение снимается между нейтральным электро­дом, обычно расположенным в верхней точке черепной ко­робки, и двумя другими, ко­торые могут быть размеще­ны по-разному (рис. 15.5), Нейтральный электрод соеди­нен с корпусом усилителя, который должен быть хорошо за­землен.
Следует помнить, что из-за поворота головы или глаз, неправиль­ного расположения проводов, соединенных с электродами, а также под влиянием работы сердца могут возникать так называемые НЧ помехи, а вследствие электрической активности мышц — ВЧ помехи. Входной блок усилителя должен иметь фильтр нижних частот с постоянными времени 0,1; 0,3 и 0,7 с для ослабления НЧ помех. Усилитель нужно тщательно экранировать и обеспечить хороший электрический контакт его с землей.
Колебания с частотой альфа-ритма модулируют несущую часто­ту передатчика, работающего на волне 60 км. Такая длина волны позволяла избежать помех от радиостанций и электрических по­лей. На выходе приемника имеется реле и гнезда для подключения миниатюрной лампы.
Серебряные электроды прижимаются резиновыми лентами вме­сте с прокладкой из марли, пропитанной водным раствором пова­ренной соли, к голове экспериментатора. Волосы можно не уби­рать. Хорошие результаты дает легкое втирание в кожу головы про­водящей пасты с раствором поваренной соли. Надежный контакт и правильный выбор места для электродов определяют результаты эксперимента. Если нет в наличии цилиндра Фарадея, то неплохо экранировать экспериментатора от посторонних полей с частотой 50 Гц, а также от помех, связанных с работой радиостанций, с влия­нием атмосферного электричества. Особенно досаждают помехи с частотой электросети, так как они похожи на сигналы, посылае­мые мозгом.
Описанные явления позволили открыть наличие психологиче­ской обратной связи между человеком и исполнительным механиз­мом. Создаются система мозг — усилитель —модулятор—передат­чик — приемник (с сигнальной лампой) — глаз — мозг. Включение или выключение лампы зависит от мысленного приказа индуктора, от его волевого усилия. Например, таким способом можно останав­ливать и запускать игрушку или зажигать лампы. Наконец, уже сейчас поговаривают о самолетах, управляемых непосредственно
полей и мыслью пилота, и о передаче этих биоэлектрических сигна­лов с Земли по радио- или телевизионным каналам.
Применение биоэлектрических импульсов позволяет «синхро­низировать» различные электрические медицинские устройства с ра­ботой Организма человека. На этом принципе основана работа раз­личных стимуляторов (возбудителей) сердца, парализованных рук и ног, стимуляторов родов и т. п. Иногда биотоки здоровой части тела управляют работой больных органов. Более того, можно за­писать работу здорового органа и сохранить эту запись на всякий случай. В перспективе это позволит сконструировать искусственное электрическое сердце. Для его питания можно попробовать исполь­зовать биопотенциалы специально возбужденных мышц человека или разность температуры между поверхностью тела и окружающей средой.
Много усилий затрачивается на поиск источников электроэнер­гии у животных. В качестве биоэлектростанции можно приме­нить, например, электрического угря. Во время опыта в течение 8 ч мышь без вреда для здоровья питала своей энергией радиопе­редатчик. Может быть в будущем крупные животные будут в тече­ние всей своей жизни поставлять нам дешевую энергию, получае­мую от биотоков.
Биологический элемент, состоящий из двух электродов (из пла--ины и нержавеющей стали), имеет э. д. с. 0,1 ,,, 0,65 В и мощность 114,,. 155 мкВт. Один электрод приживляется на животе крысы, собаки или кролика, а другой — под кожей на груди. Электроды можно также разместить в" любом месте системы кровообращения. Тем самым мы как бы получаем разновидность «жидкого топлива».
Установлено, что даже растения имеют электрические потенциа­лы, хотя и менее интенсивные, чем у людей или животных. Речь может идти о биоэлектрической стимуляции развития растений. Если это удастся, то урожаи будут более частыми и обильными.
В США в последние годы построены чувствительные при­боры, регистрирующие токи нервных волокон растений и деревьев. Благодаря этому можно получить, например, «электрический пей­заж». Случайно открыто, что длинные волосы и борода могут до­полнительно влиять на музыкальное восприятие, так как являются особого рода рецепторами.

