Кристадинный эффект

"Новости Радио" (Radio News), September, 1924, pages 294-295, 431

Некоторые экспериментаторы замечали, что разные пары контактов, такие как кристалл-металл или кристалл-уголь, используемые в качестве детекторов, могут генерировать незатухающие колебания точно так же, как это делает ламповый генератор. Те же самые пары контактов могут использоваться и как усилители. Генерирующие кристаллы не являются новинкой, они были изучены известными инженерами ещё в 1906 году, но только недавно Русский инженер мистер О.В. Лосев нашёл интересное применение этим кристаллам. Конструкция аппаратуры, в которой колебания производятся кристаллами, является довольно простой и должна быть очень интересна нашим читателям.

Вид сверху на экспериментальную панель с генератором и кристаллическим детектором, собранную в лаборатории "Новостей Радио". На картинке цифрами обозначены следующие части: 1 - вариометр; 2 - переменный конденсатор; 3 - сотовая катушка; 4 - конденсатор 5нф; 5 - дроссель; 6 - потенциометр; 7 - переключатель; 8 - сопротивление; 9 - детектор цинкит-сталь; 10 - гнёзда наушников; 11 - гнёзда батареи.

Из множества контактных пар были изучены пары пирит-уголь, халькопирит-цинк, гален-уголь, и цинкит-уголь. Выяснилось, что пары цинкит-уголь и цинкит-сталь лучше всего производят сильные колебания. Их конструкция похожа на ту, которая применяется в обычных кристаллических детекторах, в которых проволока в виде пружины соприкасается с кристаллом. В качестве пружины можно использовать часть угольной нити, взятой из сгоревшей лампы накаливания, в которой угольное волокно является светоизлучающим элементом; можно так же использовать кусок стальной проволоки.

Можно применять кристалл цинкита, но было доказано экспериментально, что даже плохой кристалл можно сделать лучше, если его расплавить в электрической дуге и соскоблить с его поверхности чёрный слой, который является плохим проводником. Можно так же разломать кристалл и использовать внутреннюю поверхность. Плавить кристалл необходимо в двуокиси или перекиси магния.

Что бы найти наилучшие условия для использования кристалла, можно посмотреть графики с характерными кривыми, снятые при определённом напряжении и показывающие что кристалл работает как отрицательное сопротивление. Это отрицательное сопротивление объясняет, почему кристалл может работать как генератор. Графики похожи на графики электрической дуги или динатронной лампы. Однако гораздо проще попробовать применить кристалл как это делается в обычной детекторной схеме, пока она не начнёт генерировать тон, слышный в наушниках. Как только кристалл загенерирует в аудиодиапазоне, то его можно легко применить в какой-нибудь радиочатотной схеме, где кристалл будет работать на манер гетеродина.

ПИТАНИЕ ОТ БАТАРЕЙ

На рис. 1 показана схема, генерирующая колебания с помощью энергии, полученной от соединения кристалла с батареей. Батарея может быть составлена из сухих элементов типа "Б", обеспечивающих не слишком большое внутреннее сопротивление. Напряжение, подаваемое на кристалл находится в пределах 5...30 вольт, и оно зависит от качества кристалла. Параметры элементов схемы на рисунке 1: R - реостат сопротивлением около 3 кОм с подвижным контактом. Контур L2C2 настроен на аудиодиапазон, L1C1 - на радиодиапазон. С помощью переключателя K любой из этих контуров может быть подключён к кристаллу. Индуктивность катушки L2 - 1 Гн, ёмкость конденсатора C2 - 2 мкФ; вариометр L1 - 5мГн, переменный конденсатор C1 имеет ёмкость 10нФ. В этой схеме желательно использовать головные телефоны сопротивлением около 300 Ом. При включении контура L2C2, регулируя напряжение батареи и сопротивление резистора R, схема должна начать генерировать колебания звуковой частоты. Что бы запустить высокочастотную генерацию в контуре L1C1, переключатель должен иметь промежуточное положение, в котором к нему не подсоединён ни один контур. Так же необходимо, что бы полное сопротивление контура L1C1 было меньше, чем L2C2; кроме того, необходимо, что бы отношение индуктивностей L1 и L2 было бы равно отношению ёмкостей C1 и C2. Что бы поддерживать необходимые отношения индуктивности и ёмкости, используется вариометр L1, ось которого можно соединить с осью переменного конденсатора C1, так что индуктивность и ёмкость будут изменяться одновременно и отношение L1 и C1 было бы примерно постоянным при любых настройках.

