Андрей Кашкаров - Автономное электроснабжение частного дома своими руками

Андрей Петрович Кашкаров

Автономное электроснабжение частного дома своими руками

Глава 1

Элементы и устройства для автономного электропитания

1.1. Старое-новое изобретение А.С. Попова

О первенстве изобретения Александра Степановича Попова, которому 7 мая 2014 года исполнилось бы 155 лет, возникло гораздо меньше споров, чем о первенстве изобретения радиотелеграфа.

Речь пойдет о детектировании. Детекторный приемник происходит от слова детектор, выпрямитель. Однако, в истории известны несколько способов детектирования сигналов или, иначе говоря, несколько разных устройств, осуществляющих детектирование – трубка Бранли, радиокондуктор Попова, «кошачий ус» Г. Пикарда (США, 1906), «карборунд» Г. Данвуди (США, март 1906), двухэлектродная лампа Флеминга, детектор Д. Боше (Индия, патиент США 1904 года), ртутный когерер Маркони – все они, созданные в разное время и разными исследователями считаются детекторами по своим свойствам.

Каждый из перечисленных по-своему ценен для международной науки, и каждый добавил в нее что-то свое. К примеру, именно Боше ввел понятие «детектор».

Оказывается, над темой детектирующих ток устройств, в свое время работали не только Попов и Маркони. Но А.С. Попов прославился изобретением нового типа когерера, свойства которого связаны с реакцией платины и окисных пленок, что позволило слышать сигнал даже с помощью наушника от телефонов, которые ранее использовали в опытах Минного класса в Кронштадте. Таким образом, доподлинно известно, что в Минном классе «лаборатории Попова» телефон уже употреблялся для изучения электрических колебаний.

Попов запатентовал свое изобретение детекторного приемника в нескольких странах (Российская Империя, Радиокондуктор, 1900, Англия, 1900, Декогер (декогерирующий прибор), США, 1903, Испания, 1900, а также в Швейцарии, и Франции). «Неразбериха» не только с датами, а значит и с первенством, но и с названиями, ведь каждое запатентованное изобретение А.С. Попова в области детектирования и радио имело разное уточняющее название. Более того, в американском патенте 1903 года фамилия автора записана как Popoff, а в английском патенте, признанном научным сообществом на три года ранее – Popov. Описания его патентов по смыслу отличаются от патентов американских исследователей. К слову, об американском патенте Попова до последнего времени знали лишь единицы.

В одном из двух вариантов, запатентованного (март 1903 года) А.С. Поповым в США детекторного приемника, предложена схема с простым – как сказали бы сегодня – согласующим трансформатором, первичная обмотка которого включена в цепь детектирующего элемента – радиокондуктора. Вторичная обмотка трансформатора (который в патенте Попова 1903 года называется индукционной бобиной) подключена непосредственно к катушке телефона. При экспериментах с этой схемой отмечается «повышенная» слышимость в телефоне за счет резонансного усиления сигнала. Во время Попова

В данном ключе понятия когерер (в некоторых источниках – кохерер) и радиокондуктор, декогерер и детектор по смыслу аналогичны.

По общему правилу первенство научного открытия остается за исследователем, зафиксировавшим его в соответствующем патенте. К примеру, если заявка поступила в 1900 году, а патент выдан в 1903, то и его действие начинается с 1903 года.

Но мы не лишены возможности знать историю радио, в связи с великой датой вновь вспомнить подробности, в части того, что 155 лет назад 7 мая 1895 года А.С. Попов реально продемонстрировал первый приемник радиоволн. Случилось это на заседании Русского физико-химического общества.

За Поповым в части изобретения первого детекторного приемника в научном мире прочно закрепилось первенство изобретения и описания эффект детекторного действия когерера с металлическим окисленным порошком.

Радиокондуктор Попова в одном из наиболее известных его опытов представлял собой хорошо просушенную, герметичную стеклянную трубку, внутри которой с помощью клея установлены две ленточки из платины, опыленные крупинками стали, и «обладающие многочисленными участками с окисленной поверхностью» – в кавычках фраза из описания запатентованного Поповым изобретения. Мельчайшие частицы угля, помещенные в корпус с вставленными туда двумя электродами-стержнями (в разных опытах – из металла и графита), при подключении этой конструкции в электрическую цепь, показывали интересное явление: при акустическом воздействии на угольный порошок ток в цепи менялся. Так появился угольный микрофон, принцип действия которого на протяжении всего ХХ века оставался неизменным.

