Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику

Но мы отвлеклись, сейчас разговор не о том, как отремонтировать телевизор (хотя это не менее важно и не менее интересно, и читатель, наверное, этому научится), а о том, как написать популярную книгу по радиоэлектронике.

Процесс этот в общих чертах уже ясен: каждую фразу нужно сформулировать и отредактировать в уме, записать на бумагу, еще раз отредактировать и переписать в окончательном виде. Правда, когда «окончательный» вариант страницы будет готов, его, возможно, еще раз придется переделать или совсем выкинуть — процесс творчества нескончаем… Автоматизировать эту работу в настоящее время уже можно, разумеется, с помощью электроники. Более того, подобные устройства разработаны. Представьте себе небольшой телевизионный экран (дисплей), а перед ним клавиатуру. Дисплей заключен в металлический корпус, покрашенный неброской серой краской. Рядом стоит прямоугольная металлическая коробка, соединенная кабелем с дисплеем. Это микроЭВМ (электронно-вычислительная машина). Размеры последних моделей микроЭВМ невелики часто ее размещают в одном корпусе с дисплеем, и все устройство занимает объем немногим больше объема пишущей машинки. МикроЭВМ способна обработать и запомнить довольно много информации, например несколько страниц машинописного текста. Если нужно запомнить больше, к ЭВМ присоединяют обычный магнитофон, приспособленный для записи и воспроизведения цифровой информации.

Давайте поработаем на гаком устройстве. Включили. На экране дисплея появился светлый прямоугольник курсор. Он в левом верхнем углу. Нажимая клавиши, набираем первую фразу. Как легко они нажимаются! Под клавишами нет рычагов, как у механической пишущей машинки, а только небольшие электрические контакты.

Чуть дотронулся до клавиши и на экране появляется желаемая буква. А курсор сдвинулся на один шаг вправо и стал показывать место, где появится следующая буква. Кончилась строка — курсор автоматически перескакивает на следующую. Надо оставить место или пропустить строку — сдвиньте курсор в нужную сторону и печатайте. Быстро и бесшумно вы напечатали страницу. Весь текст в цифровой форме находится в памяти ЭВМ и воспроизводится на экране дисплея. Прочитали. Получилось плохо. Подводим курсор к букве или слову, которое надо стереть, и нажимаем кнопку стирания.

Букв как не было! Заполняем пустое место новым текстом. Не умещается? Пожалуйста, не беспокойтесь, пишите! Продолжение текста сдвинется вправо по строке, освободив место для вносимого исправления. Не уместилось на строке освободится другая. Наконец страница переделана, все исправления внесены. Пора перенести эту «электронную страницу» на бумагу. Ничего нет проще! Подключаем к ЭВМ буквопечатающее устройство, похожее на пишущую машинку без клавиатуры, вставляем в него лист бумаги и нажимаем кнопку вывода информации на печать. Пока все. Отдыхайте, если это вам удастся, потому что из печатающего устройства, или терминала, как часто называют самые разные оконечные устройства ЭВМ, раздаются «пулеметные очереди». Негромкие, но «скорострельные». Полминуты и страница отпечатана! Сочиняйте следующую! Вот так эту книгу можно было бы написать, пользуясь современными достижениями электроники.

Когда писались эти строки, персональных ЭВМ не было ни у автора, ни у кого-либо из его знакомых. Но успехи электроники стремительны, и положение может измениться уже к моменту выхода книги в свет!

Расставшись с вечерними мыслями об электронике, утром я был в институте. Лаборатория, в которой я работаю, занимается физикой моря. Во время экспедиций мы измеряем соленость, температуру воды, потоки тепла между океаном и атмосферой, скорость ветра у поверхности воды и другие параметры. В остальное время анализируем результаты измерений. Это необходимо, и я кратко расскажу зачем. Наша планета Земля обогревается Солнцем. Но максимальный поток солнечного тепла попадает в экваториальные области. Там солнечные лучи падают отвесно и хорошо поглощаются, но не атмосферой, потому что атмосфера прозрачна, а океаном. Суша поглощает меньше тепла, так как, во-первых, ее площадь меньше площади океанов и, во-вторых, ее отражательная способность выше и часть лучистого потока отражается обратно в космос.

Итак, нагревается вода. От нее нагревается воздух, причем в атмосферу переносится и тепло, и водяной пар. Как говорят ученые, происходит энергомассообмен между океаном и атмосферой. Течения в океанах и ветры в атмосфере разносят тепло по всему земному шару. Так «делается погода». Стоит в Атлантическом океане теплому течению Гольфстрим повернуть чуть-чуть западнее, и у нас — суровая зима, чуть-чуть восточнее — дождливое лето. Только не примите данное высказывание за конкретную практическую рекомендацию! Это пример, показывающий влияние одного из факторов на климат. Для сколько-нибудь уверенного прогноза погоды необходимо учесть еще массу факторов: аномалии температуры, ветров, течений, барических полей (распределение давления атмосферы) и т. д.

