Юный техник, 2005 № 01

Б.С.Якоби заметил, что при этом медь покрывает все выступы и впадины катода. Если этот слой снять и рассмотреть, то окажется, что его поверхность является в точности обратным рельефом поверхности катода. Там, где на катоде были мельчайшие выступы, на слое меди образуются точно такие же впадины, а на месте впадин — выпуклости. (И все это — с точностью, которая подтверждается даже наблюдением под электронным микроскопом!)

Эта сторона явления особенно заинтересовала ученого. Он стал омеднять пуговицы, стараясь затем отделять от них слой металла с обратным рельефом. Долгое время это получалось плохо. Медь отделялась частично, в других же местах намертво соединялась с предметом.

Изобретатель менял состав раствора и напряжение на электродах, но решение пришло случайно. Он заметил, что медь отделяется в тех местах, к которым он прикасался руками. Тогда он смазал металлическую пуговицу тонким слоем жира и, подержав ее несколько часов на катоде гальванической ванны, легко отделил от нее слой меди с обратным рельефом. Его он тоже смазал — тонким слоем жира и вновь поместил на катод ванны.

Вскоре Б.С.Якоби получил на нем слой меди и снял его. У него в руках оказалась поразительно точная копия рельефа пуговицы.

Об этом открытии в 1838 году Якоби написал письмо в Академию наук. «Что не удалось многократным стараниям медно-граверного искусства… сумело совершить тихое творчество природы», — говорилось в нем.

Таким способом, как оказалось, можно получить и копию любого предмета.

Изобретение сразу же было использовано для точного воспроизведения денежных матриц. Так удалось изготовить несколько сотен совершенно неотличимых друг от друга медных досок для печатания кредитных билетов. Очень скоро метод нашел широчайшее применение в типографском деле и для других весьма важных целей.

Так, выяснилось, что медью можно покрывать даже предметы, сделанные из воска, пластилина, гипса — любого вещества, не проводящего электрический ток.

Для этого лишь нужно создать на их поверхности проводящий слой и подвести к нему отрицательный полюс источника тока.

Проводящий слой на таких материалах проще всего получить, нанося на них при помощи мягкой кисточки графитовый порошок. Таким способом удается копировать скульптуры и барельефы.

У тех, кто занимается лепкой, часто получаются очень удачные фигурки, но, увы, век пластилина недолог. Если такое изделие покрыть графитом и поместить на катод гальванической ванны с раствором медного купороса, то оно постепенно обрастет слоем меди. Однако поверхность его получится шероховатой. Поэтому копии медалей, барельефов и даже скульптур делают методом обратного рельефа.

Вот как, например, можно сделать копию одной из сторон старой монеты. Положите ее на чистое стекло и залейте воском, предварительно заложив в него медные проволочки, как это показано на рисунке 3.

Когда воск застынет, отделите его от монеты и образовавшийся в нем обратный рельеф «закрасьте» графитовым порошком (рис. 4).

Вы получите матрицу, которую нужно поместить в гальваническую ванну и нарастить медью. Та сторона слоя меди, которая обращена к воску, с большой точностью воспроизведет его рельеф. Поверхность наружной стороны медного слоя по-прежнему останется шероховатой. Но теперь для нас это уже не имеет значения.

Изготовление копий скульптур значительно сложнее. Для этого их заливают специальной желеобразной массой, проводящей электрический ток. Масса эта имеет множество рецептур. По одной из них, она содержит желатин, хромовые квасцы и графит. Когда масса застынет, ее разрезают на отдельные куски. Каждый кусок содержит точный обратный рельеф одной из частей скульптуры. После их омеднения получившиеся фрагменты соединяют при помощи пайки.

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ…

Поначалу денежные купюры хоть и имели номера, но не это было главным в защите от фальшивомонетчиков.