Плоские катушки из «пластиковых» карт-меток (другое их название – транспондеры) – как необычный способ тоже можно использовать в современной радиоэлектронике.

На рис. 1.1 представлена катушка к магнитной карте, которая выполняла функцию антенны для трансляции (изменения) информации в чипе, его инициализации в устройствах кодового доступа. Сопротивление постоянному току представленной на рис. 1.1 «антенны» (при замере омметром) составило 18 кОм.

Рис. 1.1. «Плоская» катушка из пластиковой карты-метки

При подключении такой катушки в приемник, построенный по принципу прямого усиления – вместо «магнитной» антенны и использовании вместо выносной антенны телескопического штыря, вытянутого на максимальное расстояние 45 см, обеспечило прием радиосигнала в диапазоне КВ на частотах 182…450 кГц. Этого локального опыта оказалось достаточно для того, чтобы предположить, что «плоская» антенна из карты доступа может быть применена и в других радиоприемниках.

Такое решение – по форме – катушки, на мой взгляд, вполне оправдано в ряде случае, к примеру, когда требуется создать компактную антенну, дроссель или трансформатор плоской формы. Это еще одна область применения.

В качестве магнитной основы для подобного трансформатора или дросселя могут применяться магнитные пластины соответствующей формы из трансформаторной стали или магнитострикционные сердечники плоской формы, или, в подходящих под определенные задачи, даже фольга, уложенная в «корпус карты» в несколько слоев.

Эта идея для последующей разработки еще ждет своего Попова или Маркони, но уже сегодня по результатам практического опыта очевидно, что плоская катушка из карты доступа может быть и альтернативной антенной для радиоприемника, в том числе и такого, что создан по типу детекторного (классическая схема детекторного приемника) и не имеет отдельного элемента (источника) питания.

1.2. Выявление зоны неблагоприятного электромагнитного излучения автономным способом

В разделе рассматриваются аспекты безопасности и сохранения здоровья при длительной работе человека в зоне локальных электромагнитных излучений, на примере рабочего места оператора ПК и радиомонтажника. Автор проводит анализ неблагоприятных последствий для здоровья человека и обосновывает необходимость ограничения работы в зоне электромагнитных излучений, дают практические рекомендации по диагностике таких зон в пределах жилого помещения.

Электромагнитное излучение связано с современными технологиями, прочно вошедшими в нашу жизнь, именно поэтому риск оказаться в зоне, где плотность потока энергии превышает нормы, сегодня достаточно высок.

К примеру, не рекомендуется долго работать на ПК не только потому, что такая работа опасна для глаз, но и потому, что электромагнитное излучение от ПК вблизи него столь высоко, что диагностируется даже простейшими бытовыми приборами – индикаторами ЭМ излучения, и это излучение пагубно сказывается на здоровье человека и его общем самочувствии, что проявляется в результатах клинических анализов и является фактором, способствующим онкологическим заболеваниям.

С точки зрения ученых влияние магнитных полей на живые организмы формулируется так: «длительное воздействие слабых магнитных полей промышленной частоты при определенных условиях может способствовать возникновению онкологических заболеваний крови и мозга». Сегодня в такие «группы риска», на которых постоянно воздействует электромагнитное излучение разной частоты, проживают не только вблизи линий электропередач, но и в обычных квартирах.

Имеются нормативные документы, которые регламентируют уровень допустимого облучения для работников, занятых на производстве (работающих в условиях электромагнитного излучения – далее ЭМИ – на рабочем месте) и обычных граждан, которые могут находиться в зоне действия ЭМИ по доброй воле (дома, на отдыхе, в путешествии и т. д.).

В Российской Федерации предельно допустимые уровни (далее – ПДУ) воздействия электромагнитного излучения закреплены в нормативном документе СанПиН 2.1.8/ 2.2.4.1383-03 («Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов»).