Първият български осцилоскоп в Sandacite.BG!

И така, дами и господа, след години наред ровене и търсене, най-сетне в Sandacite.BG успяхме да намерим пълно описание и що-годе читава снимка на нещо, любимо на всеки човек, който се е занимавал с ремонт на лампова електроника – първият български осцилоскоп!

Осзилоскопът влиза в производство между 1960 и 1962 г. в завод Електроника София (тогава само Развойно предприятие Електроника) и, естествено, е лампов от мозъка до костите си. Носи названието ОГ1, което  лесно да разчетем като Осцилограф, І такава разработка в историята на завода. Нещо повече – за разлика от следващите модели, които се представят като ОН-2, ОН-3, ОН-4 и т.н., прадядо им носи на предния си панел само един скромен надпис – вероятно Електронен осцилограф (разчитате ли добре снимката?). Макар в днешно време на е крайно малко вероятно да се намери екземпляр от това чудо, ние все пак ще спазим традицията и ще Ви разкажем подробно за него. Та, ако все пак някога успеете да го срещнете, поне да знаете кой стои пред Вас. :)

И така, да започваме!

Сервизният осцилоскоп тип ОГ1 е предназначен за наблюдаване на периодични електри­чески процеси с честоти в границите от 10 хц до 4 мгхц. Той е необходим при раз­личните видове измервания и наблюдения на радиоприемници, радиопредаватели, усил­вателни уредби, електроакустични апарати, телефонни съоръжения, ултразвукови ин­сталации, в импулсната и телевизионната техника и в различни области на силнотоко­вата техника.

Осцилоскопът OГ1 се състои от: вертикален усилвател с входно устройство, хо­ризонтален усилвател с входно устройство, генератор на разгъващо напрежение, за­хранваща част и електроннолъчева тръба.

Усилвателят за вертикално отклонение е с двустъпален предуеилвател (първото стъпало е катоден повторител) и противотактно крайно стъпало. Входното устройство позволява затихване на сигнала 74 dB до плавно и стъпално.

Усилвателят за хоризонтално отклонение е също с двустъпален предуеилвател и противотактно крайно стъпало. Той може да бъде използван както за усилване на външии сигнали, така и за усилване на отклонителиото напрежение от генератора за развиване.

Генераторът на развиващо напрежение е блокиш-генератор със синхронизиращо стъпало,

Захранването е изпълнено по такъв начин, че отклонителните плочи не се нами­рат под напрежение, което осигурява безопасността при работа.

Осцилоскопът тип ОГ1 е оформен в метална правоъгълна кутия с дръжка и капак за удобно и безопасно пренасяне. В капака е предвидено място за мрежовия шнур.

ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ

електронни лампи В1053, ЕСН81, 4 х EL83, 3 х ЕСС85, 2 X EZ80 и 2Ц2С

диаметър на екрана 100 мм ;

вертикален усилвател:

чувствителност на входа 20 mV/см

максимално входно напрежение 300 V

гранични честоти 10Hz и 4 MHz

входно съпротивление и входен капацитет 1,5 мегаома, 9 пикофарада

хоризонтален усилвател:

чувствителност на входа 200 mV/см

максимално входно напрежение 200 V

гранични честоти  10Hz и 2 MHz

входно съпротивление и входен капацитет 1,5 мегаома, 9 пикофарада

генератор за развиване:

честотен обхват от 10 Hz до 200 kHz

синхронизация: вътрешна, външна, от мрежа с честота 5 хц ;

директни симетрични входове за отклонителните плочи:

чувствителност  2 х 7 и 2 х 8 V/см

входно съпротивление 1,5 мегаома

вход за модулация на лъча: от 4 до 30 V, 150 килоома;

напрежение на захранващата мрежа 110, 127, 150 и 220 V (честота 50 Hz);

консумирана мощност 120 вата

размери (при поставен капак) 240 х 305 х 380 мм

тегло около 16 кг

А, и… между другото… търсим си такъв за нашата колекция! Ако имате и Ви се продава, ще ни кажете ли? :D

Мощни генераторни лампи и тяхното възстановяване

Изгражданите през десетилетията мощни радиопредаватели в България са, разбира се, изключително от лампов тип. Те и промишлените лампови генератори работят с генера­торни лампи от голяма мощност — от 10 до 100 киловата. Радиотранслацион­ните възли в по-големите градове ра­ботят с генераторни лампи от сред­на мощност — от около 500 вата до 3 киловата.

В тази статия в Сандъците- сандъците ще Ви разкажем как са възстановявани повредените мощни генераторни лампи от националните радиопредаватели. Това е естествено продължение на предишна наша статия, в която се занимавахме с ремонта на използваните в различни радиоприемници електронни лампи поначало.

Генераторните лампи представля­ват триелектродни лампи (триоди), състоящи се от катод, решетка н анод. Те са сърцето на всеки един лампов предавател. С помощта на тези лам­пи, свързани в съответни радиосхеми, се създават или, както казват в радиотехниката, се генерират радио­вълни със строго определена дължи­на на вълната, характерна за даде­ния предавател. След това, чрез пре­давателните антени, тези радиовълни се излъчват в ефира и могат да бъдат приети в различни точки на земно­то кълбо, с помощта на приемни ан­тени и радиоприемници.

