книги из ГПНТБ / Смирнов Б.В. Основы электроники и техники связи учебник

УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ ДЛЯ ВЫСШИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ

Б. В. СМИРНОВ, доктор технических наук, профессор

©

МОСКВА «КОЛОС» 1974

«31.3

С 50

УДК 631.371 : 621.38/39 (075.8)

Ре ц е н з е н т ы : доктор техн. наук, профессор УСХА И. И. Мар тыненко и ст. преподаватель С. П. Борисов.

Ре д а к т о р — инженер В. М. Никитина.

р

Смирнов Борис Васильевич.

С 50 Основы электроники и техники связи. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Колос», 1974.

336 с. с ил. (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений.)

Учебник предназначен для студентов факультетов электрификации сельского хозяйства. В нем изложены основы электроники в таком объ­ еме, чтобы сформировать у студента совокупность знаний о свойствах, параметрах и .возможностях наиболее распространенных электронных приборов и узлов радиоэлектронных схем. Эта совокупность знаний должна служить фундаментом для изучения соответствующих при­ кладных областей электроники — техники связи, автоматизации, теле­ механизации, электронно-вычислительной техники и др. Примеры рас­ четов, справочный материал помогут студентам (особенно заочникам) в выполнении курсовых и дипломных работ.

© Издательство «Колос», 1974

3.Радиоэлектроника в животноводстве

иптицеводстве

Для сигнализации об окончании машинного доения коров в ус­ тановках «елочка», «тандем» и др. разработаны специальные сиг­ нализаторы (гальванические, емкостные, фотоэлектрические). Су­ ществуют электронные счетчики количества надоенного молока («Псёл» и др.). Жирность молока определяют емкостным или фо­ тоэлектрическим измерителем жирности. Для' пастеризации моло­ ка разработаны высокочастотный и вибрационный пастеризаторы.

Температуру тела животных измеряют ветеринарным полупро­ водниковым элетротермометром АФИ. Кишиневским научно-ис­ следовательским институтом электротехнической промышленности разработан прибор ОУ-УКН-5 с пьезопреобразователем и элек­ тронным блоком, позволяющий при помощи ультразвуковых волн измерять толщину шпика у свиней, не травмируя их.

Существуют электронные системы для создания в птичниках искусственного дня продолжительностью 12, 15, 18 и 24 ч с раз­ личным соотношением «ночи», «рассвета», «дня» и «вечера». Для дистанционного контроля и регулирования температуры и влаж­ ности воздуха в инкубаторах используют полупроводниковые мо­ стовые схемы с установкой термосопротивлений во многих пунктах инкубаторных помещений.

Для загонной пастьбы животных созданы электроизгороди с полупроводниковыми и тиратронными генераторами импульсов. Высоковольтные полупроводниковые генераторы применяют в светоловушках насекомых. Известны попыткиприменения радиопас­ туха, сигнализирующего чабану о местонахождении отары овец. Миниатюрные телеметрические радиопередающие установки в со­ четании с датчиками, помещаемыми в пищеварительный тракт жи­ вотного, позволяют измерять различные параметры при свободном поведении животного в привычных для него условиях. Мембран­ ные резонаторные устройства с фиксированной частотой дают воз­ можность устанавливать момент начала роения пчел. Электрон­ ные логические элементы применяют в системах водоснабжения животноводческих помещений и птичников.

4.Радиоэлектроника и хранение сельскохозяйственных продуктов

В хранилищах сельскохозяйственной продукции чрезвычайно важно иметь возможность дистанционно измерять температуру и влажность хранимой массы. Полупроводниковый электротермо­ метр АФИ для зернохранилищ позволяет дистанционно измерять температуру на глубине 3 м в диапазоне от 5 до 70° С. Электрон­ ный влагомер ОТИ (Одесского технологического института) пред­ назначен для контроля влажности зерна в потоке. Для сигнали­ зации и регулирования температуры хранимой массы в одной точ­

5

ке АФИ разработаны приборы на полупроводниках ЭТС-1/ФС, на электронных лампах ЭТС-1/Л, а также многоточечный (на 25 то­ чек) полупроводниковый термосигнализатор ЭТС-25. Электронный влагомер АФИН измеряет влажность зерна в диапазоне от 10 до 40% при температуре его от 10 до 30° С. Электронный влагомер ПВЧК-2 Кутаисского ОКБ «Проектприбор» позволяет измерять влажность чая в диапазоне от 0 до 21%, а электронный влагомер ПВТК-1 — влажность листьев табака в пределах от 9 до 19%.