Если бы еще Земля была неподвижной! Но она, как справедливо заметил Галилео Галилей, все-таки вертится. Поэтому ветер, задувший на восток, силой Кориолиса, возникающей из-за вращения Земли, отклоняется к югу. По этой же причине все реки в северном полушарии подмывают правые берега, а в южном левые, области низкого давления в атмосфере долго не могут заполниться ветры дуют по кругу, образуя гигантскую воздушную воронку-циклон.

Обыкновенный, не слишком глубокий циклон может, например, определять погоду доброй половины Европы.

Все это, конечно, очень интересно, но какое отношение имеет к радиоэлектронике? Так и я думал, приступая к работе в этой лаборатории. Сразу после создания лаборатории мы начали ее оборудовать. Были нужны приборы. Какие? Конечно, осциллографы, чтобы наблюдать на экране сигналы датчиков температуры, влажности и других параметров, затем — самописцы, чтобы эти сигналы регистрировать, и контрольно-измерительная аппаратура: генераторы сигналов, вольтметры, ампервольтомметры. а также источники питания. Получается стандартный набор радиоэлектронной аппаратуры!

Как измерить скорость ветра на высоте клотика мачты корабля?

Проще всего, казалось бы, подняться на мачту с анемометром. Сам прибор прост: крыльчатка-вертушка и циферблат, как у будильника. Крыльчатка вертится тем быстрее, чем сильнее ветер, стрелка бежит по циферблату. Засекаем по секундомеру промежуток времени, скажем 10 с, и отсчитываем по циферблату анемометра число оборотов крыльчатки за это время. Что может быть проще? Влезаем на мачту каждые 15 мин, поскольку измерения надо производить часто, держа в одной руке чашечный анемометр, в другой-секундомер. Отчаянности-то для этого может быть и хватит, но на мачте холодно, ветер пронизывает до костей, держаться за мачту нечем (руки заняты), а как записывать показания? Выход один: крыльчатку закрепить постоянно на мачте корабля, сделать вместо шестеренок «будильника» электрический датчик оборотов и провести вниз по мачте провода. А внизу, в тепле, в лаборатории «корабля погоды» установить индикатор скорости ветра, да не механический, а электронный с цифровым отсчетом, чтобы он сразу показывал скорость ветра в метрах в секунду.

Не буду утомлять читателя описанием других датчиков-датчиков температуры и влажности: теперь они тоже электронные и соединяются проводами с индикаторами, расположенными в лаборатории. И здесь электроника! Пойдем дальше — измерять параметры волн вблизи корабля очень плохо, даже если корабль лежит в дрейфе. Он качается и, качаясь, создает собственные волны. Они накладываются на набегающие, возникает интерференция волн, и полная картина волнового поля искажается до неузнаваемости.

Нужен буй с автономным волнографом, плавающий где-то вдали от корабля. На буе устанавливают и другие приборы. А как передать информацию на корабль? Конечно, по радио! А зачем тогда корабль? Действительно, вроде бы уже и не нужен. Недавние проекты сбора гидрометеопараметров предусматривают выбрасывание в море до тысячи свободно плавающих буев. Информацию о них собирает по радио специальный спутник. Да, да, искусственный спутник Земли, несколько раз в сутки пролетающий над этими буями и «снимающий» с них накопленную информацию, которая записана на магнитной ленте или в полупроводниковой «памяти» буя. Здесь уже сплошная радиоэлектроника.

Если любого зашедшего в нашу лабораторию спросить, чем здесь занимаются, он посмотрит на наши приборы и, не колеблясь, ответит: радиоэлектроникой. И будет прав. Хотя занимаемся-то мы физикой моря. Подобное вы можете увидеть и в любой другой научной лаборатории, работающей в любой области науки или техники.

И еще один важный момент (опять возвращаюсь в нашу лабораторию). Всю информацию, которую собирают корабли погоды, искусственные спутники Земли, наземные метеостанции, надо обработать. Осмыслить ее невозможно ни одному человеку, ни даже целому коллективу, так ее много. Ну, может быть, коллектив это и сделает недавно мы закончили обработку результатов позапрошлогодней экспедиции на Каспийское море, но погода с тех пор уже изменилась, и изменялась она каждый день, так что теперь наши данные пригодны лишь для научных выводов и обобщений, для чего, собственно, они и собирались. Текущую информацию надо обрабатывать быстро, только тогда результаты обработки будут иметь практическую ценность (например, в виде прогноза погоды). Сделать это может лишь сверхбыстродействующий электронный мозг, ЭВМ или компьютер. Здесь уже самая настоящая электроника!