Органный микрофон

При магнитной записи голосов природы обычно применяют микрофон со звукоулавливающим устройством в виде рефлектора (рис. 11.34, а). Однако наилучшие результаты дает органный микрофон. Набор открытых трубок воспринимает различные звуки, благодаря резонансу повышается количество звуковой энергии, подводимой к микрофону. Достаточно иметь 37 трубок длиной от 20 мм (частота 8200 Гц) до 920 мм (180 Гц). Вот их данные. Первое число — это номер трубки (ее расположение показано на рис. 11.34, а), второе — длина в миллиметрах: 1—920, 2 — 895, 5 — 870, 4 — 845,
5 — 820, 6 — 795, 7 — 770, 8 — 745,
0,11
9 — 720, 10 — 695, // — 670, 12 —
20 4050 100 200 500 V,M3
645, /3 — 620, 74 — 595, 75 — 570, 16 — 545, 17 — 520, 18 — 495,
19 — 470, 20 — 445, 21 — 420, 22 25 — 320, 26 — 295, 27 — 270, 28 395, 23 — 370, 24 — 345, 245, 29 — 220, 30— 195,
31 — 170, 32 — 145, 33 — 120, 34 — 95, 35 — 70, 36 — 45, 37 — 20.
Материал трубок: латунь, алюминий или твердая пластмасса. Диаметр 10 мм, толщина стенок 1 мм. Трубки размещают перед мик­рофоном. Микрофон электродинамический или другой с сопротив­лением 10 ... 100 Ом можно также применить пьезоэлектрический микрофон сопротивлением 0,5 ... 1 МОм. Нам потребуется еще вы­сококачественный предварительный усилитель НЧ. При проведе­нии собственных исследований длину резонансной трубки (см) можно найти по формуле 330/(2/), где / — требуемая частота зву­ка, Гц,

ПНЕВМОНИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

 Пневмоусилители (струйные усилители):
а — камертонный; б — усилитель для радиоприемника (/ — камертон: 2 — диафрагма (пластинка, приклеенная эпоксидной смолой к ножке камертона); 3, 4 — мундштуки (со­пла); 5 — вентиль подачи воздуха под давлением (например, от резинового туристского насоса и т. п.); 6 — излучатель звука (кухонная воронка или элемент таких духовых музыкальных инструментов, как труба, валторна, саксафон); 7 — транзисторный прием­ник; 8 — миниатюрный ушиой телефон с мембраной и диафрагмой; 9— сопла).

Пневмоника занимается конструированием приборов, действие которых основано на взаимодействии струй воздуха. Они служат для усиления сигналов и выполнения элементарных математиче­ских и логических функций. Такие устройства все шире приме­няются в автоматике, космонавтике и самолетостроении

Изготовление звукоснимателя для электрогитары.

Электроакустические преобразователи. Это чаще всего пье зоэлектрические микрофоны с номинальным диапазоном частот 20...10 ООО Гц.
3. Электромагнитные преобразователи могут быть фабричные или самодельные. Для радиолюбителя здесь имеются две возмож­ности: сделать механическое устройство самому или меньше меха­ники, но зато больше электроники.
Принцип действия. Колебания стальных струн вызы­вают изменение величины магнитного потока катушки, при этом на выводах катушки наводится переменная э. д. с. Кон­струкция простого универсального магнитного преобразова­теля показана на рис. 11.1, б. Основание изготовляют из мягкой
стали или пермаллоя толщиной 1___1,5 мм. Катушка 2 содержит 5000
витков провода ПЭВ 0,05...0,1 мм. Возможен вариант и с двумя ка­тушками по 3000 витков, соединенными друг с другом последователь­но (конец обмотки первой катушки соединен с началом другой). Сер­дечники катушек (намотка производится непосредственно на них) представляют собой постоянные магниты. Лучше, если они будут ферритовыми, например, от ионных ловушек старых кинескопов. Если магниты состоят из нескольких элементов, необходимо, чтобы все полюса S или N находились с одной стороны датчика. Поляр­ность магнитов определяют, сближая их. Датчик к усилителю НЧ подключают экранированным проводом. Неплохо заключить дат­чик в экран из медной или алюминиевой фольги толщиной 0,1...0,2 мм.
Датчик также можно изготовить, намотав на сердечниках 2 X 20 витков провода ПЭВ 0,6 или 2 Х90 витков провода ПЭВ 0,27. Однако в этом случае необходим предварительный усилитель или согласующий трансформатор. Очень хорошие результаты в этом случае дает применение выходного трансформатора НЧ от старого приемника (он включается как повышающий). Преобразователь-при этом соединяют с трансформатором обычным многожильным или гибкими проводами, а трансформатор с усилителем НЧ — экра­нированным проводом длиной не более 1 м.