Необходимостта от голяма мощност налага катодът и анодът да бъдат доста големи. От тук се увеличава и големината на цялата генераторна лампа, която на височина понякога достига чак до 1 метър. При мощност над 3 киловата, за да не се увеличават много раз­мерите на лампите, анодите се правят от електролитна чиста мед или високохромирана стомана и се охлаждат с въздух или вода. Друга особеност на тези лампи е, че те работят с високи анодни напреже­ния — от 3,000 волта до 12,000 волта. При толкова високи анодни напрежения могат да се използват само пряко отоплявани волфрамови или ториево-волфрамови катоди, тъй като катоди­те с окисен слой на повърхността, каквито са катодите на всички обикно­вени електронни лампи, много лесно се разруша­ват при бомбардировката им от положителните йони, които се образуват в лампата поради йонизация на оста­тъчните газове при тези високи на­прежения.

А ето как се транспортира една наистина мощна генераторна лампа – ГУ88П – със своите 55 килограма!

Такаа, а сега, след като се запознахме накратко с този вид лампи, стигаме и до същинската част на темата ни днес.

В началото на 60-те години Министерството на транспорта и съобщенията изразходва ежегодно по 3—4 милиона лева валута, за да за­купува от чужбина мощни генератор­ни лампи. Това е логично, като се вземе предвид, че единичната цена на тези лампи е от 800 лева — за най-малките до 21,000 лева — за най-големите.

Дълготрайността на работата на всички тези лампи е от 1,000 до 1,500 часа и се определя главно от дълготрайността на катода, който из­гаря. В складовете на нашите радио­предавателни станции със сигурност и сега дори много из­лезли от строя мощни генераторни лампи. Независимо от факта, че навремето много от тя са предавани на пред­приятие „Вторични суровини“, където са унищожавани

Оказва се обаче, че не малко от половината от използваните у нас типове генераторни лампи от средна и голяма мощност, конструктивно поз­воляват да бъдат неколкократно пъл­ноценно възстановявани. При въз­становяването лампата се разрязва в стъклената й част. Заменя се обикновено само излезлият от строя катод с нов, заварява се отново и се по­втарят след това всички технологиче­ски операции, както при производ­ството на лампите. При това производствените разхо­ди за възстановяване на лампите са нищожни — от около 0.5 % от цена­та на една нова лампа — при най- големите от тях, до около 10% при най-малките.

Ето защо, със съвместните усилия на Министерство на транспорта и съ­общенията и Физическия институт при БАН, през 1959 година е създадена производствена лаборатория за възстановяване на мощни генера­торни лампи. Няколко души от ла­бораторията са командировани в Румъния, за да се запознаят с рабо­тата на създадената там производ­ствена лаборатория за възстановява­не на електронни лампи.

Близо една година отива в проек­тирането и изработването на необхо­димата апаратура и съоръжения за лабораторията. Трябва да бъдат преодолени редица трудности, пора­ди това, че тогава у нас няма подобно електровакуумно производство (както – въпреки надеждите – всъщност и никога не се появява), а възста­новяването на такива електронни лампи изисква добро познаване на техните конструк­тивни особености и на технологията на производството им.

Работата за­почва с възстановяването на 3-киловатовите стъклени лампи от типа „ГК-3000“, „ГМ-100“ и на 30-киловатовите лампи с медни аноди or типа „Г-431“. Всички тези лампи имат катод от чист волфрам.

Изпратените за експлоатация по няколко бройки възстановени лампи от типа „Г-431“ в националните предаватели в Костинброд (телеграфният предавател на БТ А) и в Столник (Со­фия—4), са показали безупречна работа и нормална дълготрайност. Първата от тези лампи след регенерацията до 1961 г. е навъртяла вече над 2,000 работни ча­са. т. е. надхвърлила е гаранцион­ния срок на завода за този тип генераторни лам­пи. Успешно работят и възстанове­ните лампи от типа „ГМ-100“ и „ГК-3000“, изпратени в транслационните възли в София и Русе.

През 1961 г. е усвоена технологията за възстановяване на 10-киловатовите генераторни лампи от типа „Г-450“ и „ГКО-10“ с катод от чист волфрам. Първите възстановени лам­пи са монтирани в предавателя в Ко­стинброд.

Тези успехи са дали основание на колектива да смята, че са преодолени вече ос­новните трудности по възстановява­нето на този тип лампи. Отново през 1961 г. започва подготовката на апаратура за въз­становяване на най-големите 100-киловатови генераторни лампи от типа „Г-433“. Обсъжда се и въпросът за възстановяване на мощ­ни генераторни лампи с катод от то риран волфрам.

Нещо повече – конструкторите са вярвали, че не е изключена възможността новосъз­дадената лаборатория да послужи ка­то база за едно бъдещо производство на мощни генераторни лампи и някои други специални електровакуумни прибори в България. За съжаление обаче, това никога не се случва.

С марката на Елпром Ловеч

Електрическите инструменти с марката на завод Елпром в Ловеч са разработени на осно­вата на универсални колекторни елек­тродвигатели със скорости, които осигу­ряват високи технически и икономически показатели, голяма сигурност и дългого­дишно ползване. Те са предназначени за продължителни режими на работа при но­минални консумирани мощности. Издър­жат и значителни краткотрайни прето­варвания. Двойната електрическа изола­ция ги прави напълно безопасни при рабо­та. Електронното им регулиране се отбе­лязва с добавка „Е“ в типовото им означение. То осигурява поддържане на избраната в зависимост от диаметъра на свредлото или абразивния диск и естеството на об­работвания материал оптимална скорост на въртене.