Как это ни удивительно, она основывалась на абсолютной честности высших должностных лиц Российской империи того времени. Никому из них и в голову не пришло вынести из казначейства на час-другой медную доску и сделать с нее гальванокопию, чтобы развернуть массовое производство фальшивых денег и обогатиться. (Бумага и краска, применявшиеся для печатанья денег, в то время проблемы бы не составили. Они не отличались от материалов для печатанья книг и географических карт.)

Но фальшивые деньги все же появлялись. Правда, делали их путем ручного копирования купюр. Довольно долго процесс сравнения подозрительных купюр с эталонными был трудоемок. Их приходилось изучать буквально миллиметр за миллиметром. Но в 60-е годы XIX века нашли простой и остроумный способ. В стереоскоп вставляли две купюры — подозрительную и образцовую.

Стереоскоп устроен так, что каждый глаз видит только одну купюру. Если обе купюры были абсолютно одинаковы, наблюдатель видел плоское изображение. Но, если изучаемая купюра хоть чем-нибудь отличалась от другой, изображение получалось объемным.

Подозрительное место как бы отрывалось от ее плоскости. Дальше эксперт без особого труда подробно его изучал и делал заключение.

В конце 70-х годов XIX века появилась фотолитография — способ, позволяющий любую гравюру точно воспроизвести фотохимическим путем. Его начали широко применять в типографском деле для воспроизведения иллюстраций. Разумеется, им немедленно воспользовался и уголовный мир. Государство ответило на это применением многослойной бумаги, нумерацией купюр, водяными знаками и введением секретных охранных знаков. Банки повсеместно усилили проверку купюр, вызывавших малейшее подозрение.

Ремесло фальшивомонетчика усложнилось настолько, что «любители» перестали получать от него прибыль, которая бы стоила многолетнего заключения.

Однако далеко не всегда фальшивые деньги представляли собою самодеятельность отдельных граждан. Иногда их выпускали и государства. В конце XVIII века англичане изготовили и переправили большую партию фальшивых денег на север Франции. С их помощью было организовано мощное крестьянское восстание в провинции Вандея.

В первый год Великой Отечественной войны немцы сбрасывали на наши города фальшивые деньги с самолетов. Население этих городов скупало продукты, создавая дефицит и голод на остальной территории. Однако эти наскоро и небрежно сделанные купюры удалось быстро выявить и изъять.

Более серьезную атаку при помощи фальшивых денег немцы предприняли против Англии. Почти полгода бригада крупнейших специалистов изучала систему нумерации и секретных охранных знаков на фунтах стерлингов. Был точно определен состав бумаги и краски. После того как фальшивые купюры были напечатаны, немецкие мастера «состарили» бумагу. Затем немецкая разведка вбросила на английский рынок очень крупную сумму, которая могла бы полностью вывести из строя экономику страны. Англичане об этом узнали, но оказалось, что у них нет средства отличить фальшивые деньги от подлинных…

Тогда они через свою агентуру разузнали общую сумму направленных в страну фальшивых денег и… вывели такую же сумму из обращения. Хаос был предотвращен, а напечатанные ведомством Гиммлера деньги еще долго находились в обращении. Ведь купюры со временем портятся. Их нужно заменять другими, что стоит денег. Тут же сам рейхсфюрер СС «позаботился» освободить Англию от солидных затрат.

В наше время государство имеет возможность при производстве бумажных денег и проверке купюр опираться на компьютерные технологии. Это позволяет значительно усилить их защиту от подделок, введя огромное количество практически не повторяющихся секретных знаков. Кроме того, на купюрах печатают голограммы, содержащие секретные защитные рисунки, которые можно разглядеть лишь при помощи другой голограммы, хранящейся в казначействе. Наконец, как сообщалось в печати, на купюрах ставят еще изотопные метки. Это не означает, что должны применяться радиоактивные изотопы. Почти у всех химических элементов есть изотопы, не обладающие радиоактивностью. Однако их количественное соотношение, например, в бумаге может быть весьма различным в зависимости от способа производства.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Эфирный тренинг

(Приемник телеграфных сигналов)

Получив первые навыки работы на телеграфном ключе, можно сделать новый шаг — освоить прием телеграмм на слух. Причем таких, содержание которых вам неизвестно заранее. Для этого нужно обзавестись подходящим радиоприемником и стать радионаблюдателем. Это обычная практика, ведь и любители, и многие ведомственные операторы начинают работу обычно с общего вызова, приглашая к связи всех желающих. Вы можете даже получить личный позывной и QSL-карточки, которые высылаются по почте в подтверждение о приеме.