Во всех случаях кагушки следует наматывать непосредственно на сердечники — постоянные магниты. Можно только обернуть сердечники одним слоем липкой ленты или слоем конденсаторной бумаги.
Конструкция другого электромагнитного преобразователя и схема его предварительного усилителя изображены на рис. 11.1, г. Этот вариант наиболее прост и доступен для изготовления. На плас­тине из твердой стали (намагниченной), изготовленной, например, из старой пилы, ножа или плоского напильника размерами (1.5...3) X 25 X 70 мм (для шестиструнной гитары; для других — на 5 мм длиннее расстояния между крайними струнами) наматывают 1000...1500 витков провода ПЭВ 0,05...0,1. Датчик с катушкой, на­мотанной, как показано на рис. 11.1,5, может работать лишь в по­мещениях, не имеющих электропроводки, а также там, где помехи от электросети невелики. Для других условий катушку следует вы­полнить согласно рис. 11.1, е. На отдельные половины сердечника наматывают обмотки и соединяют противоположные отводы. Мож­но также попробовать экранировать преобразователь, изготовив экран из листовой бронзы или меди толщиной 0,1...0,2 мм.Преобразователь, например, в корпусе из пластмассы размеща­ют поперек стальных струн на расстоянии 5...10 мм от них. Струны гитары следует время от времени намагничивать, для чего один-два раза в месяц по ним нужно проводить сильным постоянным магнитом. Транзи­стор первого каскада усилителя НЧ (77) имеет низкий уровень собственных шумов. Усилитель монтируют на плате размерами 2 X 40 X 60 мм и размещают вместе с источником питания (батарея 4,5 В, три миниатюрных гальванических элемента 316 или кадмиево-никелевые аккумуля­торы) в небольшом металлическом корпусе под надсадкой грифа. Приставка соединяется с любым усилителем НЧ. Преобразователь может работать с любым струнным инструментом. К усилителю НЧ его надо подсоединять экранированным проводом. Это может быть, например, провод для микрофона, магнитофона или тонкий ВЧ кабель. Экран провода подсоединяется к корпусу приставки и шасси (или общему проводу) усилителя. Однако следует заме­тить, что металлический корпус и экранированный провод не обязательны.
Место размещения преобразователя на гитаре показано на рис. 11.1, а.
На рис. 11.2 показана схема регулирующей приставки, укреп­ляемой на акустической электрогитаре с электромагнитным звуко­снимателем (заводского изготовления или самодельного с сопротив­лением 5 кОм). Приставка содержит регулятор громкости и тембра R2, а также два выключателя: «Громко»(В 1) и «.Тембр»» (В2). В правой позиции выключателей напряжение НЧ преобразуется практически без потерь. При установке переменного резистора R1 в положение наименьшей громкости (при выключении В2) и при легком повороте туда и обратно ручки R1 можно получить эффект «органного» звучания. Для подключения к усилителю НЧ (радиоприемнику с входом для звукоснимателя) служит одножильный экраниро­ванный провод длиной 5...6 м.
4. Пьезоэлектрические преобразователи. Это дат­чики заводского изготовле­ния (например, польский PZPM № 2) или любитель­ские. Здесь вполне можно применить обычную головку звукоснимателя. Извлеченный пьезоэлектрический элемент поме­щают в корпусе инструмента, приклеивая его в месте, подобран­ном опытным путем. Преобразователь можно, например, укрепить сзади под главной опорой струн — подставкой (рис. 11.3, а) или спереди гитары около отверстия и грифа.
Расскажем кратко, как сделать преобразователь. На рис. 11.3, б детали 1 и 3 — это нижняя и верхняя крышки корпуса из пласти­ка, картона или фанеры ((1...2) X 20 X 50 мм), 2 — боковые опоры, 4 _ приклеенная прокладка из пластика шириной, равной ширине элемента, 5 — пьезоэлектрический элемент, 6 — выводы для припа-ивания из фосфористой бронзы или толстой медной проволоки (к ним прикрепляются выводы от элемента и экранированный про­вод усилителя НЧ), 7 — прокладки из микропористой резины.

Рыбацкий термометр

Рыбацкий термометр. Многие радио­любители увлекаются также рыбной лов­лей. Предложим им несколько интересных и полезных тем.
Устройство, схема которого дана на рис.поможет опре­делить границы (глубины) отдельных слоев воды, температура кото­рых соответствует пребыванию определенных видов рыб. Это тер-мисторный термометр, который медленно опускают в воду с помощью удилища, снабженного вертушкой. Одновременно наблюдают за показаниями прибора, шкала которого проградуирована в гра­дусах Цельсия. Затем вынимают термометр и измеряют глубину его погружения. При ловле определенного вида рыбы леска должна иметь соответствующую длину. Приближенные значения темпера­туры воды, при которой различные рыбы чувствуют себя лучше все­го, следующие: форель в озере +6, форель в реке +14, линь +15,5, щука +17,7, леш +18, плотва +19, карась +20, карп +20,5 и окунь +2г С. Точные данные можно найти в книгах по разведению рыб