Но нека хвърлим поглед сега към продукцията на завод Елпром Ловеч, реколта 1987 г. Изненадите са все приятни.

РЪЧЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ПЕРФОРАТОР

Този инструмент с обозначение БП160Е може да пробива в бетон отвори с диаметър до 16 мм, а в стомана — до 13 мм и е незаменим при строителни и ремонтни работи. Снабден е с високое­фективен ударен механизъм, в който е приложен компресионно-вакуумният принцип на действие. Скоростта на въртене на свредлото при номиналната мощност (500 вата) е 3900 мин^-1. Масата на електрическия пер­форатор е 2,3 кг. В сравнение с обикнове­ните инструменти за направа на отвори с ударно въртящо действие, при работата с него се изисква значително по-малък натиск, но независимо от това скоростта на пробиване е чувствително по-висока. Същевременно вибрациите, които понася работникът, са много понижени. Ударният механизъм може да се изключва и инстру­ментът да се използва за пробиване само с въртящо въздействие. Осигурената чрез електронното управление стабилна рабо­та на малки обороти позволява точното подвеждане и бездефектно пробиване на чупливи керамични материали. В редукторния механизъм е вграден предпазен съ­единител, който изключва въртенето на работното вретено при рязко нарастване на съпротивителния момент (блокиране на свредела). Така се изключва опасност от получаване на механични травми на оператора.

Въпросния ръчен електрически перфоратор виждате на долната снимка:

ЪГЛОШЛИФОВЪЧНИ МАШИНИ (ъглошлайф)

Произведените в Елпром Ловеч ъглошлифовъчни машини са предназначени за почистване на зава­ръчни шевове и отливки, за шлифоване и рязане на метални плоскости и други ма­териали. Моделите с обозначения М 1800 и М 2300 Е, имат диаметър на абразивния диск 180 мм, скорост на въртене при пра­зен ход 8500 мин^-1 и маса 4,1 кг. Данните за моделите МА 1800 и МА 2300 Е са съот­ветно 230 мм, 6600 мин^-1 и 4,3 кг. В конструкциите, както вече стана дума, е търсено максимално олекотяване. Докато предишните (лицензни) модели бяха с кор­пус от алуминий, изолиран с пластмаса, сега той е изцяло пластмасов. Същевре­менно коефициентът на използуване на материалите (съотношението мощ­ност—тегло) е подобрен с 30 на сто.

БОРМАШИНИТЕ на ЕЛПРОМ ЛОВЕЧ

Те също са с изцяло пластмасов корпус. Електронните им регулатори позволяват плавна промяна на скоростта на въртене от 0 до 2500 мин^-1. Броят на ударите при моделите с ударно действие е 37 500 мин^-1. Тук ще се спрем малко по- подробно на варианта БУР 101 Е, който е с най-голяма универсалност. Той е предна­значен за пробиване на отвори в бетон, зидария, камъни, метал и т. н. Максимал­ният размер на свредлото за стомана е 10 мм, за дърво — 20 мм, за бетон — съ­що 10 мм, за алуминий — 12. Новост е вграденият ключ с реверсатор за промяна на посоката на въртене на работното вретено. Тя позволява с инструмента да се нарязват резби, да се завиват и отви­ват в дърво винтове до М 6.

Първият български металопласт

Какво означава металопласт? Че още повече и български такъв? Само ламарина с пластмасово покритие?

Не питайте Гугъл, защото най-информативната статия по въпроса вече е пред очите Ви! :)

Да започнем от основата на нещата. Широко известно, повече или по-малко, е явлението корозия на металите. Латинската дума corrosio в превод означава именно „раз­яждане“. Корозията, това разрушаване на ме­талите, е следствие от химичното или електрохимично взаимодействие с околната сре­да. Физикохимията показа, че именно термодинамичната неустойчивост на системата „ме­тал-компоненти на околната среда“ се явява причина за съществуването на този „рак” по ме­талите. Защото независимо дали е атмосферна, контактна, биологична, морска, подземна или радиационна — корозията непрекъснато взема своите „жертви“. В резултат на нейното дейст­вие ежегодно се губят около 10 процента от всичкия метал, добит и експлоатиран от човече­ството. Това прави десетки милиони тонове стомана, чугун и други метали. Изразени в па­рична стойност, преките загуби от корозия, за възпроизводство и замяна на излезлите от строя съоръжения само в САЩ през 1955 го­дина са били 5,5 милиарда долара, за Франция, (1959) — 250 милиарда стари франка; за бившия Съвет­ския съюз в края на 60-те години тези загуби въз­лизат на не по-малко от 5—6 милиарда рубли го­дишно. И това не е всичко. Трудно могат да бъдат отчетени много по-високите косвени загуби от престоите и снижаване производител­ността на съоръженията, от нарушаване нор­малния ход на технологичния процес, от ава­риите и други отрицателни явления, причинени от корозията.