Для приемника лучше взять для начала схему прямого усиления с одним настраиваемым контуром. Обычно такие приемники пригодны лишь для приема мощных широковещательных станций, а их избирательность столь невысока, что нередко одновременно прослушиваются сразу две станции, работающие на близких частотах. Но если ввести в схему положительную обратную связь, что в упрощенном виде показано на рисунке 1, избирательность возрастет.

Из принятых антенной WA1 коротковолновых сигналов колебательным контуром L2, С1 выбирается один, который затем усиливается каскадом с транзистором VT1 и выделяется на его коллекторной нагрузке R2, откуда подается на детектор. Но в отличие от привычных схем, в коллекторную цепь введена катушка обратной связи L1, расположенная рядом с контурной L2 и индуктивно с ней связанная. Если обе катушки включены согласно, магнитный поток от катушки L1 станет усиливать поток в контурной катушке.

Известно, что избранный резонансным контуром сигнал используется далеко не полностью: часть его теряется в активном сопротивлении проволочной катушки, часть «гаснет» в виде диэлектрических потерь в ее каркасе. Чем больше эти потери, тем хуже резонансные свойства контура, при этом сигнал занимает широкую полосу частот и «наезжает» на соседние сигналы, что графически изображено на рисунке 2.

Добавление в приемный контур потока от обратной связи эквивалентно снижению потерь в нем, чем достигается более острая настройка. Если же «переборщить» с компенсацией потерь, приемник самовозбудится. А вблизи порога возбуждения приемник может озвучивать смодулированные телеграфные сигналы. Но для этого нужна тонкая и плавная регулировка обратной связи. Делать это можно, сближая катушки L1 и L2, закорачивая часть витков L1, изменяя величину тока коллектора VT1, а также шунтировать L1 переменным резистором. При этом у приемника прямого усиления проявится весьма полезное качество одноконтурного входа, а именно: легкая возможность широко варьировать частотные показатели контура. Ведь вещательные передачи ведутся в специально отведенных международными соглашениями нешироких полосах частот. Эти полосы связаны как с условиями распространения радиосигналов в разное время суток, так и с необходимостью избежать взаимных помех между различными станциями.

Одиночный входной контур легко приспособить к работе в нужном диапазоне, всего лишь изменяя количество витков в одной катушке или емкость присоединенных конденсаторов (рис. 3).

При замкнутом выключателе SA1 входной контур способен перестраиваться в широких пределах «дневных» и «вечерних» диапазонов, а при разомкнутом SA1 — в пределах узкого участка частот выбранного диапазона, где можно отловить немало «морзянок» и обеспечить растяжку этого диапазона на всю шкалу настройки. Однако продолжим знакомство со схемой и конструкцией приемника.

Величина обратной связи с катушки L1 на контурную L2 регулируется шунтирующим резистором R1 — чем выше его сопротивление, тем большая часть модулированного радиочастотой коллекторного тока каскада УРЧ ответвляется через конденсатор небольшой емкости С5, что уменьшает нагрузку контура и также способствует лучшей избирательности. С нагрузки R3 транзистора VT1 усиленный сигнал поступает на вход детектора, собранного по схеме триодного детектора на транзисторе VT2.

Такая схема детектора обеспечивает высокую чувствительность к слабым сигналам, что особенно важно при приеме маломощных любительских передатчиков. Чувствительность и избирательность приемника многократно возрастают, когда обратная связь удерживается у порога самовозбуждения; небольшой переход за него позволяет слышать не модулированные звуком телеграфные сигналы. Они состоят просто из посылок сигнала высокой частоты (включения и выключения передатчика) и на обычном приемнике почти не слышны.