Для контроля уровня сыпучих материалов используют уровне­ меры с термисторными, фотоэлектрическими, емкостными (анали­

щие электронные блоки (влагомер, указатель регулирования, фик­ сатор перепада влажности). Применяют фотоэлектрические уст­ ройства с различной чувствительностью к различным участкам светового спектра для сортировки по цвету гороха, бобов, ара­

зинсекция зерна в нем позволяют сохранить очень высокое каче- ' ство продукта. Высокочастотная сушка становится экономичной в сочетании с тепловой и вакуумной, когда сам сушимый продукт имеет высокую стоимость.

Разработаны электронные холодильники для хранения охлаж­ денных или замороженных продуктов (мяса, масла, рыбы, шпика, жиров животных и т. п.).

5.Использование электронных приборов

иметодов радиоэлектроники при испытаниях сельскохозяйственных машин

При помощи электронных' приборов измеряют работу, совер­ шаемую тракторами и сельскохозяйственными машинами, тяговое усилие (электронные работомеры РЭСК, РУ-1 и др.). Электрон­ ные интеграторы ЭП-1 и ЭП-2 позволяют измерять эти параметры и автоматически в процессе измерений обрабатывать их, вычис-> лять силу тяги, моменты на колесах, глубину вспашки и т. д. с учетом влияющих на них факторов (неровности почвы, резкие из­ менения влажности почвы, различные механические параметры грунта и т. п.).

Для оценки технического состояния тракторных двигателей без их разборки используют различные электронные корреляторы и логические схемы. Разработаны специальные передвижные уста­ новки для испытаний тракторов и машин в поле. Результаты из­ мерений можно фиксировать на магнитную ленту с воспроизведе­ нием их после завершения самих измерений в поле.

6

При ремонте деталей машин использование высокочастотной металлизации напылением позволяет добиваться хорошего каче­ ства отремонтированной детали.

6.Радиоэлектроника в сельскохозяйственной электроэнергетике

Методы радиоэлектроники позволяют передавать сигналы те­ лефонии и телемеханики по линиям и сетям 0,4—35 кВ одновре­ менно с передачей электроэнергии. Для этой цели применяют по­ сты серии МВП, аппаратуру АРС-64 (и систему КСУ-РС), АС-2, ТС-2М и др. Для телекоитроля за состоянием ответвлений в рас­ пределительных сетях разрабатывается электронная телемехани­ ческая аппаратура. На подстанциях 35/10 кВ используется систе­ ма простейшего телеконтроля для передачи •на диспетчерский пункт одного или нескольких вызывных сигналов (например, один сигнал об аварийном заземлении на отходящих фидерах или два сигнала: один предупреждающий диспетчера б возможности по­ явления в течение ближайших нескольких часов заземления на каком-либо из фидеров, другой — о появлении этого заземления). Электронный телесигнализатор СГ-2 позволяет узнавать об обра­ зовании гололеда на проводах линий 35— 110 кВ на расстоянии до 100 км. В индикаторных и контролируемых узлах регуляторов на­ пряжения силовых трансформаторов 110/35, 35/10 кВ используют­ ся полупроводниковые элементы и узлы.

Полупроводниковые термоэлектрические генераторы ТГК-3, ТГК-Ю и др. обеспечивают работу радиоаппаратуры от керосино­ вой лампы или керогаза. Для электропитания радиоприемников, установленных в автомобилях, аппаратуры на линиях связи, ме­ теостанций находят применение солнечные фотоэлектрические пре­ образователи. Фотопреобразователь площадью 100 м2 с к. п. д. 5% позволяет получить мощность в 29 кВт, что достаточно для обес­ печения нужд небольшого жилого дома.

7.Радиэлектронные средства управления мобильными и стационарными машинами, аппаратами и другими объектами сельскохозяйственного производства

Всельском хозяйстве широко распространены радиостанции для связи диспетчерского пункта с мобильными и стационарными объектами производства. Для нужд диспетчеризации сельскохо­ зяйственного производства применяются радиостанции общехозяй­

ственного назначения РС-25 и «Алтай», для геологов — «Недра-1» и «Недра-П».' Все большее распространение получают ультрако­ ротковолновые радиостанции РСВ-1, «Гранит», «Кактус», «Ласточ­ ка» и др. Для телемеханизации оросительных систем используют устройство телемеханики ТЧР-61 (передача сигналов по линиям

7

связи) и высокочастотную аппаратуру КП-60 (передача сигналов по высоковольтной силовой линии).