На горната снимка виждате главния пункт за управление на технологич­ния процес, а на долната – вече произведената в комбината Кремиковци ламарина се от­правя към инсталацията за покриване с поли­мерен слой

Ето защо борбата с корозията (която има дълга история) се води в изключително широки мащаби. Тя включва разнообразни фор­ми, методи и средства и се разраства във всички сфери на промишленото и битово строи­телство, машиностроенето и другите произ­водства. Отдавна се прилагат познатите про­цеси; поцинковане, алуминиране, анодиране, никелиране и хромиране. И също толкова от­давна са известни недостатъците на тези по­крития. Проблемът с корозията се решава донякъде и посредством използването на раз­лични вещества, забавящи разрушителния про­цес, но това е възможно в ограничен брой случаи.

Друга популярна форма за предпазване на металните конструкции и детайли е покрива­нето им с филмообразуващи вещества — бои. лакове, емайли. Използването на такива покрития обаче изисква тяхното непрекъснато поддържане, което води до оскъпяване на конструкциите.

Горе: технологичният възел, където се извършва предварителната обработка на ламаринената повърхност.

През 1970-те години за едно от най-модерните средства в борбата с корозията се счита покриването на метали­те с полимерен слой (филм). Получава се така нареченият металопласт. Този процес е един вид антипод на познатото вече метализиранс на пластмасите. С метализирането се решава­ проблемът за подобряване конструкционните показатели на пластмасовите изделия и детайли. Целта, която се преследва с нана­сянето на полимерен слой върху металната повърхност, е съществено различна. В буква­лен и преносен смисъл то представлява на­деждна преграда между метала и атакуващите компоненти на околната среда, защитна ба­риера срещу разрушителното действие на ко­розията. Освен това, едно такова покритие практически не се поддава на атмосферните влияния и въздействието на околната среда. И поради тази причина на първо място излиза въпросът за ефективността от неговото приложение. Специалистите са единодушни: тя е огромна.

Българският металопласт

Сега да се пренесем в 1976 г., когато най-дългото хале в МК Кремиковци при­надлежи на отделение „Покрития“. Там, в съ­седство с цеха за бяло тенеке (покалаена ламарина), се намира „род­ното място“ на българския металопласт. Той се произвежда от 1975 година, но бързо става популярен и зад граница. А може би дори повече в чужбина, отколкото в България!.

Инсталацията, дело на известната френск; фирма „Huertey“, е завършена през 1975 го­дина. И все пак с пълно право може да се го­вори за наш, български металопласт.

„Французите изградиха производствената ли­ния и доставиха необходимите материали и химикали — разказва в интервю от 1976 г. технологът на цеха инж. Тодор Русев. — После изпратиха техни спе­циалисти за пуска. Те се повъртяха три дена, пипнаха тук-там и си заминаха. Оставиха ли­нията в неопределено положение. Трябваше сами да започнем. А как се налучкват опти­малните параметри на един производствен про­цес? Но момчетата работиха упорито; оста­вахме и вечер, и в почивните дни. И успяхме. Когато се получиха първите проби, изпита­нията и анализите показаха много добро ка­чество и високи експлоатационни показатели. Французите не повярваха и взеха проби за анализ във Франция. След седмица пристигна телекс, с който и те потвърдиха високото ка­чество на нашата продукция.“

На горната снимка: разнообразни изделия, произведени от металопласт.

Технологията за нанасянето на полимерния филм е сложна. В цеха се покрива както черна (от обикновена стомана), така и поцинкована ламарина. Прилагат се покрития на базата на акрилати, поливинилхлорид и полиестери, мо­дифицирани със силиконова смола. Повърх­ността, която ще се покрива, се подлага на предварителна обработка, включваща някол­ко етапа: обезмасляване, бундеризиране (по­добно на фосфатирането), хроматизиране. На­края се нанася тънък слой грунт за повишава­не адхезията между метала и полимерното покритие. Последното се получава в пластизолна система, която наред с аерозолите, е едно от последните тогава достижения в областта на химичната технология.

„В момента изпълняваме първата поръчка — продължава интервюто на инж. Русев. — Тя е „пробният камък“ за нашия металопласт„. А ние допълваме: през 1976 г. в Съветския съюз се изгражда един от т.н. гиганти на дървопреработващата про­мишленост — Уст-Илимският целулозен ком­бинат. Той е обзаведен изцяло с про­дукцията на кремиковския цех. И българският производител се старае да  изпълняваме поръчката качествено и в срок.

Както се вижда от снимката, широка област на приложение за металопласта е строителството. Той се използва успешно не само за външна облицовка, но и за вътрешното оформление на промиш­лени и битови сгради.

Както споделя инж. Русев, известни затруд­нения е имало в снабдяването с някои материали — лакове, химикали, покрития. Всички те се по­лучават от внос, което по това време в България е свързано с отпуска­нето на валута. Но не това е основното. Пър­вопричина е – забележете! – липсата на пласмент за продук­цията на цеха у нас. И ако по-горе стана дума за популярността на металопласта, то тук е мястото да се изтъкне колко малко се знае за него в България точно по времето, когато той  е произвеждан! Може би наистина са прави тези, които говорят за съществувалото в онзи период някакво недоверие от страна на отговорни органи и ведомства, може би действително има инертност в действията на тези, от които е зависела съдбата на този ценен продукт. Така или иначе, не­простимо е едно такова отношение към бъл­гарския металопласт. Той би могъл да реши с успех проблема за дълготрайността на раз­личните строителни елементи и конструкции.