Далее следует «звуковой» усилитель, в котором работают транзисторы VT3, VT4. На его выходе, в коллекторной цепи VT4, хорошо бы использовать высокоомные телефоны типа ТОН-2, но, учитывая, что сейчас такие телефоны найти трудно, приемное устройство рассчитано на распространенные ушные телефоны от аудиоплейеров. По этой причине для согласования низкоомной нагрузки с выходным каскадом усилителя в схему введен понижающий трансформатор Т1 — это выходной трансформатор от портативного радиоприемника.

Катушки L1 и L2 наматываются на бумажной гильзе, надетой на стержень диаметром 8 и длиной порядка 100 мм из феррита 400НН. Материал этой марки неплохо работает на частотах «вечерних» диапазонов для любительской связи 40 м и 80 м. С таким стержнем прием можно вести не только на внешнюю антенну WA2 (провод длиной 2…5 м), но и без нее. Это дает возможность дополнительной отстройки от помех поворотом корпуса приемника. Ориентировочное количество витков катушки L2 — 20… 25 провода ПЭВ-1 0,5, у катушки L1 — около 5 витков провода ПЭВ-1 0,3. Для уменьшения влияния рук на настройку переднюю стенку футляра следует сделать металлической либо из фольгированного пластика, соединив с нею «общий провод» схемы. На оси КПЕ настройки С2 укрепите шкив диаметром 50…60 мм — это облегчит «тонкую» настройку среди гущи работающих радиопередатчиков.

Границы диапазонов можно установить, используя заводской приемник с КВ и вводя свой радиоаппарат в режим самовозбуждения. Принимая сигнал генерации на заводской приемник, по его шкале легко определить частоту настройки своей конструкции. Подгонку границ интересующих частотных участков несложно выполнить, подбирая число витков контурной катушки и емкости конденсаторов при ней. Может понадобиться также корректировка витков у катушки L1 с тем, чтобы генерация могла возникать примерно при среднем положении оси резистора R1.

Приступая к приему телеграфа, постарайтесь отыскать на вашей шкале устойчиво слышимую станцию, ведущую передачу с небольшой скоростью. В дальнейшем, освоив такой теми, переходите к приему более скоростных передач. Ну а желая отдохнуть, прослушивая музыкальное вещание, замкните переключатель SA1 — тогда, как сказано, вам будут доступны и «дневные» диапазоны. В этом случае целесообразно несколько уменьшить обратную связь: это способствует расширению полосы пропускания частот и улучшению качества звучания.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

Сквозь комариный заслон

Летом дома от комаров помогает отбиться химия, в лесу, увы, пользы от нее меньше. Некоторый шанс в борьбе с комарами дает радиоэлектроника, создающая колебания воздуха в диапазоне частот от 20 до 45 кГц. Возможны два механизма их отпугивающего воздействия. Один из них вызывает механическую встряску, а возможно, и резонанс их крыльевого узла; второй может походить на «принятый» в мошкарином сообществе сигнал тревоги.

Схема устройства, с помощью которого можно попытаться задействовать оба механизма, изображена на рисунке.

Представляет оно собой простейший генератор электрических колебаний на транзисторах VT1, VT2, работающих от батарейки GB1. Частоту работы схемы определяют конденсаторы C1, С2 и группа резисторов R1…R3. Резистор R1 — переменный, благодаря чему генерируемую частоту можно регулировать в пределах примерно от 8 до 45 кГц.

Электрические колебания выделяются на коллекторной нагрузке R5 транзистора VT2 и возбуждают пьезоизлучатель ВА1. В конструкции можно использовать постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный РП1-466, конденсаторы типа КТ-1. Пьезоизлучатель лучше взять марки АК076.

Для питания устройства подойдет малогабаритная гальваническая батарейка 6F22S с напряжением 9 В.

Переменный резистор снабдите ручкой с риской. Она укажет на шкале с условной разметкой генерируемую частоту.