Схема из рисунка 2 может производить колебания очень высокой частоты, самая короткая волна, полученная здесь имела длину 25 метров. Сопротивление R составляет 2,3 кОм. Катушка L1 диаметром 2,25 дюймов (5,6 мм) и состоит из 7 витков провода №12 (диаметр 0,2 мм). Переменный конденсатор C1 имеет ёмкость 300 пФ, катушки L3 и L4 - высокочастотные дроссели, предотвращающие проход высокочастотных колебаний через цепь батареи. Для измерения длины волны был использован специальный волномер, состоящий из катушки L2, диаметром 2,25 дюймов (5,6 мм), имеющей один виток медного провода №12 (диаметр 0,2 мм), эта катушка зашунтирована воздушным переменным конденсатором C2 ёмкостью 6 нФ. Галеновый кристалл соединён последовательно с микроамперметром со шкалой от 0 до 100, позволяющий оператору обнаружить резонанс.

Однако с этой схемой достаточно трудно генерировать короткие волны, хотя колебания более низкой частоты получаются довольно легко. В другой статье мы покажем, как генератор на кристалле цинкита может быть использован для приёма телеграфных сигналов и телефонии, и как кристалл может быть применён в качестве усилителя и детектора.

ГЕНЕРАТОР СЛАБЫХ СИГНАЛОВ С ГАЛЕНОВЫМ КРИСТАЛЛОМ

Некоторые кристаллы, такие как гален, не производят сильных колебаний, хотя иногда они способны производить колебания достаточной амплитуды даже без использования батарей, так что тон биений становится заметен при приёме незатухающих колебаний или несущего сигнала радиостанции. Этот феномен, наблюдавшийся несколько раз, позволяет объяснить, почему некоторые любители, используя только кристаллический детектор, смогли иногда принимать незатухающие колебания без использования внешнего генератора. Это так же объясняет, как иногда бывает возможно принимать сигналы дальних радиостанций на детекторный приёмник, установленный в таком месте где нет никаких излучающих регенераторов или ретрансляторов сигнала. На рисунке 3 изображена схема для приёма коротковолновых телеграфных сигналов с генерирующим кристаллом, похожая на описанную выше. Что бы кристалл загенерировал, можно использовать метод, описанный ранее, то есть в начале настроить генерацию в звуковом диапазоне, прослушиваемую в телефонах, и затем присоединить кристалл к схеме на рисунке 3. Нужно заметить, что потенциометр работает как верньер в процессе регулировки, потому что параметры кристалла зависят от изгиба отрицательной части вольт-амперной характеристики, то есть длина волны уменьшается, если отрицательное сопротивление увеличивается. Для коротких волн рекомендуется использовать конденсатор ёмкостью 3 нФ или 4 нФ, подключённый параллельно детектору. Такое включение было использовано Фуллером, который подключил постоянный конденсатор параллельно электрической дуге для улучшения эффективности и стабильности схемы.

Другая фотография приёмника с генерирующим кристаллом. Цифрами обозначены те же части, что и на виде сверху.

Так же возможно получить регенерацию в этой системе путём регулирования потенциометра до тех пор, пока детектор не начнёт генерировать. Обнаружено, что сильное увеличение мощности сигнала может быть получено чуть ниже точки генерации, точно так же как и в регенеративном приёмнике. Мистер Лосев так же сконструировал небольшой передатчик с таким же кристаллом, и он сообщил, что несколько радиолюбителей в России сумели провести радиосвязи на небольшие расстояния с помощью передатчиков с генерирующими кристаллами. Приём осуществлялся с помощью генерирующего кристалла, включённого как на схеме на рисунке; 3. Схемы, рассмотренные здесь очень просты, и конечно они могут быть улучшены экспериментаторами, интересующимся этим предметом, и мы будем приветствовать любые сообщения, полученные от наших читателей, экспериментирующих с генерирующими кристаллами.

В заключение мы хотим выразить признательность нашим Французским коллегам из Radio EIectricité и Radio Revue за информацию, представленную в этой статье.

Original