През 1976 г. в цеха са усвоени три вида покрития, всяко в няколко разцветки. Предстои да се усвоят още пет вида. Дължината на отделни­те плоскости варира от 700 до 1500 мм, дебе­лината — от 0,4 до 1,5 мм. Внедряват се и различни видове профили ламарина.

„Ние мо­жем да произведем всичко необходимо за на­правата на цяла къща“, споделя инж. Русев. „Изобщо нашият металопласт е в състояние да предизвика революция във всички области на строителството!“ И сигурно е така. Защото кой не би заменил износващата се корозираща част с практически „вечния“ металопласт? Там където има метални части, детайли и елементи — това, безспорно, са били потенциални места за приложение на българския метапопласт. А те са били много — строителството, машиностроене­то, корабостроенето, приборостроенето, би­товата техника. Големи перспективи са виждали разработчиците особено в прилагането на металопласта за строеж на селскостопански обекти. По това време в Софийска област се експериментира първият краварник, за чието строителство са отпуснати 800 тона металопласт.

За съжаление обаче и бездруго трудно потръгналото пласиране на произведения металопласт в България замира след 1990 г., а в момента у нас на практика не се произвежда този ценен материал.

Какво НЕ внедри социализмът

Известно е, че много от българските технически чудеса, излагани по Международния панаир в Пловдив, прегледи на ТНТМ и много други различни експозиционни плацове, на които са се демонстрирали постиженията на конструкторите в периода до 1990 г., остават само в 1-2 екземпляра и не се удостояват с последващо постъпване в масово производство – т.н. внедряване. За много от тях – какъвто е случаят с първата българска микровълнова печка Микронела 2000 – причината е в стопанската нецелесъобразност. Конкретното изделие е изработено само за да се види, че даден конструкторски колектив може да разработи и произведе такъв технически продукт и по този начин да спечели морални дивиденти – т.н. потупване по рамото. Много други изделия пък са произвеждани нарочно в 1-2 екземпляра, за да се подарят те на високи чуждестранни гости. Такъв е напр. случаят с българския апарат, обединяващ телевизор, радиоприемник и грамофон в едно, показан на Пловдивския панаир през втората половина на 60-те г., от който апарат една бройка е подарена лично на съветския лидер Леонид Брежнев.

Така показан обаче, проблемът не разкрива цялата си дълбочина. Положението става по-тежко, когато отбележим, че доста често на изложбените табелки на изделията са изписвани числа в левове, които трябва да сочат икономическия ефект от внедряването на конкретното технически изделие. Когато твърдението за такъв ефект е лъжа, си заслужава да се обърне по-сериозно внимание на тази своеобразна измама.

Затова сега в Сандъците- сандъците Ви предлагаме заедно да надникнем по архивите и да прочетем една статия от 1979 г., остро критикуваща подобно фалшиво ,,внедряване„.

Думата имат конструкторите на първия български електронен таксиметров апарат.

,,За никого не е тайна, че съдбата на разработ­ките, наградени със златни значки в Пловдив, е различна по отношение на внедряването. За някои от тях златната значка е добър ате­стат, който издига авторитета им пред внедрителя. За други наградата се превръща в удобен факт за отчитане на дейност. Или, по-точно, правителствено-комсомолското от­личие заема място на музеен експонат и се по­казва на гости и журналисти. Въпросът за вне­дряването, или за останалия на книга предпо­лагаем икономически ефект обикновено се премълчава.

В едно от фоайетата на варненския Висш машинно-електротехнически институт се намира мал­ка изложба на студентски разработки. В сре­дата на добре подредената експозиция е раз­положен красив експонат, а до него златна значка от последния преглед. Надписът инфор­мира: ЕЛЕКТРОНЕН ТАКСИМЕТРОВ АПА­РАТ — колектив с ръководител доц. к. т. н. Валтер Станчев. За разлика от изложбата в Пловдив, тук икономическият ефект от 1 000 000 лева не е отбелязан.

Още от първите думи на срещата ми с доц. Станчев разбрах, че това е лабораторен обра­зец на апарата, а въпросният икономически ефект е предполагаем. Въпреки безспорните доказателства, че е налице оригинална, кон­струирана на високо техническо равнище раз­работка, изгледи за скорошно внедряване не съществуват. Засега с нищо не би могла да по­могне на обезверения колектив и златната значка. Нека преди да проследим неуспешните опити на тази студентска разработка да се реализира в практиката и преди да изброим вратите, на които е чукала, да разгледаме на­кратко техническата страна на въпроса.

Според думите на авторите, както в нашата страна, така и в социалистическия лагер, това е първият успешен вариант на електронен таксиметров апарат. В момента използваните масово у нас таксиметрови апарати са западногермански (марка „ARGO“ Т 12). В малки коли­чества са внасяни и полски — „Полтакс“. Тези апарати са от електромеханичен тип. Цената на западногерманския апарат е 120 до­лара, а гаранционният му срок е една година.

В сравнение с електромеханичните, елек­тронните таксиметрови апарати притежават всички преимущества на електронната апара­тура. Те гарантират по-голяма сигурност, по-удобни са за поддръжка и експлоатация, не притежават триещи се части и позволяват по- гъвкаво реализиране на повече функции. Пре­настройката им е лека, както за промяна на тарифите, така и за различните парични еди­ници. Справката в патентната библиотека по­казва, че върху създаването на електронни так­симетрови апарати се работи усилено в САЩ, Япония, Англия, ГФР и други страни. Автор­ското свидетелство за изобретение на първия български електронен таксиметров апарат но­си номер 31 390 от 1975 година.