Ведутся разработки систем радиоуправления тракторами, по­ севными машинами (радиоотметчик для квадратно-гнездового се­ ва, фотоэлектрические индикаторы). Для управления большим количеством стационарных механизмов на фермах, животноводчес­ ких комплексах, птицефабриках применяют пульты, щиты, план­ шеты с мнемосхемами, работа которых основана на электронных приборах и методах радиоэлектроники. Ведутся работы по созда­ нию бесконтактных тиристорных систем электронно-импульсного управления (включение, регулирование, отключение) сельскохо­ зяйственными электротепловыми, осветительными и облучательными установками, электродвигателями и генераторами, водоснаб­ жающими установками и т. п.

При диспетчеризации колхозов и совхозов стремятся к ком­ плексному использованию .всех электрических средств (автомати­ ки и телемеханики, телефонии, телеметрии, фототелеграфа, теле­ тайпа и телеграфа, радиофикации, оргтехники и т. п.). Наиболь­ шая эффективность такого использования обеспечивается при сочетании названных средств с электронными вычислительными машинами.

8. Применение электронных вычислительных машин для механизации и автоматизации инженерного и научного труда в сельском хозяйстве

Различают электронные вычислительные машины непрерывно­ го действия (аналоговые) и дискретного действия (цифровые).

Аналоговые машины позволяют решать строго специализиро­ ванные задачи. Например, машины МН-7 и МН-М предназначены для решения дифференциальных уравнений шестого порядка, ус­ тановка МНБ-1— двенадцатого порядка, МЛТ-9 — шестнадцатого порядка. Разработаны аналоговые машины для анализа и расчета режимов работы энергосистем и электрических сетей, геологичес­ ких структур, сетевых моделей и т. п.

Дискретные ЭВМ оперируют не с физической моделью объек­ та исследования, а с цифрами, с математической моделью объек­ та. Поэтому цифровые ЭВМ отличаются высокой степенью универ­ сальности. Им доступны любые задачи, которые можно предста­ вить в виде математических формул. В отличие от аналоговых дискретные ЭВМ отличаются быстродействием. Машины первого поколения — БЭСМ-1, «Минск-1», «Минск-14», «Стрела», «Урал-2» и др. (на электронных лампах) — обеспечивают выполнение до де­ сятка операций в секунду. Машины второго поколения — БЭСМ-4, БЭСМ-6, «Минск-22», «Минск-32» и др. (на полупроводниках) — совершают до нескольких сот тысяч операций в секунду. Машины третьего поколения — ЕС-1020, ЕС-1030 и др. (на интегральных схе­ мах) — могут выполнять 1 млн. и более операций в секунду.

8

ЭВМ применяют для решения сложных многовариантных круп­ номасштабных задач, возникающих в процессе научных исследо­ ваний, конструирования и проектирования сложных объектов, в вузах, при управлении производством на заводах, в колхозах и совхозах, на транспорте, в авиации и т. п. В результате механиза­ ция различных форм умственного Труда стала реальностью. Бла­ годаря новым огромным возможностям в выполнении вычисли­ тельных и логических операций появились неизвестные ранее ме­ тоды оптимизации планирования при помощи вариантных расчетов, построения производственных процессов на основе их матема­ тического моделирования, организации сложных комплексов вза­ имосвязанных работ за счет сетевого моделирования и т. п.

Реализация этих возможностей ЭВМ потребовала не только разработки и освоения промышленного выпуска таких машин, но и организации в стране сети вычислительных центров (городских, кустовых, областных, республиканских). Вследствие большого бы-

-стродействня ЭВМ резко возросла роль средств сбора, передачи, накопления, хранения, обновления, поиска и обработки информа­ ции, средств оргтехники и оргсвязи. Возникла не только необходи­ мость, но и появилась возможность разработки специальных ин­ формационных автоматизированных систем управления (на базе ЭВМ) всеми звеньями предприятий и учреждений, отраслями на­ родного хозяйства и экономикой страны.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Назовите область применения электронных приборов и методов радиоэлектро­ ники в сельском хозяйстве.

2.Объясните роль радиоэлектронных средств в совершенствовании управления

сельскохозяйственным производством.

3. Какие возможности электронных вычислительных машин оказывают решаю­ щее влияние на механизацию научного, инженерного и управленческого труда в сельском хозяйстве?

Глава II

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ

1.Устройство и принцип работы электровакуумных приборов

Электровакуумный прибор состоит из баллона, в котором .соз­ дается вакуум (порядка 10-7 мм рт. ст.), и помещаемых внутри

с электродами. В работе электронных ламп используется явление эмиссии, которое состоит в следующем. Свободные электроны,

9