Собрав устройство, убедитесь в его работоспособности, для чего установите регулятор на доступный человеческому слуху нижний диапазон излучения. После этого можно выходить на «пристрелку» прибора. Приблизив его к рою комаров, варьируйте положение регулятора частоты R1. Заметьте отметку шкалы, при которой наблюдается положительный эффект влияния на кусачую братию. Определите также зону «поражения» при различных положениях излучателя. Это позволит найти наилучшее место крепления прибора на вашей одежде с тем, чтобы освободить руки, например, для сбора грибов. Нелишним будет выяснить действие прибора на пчел и ос. Если на разные группы насекомых воздействие появляется на разных частотах, сделайте соответствующие пометки на шкале. Это позволит при неожиданном нападении быстро установить подходящий режим излучения.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос — ответ

Прочел в журнале заметку о виртуальной клавиатуре, которая проецируется специальным устройством прямо на поверхность рабочего стола. Каким образом передается информация от нее к самому компьютеру? Насколько удобна такая клавиатура — ведь вместо привычных клавиш придется барабанить пальцами по столу?

Сергей Зернов,

г. Великий Новгород

Компьютер оснащен миниатюрной телекамерой, которая следит за положением пальцев на виртуальной клавиатуре. И как только палец соприкасается с поверхностью стола, его изображение служит соответствующим сигналом для распознающего блока. Что же касается удобств пользования такой клавиатурой, то, как показала практика, пользователям не очень нравится новинка. Причин тому две: во-первых, распознающий блок чаще ошибается, чем при печати на обыкновенной клавиатуре. Кроме того, многие жалуются на боли в пальцах.

По телевидению в программе новостей показали, как дерутся между собой два робота. Зачем нужны такие поединки?

Виктор Семенов,

Московская область, г. Мытищи

Бои между киберами — так называемые «Бэттл Бутс» — популярное увлечение в США. Перед боем роботов разделяют, как в боксе, по весовым категориям и попарно выпускают на арену, облицованную пластиком. Размер ринга 16x16 м позволяет телекамерам держать поединок в поле зрения, а самим киберам есть где развернуться. Это, конечно, не стальные копии людей, известные нам по научно-фантастическим фильмам, а просто компьютеризированные тележки и многоножки со всевозможными щупальцами, фрезами и механическими руками, которыми они стараются перевернуть друг друга.

Однако искры и скрежет металла возбуждают некоторых азартных зрителей не меньше, чем боксерские поединки живых спортсменов. Тем более что и здесь тотализатор принимает ставки на победителя. Устроители подобных сражений уверяют, что таким образом проверяют свои конструкции на живучесть. Ведь роботам-солдатам на поле боя еще и не такое придется переносить…

По телевидению все продолжают рекламировать тефлоновые сковородки. А вот по радио сказали, что тефлон вреден. Кому верить?

Аркадии Веселовский,

г. Новгород

Сенсационные иски против знаменитой компании «Дюпон» подали некоторые американские домохозяйки. Как показали проведенные исследования Агентства по защите окружающей среды США, одно из входящих в состав тефлона химических соединений, известное как S-8, не разлагается в природе. Ряд специалистов считает, что оно также может вести к заболеваниям людей.

Напомним, что тефлон был создан в 30-е годы прошлого века в одной из лабораторий фирмы «Дюпон». В 1945 году в торговле появилась первая «непригорающая» сковородка. С тех пор этот материал, выдерживающий умеренно высокие температуры, используют во многих отраслях — от посуды до космических аппаратов.

Пока нет независимых подтверждений того, что использовать тефлоновые сковородки опасно для здоровья. Тем не менее, как считают эксперты, необходимо проявлять внимательность, не «перегревать» их…

Пока же судебные власти потребовали от «Дюпон» предоставления всей служебной информации по поводу S-8. В случае отказа компания рискует быть оштрафованной на 300 млн. долларов.

ДАВНЫМ-ДАВНО