— Идеята — сподели доц. Станчев — беше загатната преди години от ръководителя на катедра „Автоматизация на производството“ доц. к. т. н. Светослав Колев. Доста колеги се опитваха, но нивото на електрониката през 1973 година не беше такова, че да може да се реализира миниатюрен таксиметров апарат.

Тогава и аз работих върху тази тема, но се от­казах. Появата на микропроцесорите (отначало вносни, а после български) ме окуражиха. В началото на 1974 година привлякох студен­ти — първо дипломанта Атанас Атанасов, а малко по-късно първокурсника Ганчо Славчев. През 1977 година беше изпълнена втора ди­пломна работа на тази тема от студента Здрав­ко Марчев. Така се стигна до издаването от ИНРА (Институт за рационализации, днес Патентно ведомство на Република България – бел. ав., А. О.) на ново авторско свидетелство No 36182 от 1977 го­дина. Вторият таксиметров апарат беше кон­струиран на базата на българската микро­процесорна система СМ 400.

Микропроцесорът, казано накратко, е малка изчислителна машина с универсална структу­ра, поместен в една или няколко интегрални схеми. Характерни за това програмно-апарат­но устройство са малките размери (около 25 х 15 милиметра). Микропроцесорните системи могат лесно да бъдат вграждани в редица про­изводствени и битови апаратури като ги „да­ряват“ с интелект. Микропроцесорите облек­чават извънредно много задачите на логиче­ското и техническо проектиране.

Новосъздаденият електронен таксиметров апарат е четиричипов, т. е. притежава четири интегрални схеми. Средно една схема (един чип) струва 20 лева. Апаратът е организиран програмно и може да изпълнява множество функции. В предната му част има четири бу­тона: ВКЛЮЧЕНО—ИЗКЛЮЧЕНО, ДНЕВНА—НОЩНА ТАРИФА. ИНФОРМАЦИЯ. НУ­ЛИРАНЕ. Цифрова светлинна индикация в зелено дава възможност за следене на различ­ните стойности.

Нека си представим, че сте спрели такси с монтиран електронен апарат. Качвате се и шофьорът натиска първия бутон. Светват циф­рите на началната такса, а отвън — червената лампа „заето“. Потегляте. Вторият бутон е натиснат, отбелязвайки, че пътувате нощем, на нощна тарифа. При последователно натис­кане на бутон ИНФОРМАЦИЯ се появяват цифри, показващи: общия брой на изминати­те километри, общия брой на изплатените километри, броя на направените курсове, ин­касираната до момента обща сума и дори инка­сираната през последния курс сума. Информа­цията се запаметява и може да бъде извикана повторно, дори след натискане на бутона НУЛИРАНЕ. Това се нарича електронен таксиметров апарат с фискална памет.

Апаратът се захранва от акумулатора на автомобила. Предвижда се при аварийно отпа­дане на този вид захранване автоматично да се включва вградена в апарата батерия от 12 вол­та. Високо постижение е и това, че се отчита критичната скорост. Това е скоростта (някол­ко километра в час) при която инкасираната сума се равнява на сумата при престой от време за същия период. Освен това сумата се изчисля­ва на всеки 100 метра, а в края на курса се за­кръгля автоматично до хилядни от лева.

Предимствата на електронния апарат са мно­го, авторите имат още идеи за усъвършенстване, работата продължава, но настроението е спаднало. Изгледи за скорошно внедряване не съществуват. Такава е съдбата на повечето студентски разработки, които не са били свър­зани предварително с ведомствен или извънведомствен план. На тях се гледа като на са­мостоятелни инициативи в лошия смисъл на думата. Преимущества има, изобретения има, обещания и внимание на думи има, но внедр тел няма.

В интерес на истината трябва да се каже, че след издаване на второто авторско свиде­телство доц. Валтер Станчев е бил повикан на разго­вор в ИИР — София, в отдел „Стопанска реа­лизация“. Разговорът е посветен на внедрява­нето на електронния таксиметров апарат. Той завършва с препоръка към авторите да донесат писмо от Министерството на транспорта, от което да личи, че внедряването на новия апарат е навременно и необходимо. ИИР дава писмо от свое име, и то е било занесено на ръка в Министерството. Това става през месец май 1977 година. В Министерството посрещат с интерес идеята и обещават да изпратят пис­мо-отговор до ИИР. До края на годината тако­ва писмо не е изпратено. Стандартът БДС 10817-73 също поставя бариера — в него не се споменава нищо за електронни таксиметро­ви апарати. И това е естествено, тъй като те са новост. Изводът е, че за да се даде ход на внедряването, трябва да се измени съществу­ващият стандарт. На авторите не е съвсем ясно как става това и на какъв етап. И те си казват: „Не е ли по-добре да се потърси първо внедрител, пък тогава да се прави опит за изменяне стандарта?“ И студентите, заедно със своя ръководител, тръгват да търсят подходя­що предприятие.

— Решихме да се обърнем за помощ към завод „Оргтехника“ — Силистра — казва доц. Станчев. — По моя преценка те в момента имат повече от 80 процента готовност за усвоя­ване на производството на апарата. Там се използва същата микропроцесорна система СМ 400 за калкулаторите „Елка-51“. Запознах­ме ги с нашия апарат и специалистите много добре посрещнаха идеята. Дори главният кон­структор ни увери, че според него няма ни­какви пречки, ръководството на Завода да ре­ши положително въпроса за внедряването. От тогава не се обадиха. Всички, които са се занимавали с нашия проблем, включително и на изложбата в Пловдив, казваха: „Браво!“ „Чудесна работа“, потупваха ни по рамото и с това си остана. Почти спряхме, защото смя­там, че повече с внедряването нямаме сили и нерви да се занимаваме.

Всъщност какво е необходимо, за да види разработката бял свят, т. е. да бъде започнато внедряване?

ПЪРВО. Здрави нерви и тичане. ВТОРО. Средства за довършване на разработката до­край, които не могат да се набавят само по ли­ния на ТНТМ. ТРЕТО. По-активна намеса на отдел „Стопанска реализация“ към Института за изобретения и реализации и съответните ведомства за промяна на стан­дарта. ЧЕТВЪРТО. Другарите от „Оргтехни­ка“ — Силистра по-скоро да изпълнят обеща­нието си и да помогнат за изработването на прототип на апарата. ПЕТО. Да се проведат изпитания в реални условия и да се отстранят недостатъците.

Излиза, че пътят към внедряването е не само дълъг, но и доста криволичещ. Като се приба­ви към това и недотам добре организираното снабдяване на вузовете с материали и съвремен­на апаратура, се получават условия за едно из­пълнено с изненади продължително пътеше­ствие. Какво ще стане при съществуващото положение с предполагаемия икономически ефект от над 1 000 000 лева за страната, из­числен на база Варненски окръг? А с икономия­та на валута? Налн СО „Автомобилен тран­спорт“ предвижда до края на 1980 година да внесе над 12 000 таксиметрови апарата. Ва­жен е въпросът за социалния ефект: Не е за пренебрегване и горчивината на студентите — настоящи и бъдещи инженери. Ганчо Славчев, например вече четвърта година работи върху електронния таксиметров апарат. Това е почти цялото му следване. Той подготвя дипломна работа върху усъвършенствуването на апарата и не може да си представи, че всички хвалят разработката, а тези хвалби са нещо празно.

Своето обобщено мнение за внедряването на студентските разработки във ВМЕИ — Варна изказа доц. к. т. н. Стефко Пъргавелов — пред­седател на клуба за ТНТМ:

— На Осмия национален преглед за ТНТМ в Пловдив се представихме с 27 експоната, от които са внедрени 7. На последния, Девети национален преглед изложихме 47 експоната, а от тях са внедрени само два. Повече от 15 са разработките, които са значителни от гле­дище на промишлените нужди и учебния процес, но те нямат особени изгледи да бъдат внедрени, поради различни причини. . .“

инж. Румен Иванчев

Източник: сп. Наука и техника за младежта 1979 г.

Български робот от Стара Загора

Заваряването на детайли в машинострое­нето е операция, при която твърде добре проличава ефектът от замяната на чо­вешката ръка с тази на робота. Освен че е отговорен и трудоемък, процесът на заваряването се отличава и с опасни за човека светлинни и енергийни излъчвания и с отделянето на големи количества отровни газове.

Именно поради тази причина, след задълбочено изследване на възмож­ностите на България за производство на компонентите за сложни комплекси за електродъгова заварка като механични конструкции, управляващи устройства, заваръчни съоръжения и т. н„ през 1983 г. започва раз­война и внедрителска дейност, която не след дълго по­ставя България на едно от воде­щите места в СИВ. Колективи от Инсти­тута по техническа кибернетика и робо­тика към Българската академия на науките и от Ин­ститута по заваряване _,,Патон“ към Украинската академия на науките започват съвместна работа за създаване на първия в социалистическите страни по­добен комплекс. Начело на колектива от съветска страна е академик Борис Патон, от българска — чл. кор. Ангел Ангелов, а отговорни конструктори са съответно проф. Ф. Кисилевски и cm. н. с. Г. Начев.

Резултатът от това сътрудничество е роботизираният комплекс РБ 250, чието производство започна през 1983 г. Научноизследователския комплекс по роботика ,,Берое“ в Стара Загора . Той е предназначен за заваряване на големи детайли и ще намери приложение във всич­ки сфери на машиностроенето, където заваръчният процес е основна операция при компоноване на готовите изделия. От началото на 1983 г. българският робот РБ 250 работи успешно в завод „Ленинская кузница” в Киев, където изпълнява отговорни заваръчни операции. Постъпват още заявки, а интересът довежда до пускането в производство на нови бройки. Нещо повече – на проведената през 1983 г. изложба за заваръчна техника в град Есен (Германия) показаните роботи от този клас с нищо не превъзхождат българския РБ 250.

Какво представлява роботизираният комплекс за заваряване? Къде  всъщност се крият неговите предимства?

Най-общо казано, РБ-250 включва в себе си:

микроп­роцесорно управляем токоизточник,

ма­нипулатор на горелката с 5 степени на подвижност,

два манипулатора на детайла с по две степени на подвижност,

български телоподаващ механизъм „Полиизаплан“ (за­щитен патентно в много страни) и

управ­ляващо устройство с възможности да контролира едновременно 9 степени на подвижност.

За построяване на комплекса са използвани компоненти, произвеждани в социалистическия лагер.

За да разберем добре значението на роботизирания начин на заваряване, трябва да си при­помним дейностите, извършвани от човека-заварчик. А те не са никак малко. След ориентиране на детайла в положение, което е най-подходящо за нанасяне на за­варъчния шев, заварчикът регулира тока и напрежението на дъгата. Ръката му при­движва горелката до началото на шева и се задържа на мястото до запалване на дъгата. После заварчикът придвижва го­релката по продължение на контура на шева. Накрая горелката се връща в изходно положение, а източникът на ток се из­ключва. Някои от тези дейности поне при­видно изглеждат присъщи само на човека. Например, запалването на дъгата, твър­дят специалистите, е умение, което човек придобива на чисто интуитивна основа, като възприема опита на учителя си. При робота за заваряване обучение също е възможно, но пъ­тят на възприемане не е интуитивен. Той минава през подробен анализ на преходния процес и завършва с пълното му описание на език, понятен за робота.

Освен че заварчикът следи шева, той поддържа оптимален режим на дъгата с приближаване или отдалечаване на горел­ката. Двете дейности се извършват на базата на визуална информация. Този про­блем е намерил просто решение при българския робот РБ 250. Задачата за следене на шева е отпад­нала, тъй като е въведено ограничението той винаги да се намира на едно и също място и роботът да може да описва не­говата конфигурация със задоволителна точност. Това означава, че са постигнати точни движения на робота и е необходимо детайлите да бъдат закрепвани прецизно. Поддържането на оптимален режим е све­дено преди всичко до управление парамет­рите на токоизточника и скоростта на подаване на тел. Тук е скрита тайната на високата производителност и на каче­ството на получаваните шевове. Това се постига без работникът да е подложен на вредните въздействия на процеса зава­ряване. А самият робот не знае умора и е в състояние да поддържа високата си производителност при трисменен режим на работа. За една смяна той заменя три­ма висококвалифицирани заварчици.

Процесът на програмиране на българския робот РБ 250 е близък до начина на словесно описание на техноло­гичния процес. Тази последователност от действия е следната:

• ориентиране на детайла в положение, което е най-подходящо за извършване на заварката;
• настройване на токоизточника — задаване на тока и напрежението на дъ­гата;
• придвижване на горелката до нача­лото на шева;
• включване на токоизточника;
• задържане на място до запалване на дъгата и формиране началото на шева;
• придвижване на горелката по про­тежение на контура на шева със запалена дъга;
• при достигане края на шева се задър­жа на място, докато се оформи край на шевовата конфигурация; срязва се заваръчната тел;
• изключване на токоизточника
• връщане на горелката в изходно по­ложениe

Обикновено практиката предлага шево­ве, които могат да се представят като съвкупност от стандартни участъци. То­ва довежда до някои грешки, които робо­тът може сам да открива при положение, че цялата траектория е правилно зададена. Освен това трудно може да се определи точно технологичният режим без пробна заварка. Българският робот РБ 250 позволява по време на ра­бота да се коригират технологичните па­раметри, като директно се наблюдават резултатите от корекцията. Това значи­телно съкращава времето за програми­ране.

Освен това роботът получава и инфор­мация от външни източници. Той може да извършва логическа обработка на тази ин­формация и да взема някакво решение, чиято реализация е конкретно действие на робота или подаване на сигнал навън, по който външен механизъм извършва някак­во действие. Например приетият сигнал може да идентифицира детайла за зава­ряване, ако той е от група възможни де­тайли. След разпознаването му роботът актуализира програмата, описваща обра­ботката на този детайл, и извършва ин­терпретацията й. Освен това приетият сигнал може да идентифицира определени конструктивни особености за конкретен тип детайл и това да доведе до изпъл­нение на определени клонове на програ­мата, отразяващи тези конструктивни особености.

За целта е разработен съответен език за описване действията на робота за електродъгова заварка. Той се състои от краен брой изречения или инструкции, като по съдържание една инструкция е еквива­лентна на точка от показаното по-горе словесно описание. Групата на инструк­циите, описващи движението на робота, са също така интересни. Техните аргу­менти трябва да дефинират съответно права линия и дъга от окръжност. Най-простият начин е, като за правата се из­ползват две точки, а за дъгата три, след което роботът послушно се движи по за­дадената траектория.

Бъдещето е предлагало на българския робот РБ 250 много по­вече от това да бъде обикновен работник-заварчик. Разработеният ком­плекс е служел като основа за създаване на заваръчни участъци. В тях е била постигната пълна автоматизация чрез подхо­дящо комбиниране на различни заваръчни роботи. Към големите роботизирани комплекси от типа РБ 250 се прибавят по-малки заваръчни роботи, което ще позволи да се обхване голямо многообразие от технологични за­дачи. Целият заваръчен участък ще се управлява от голяма електронноизчислителна машина като компонент от системата за автоматично управление (САУ).

В описания вид РБ 250 предвижда много технологични ограничения, поради което логично следващата стъпка в неговото доразви­вано и усъвършенствване е създаването на адаптивна система за управление. По­добна система позволява роботът сам да следи конфигурацията на заваръчния шев и да коригира предварително зададе­ната програма в зависимост от особе­ностите на всеки детайл. Затова през средата на 80-те години конструкторските колективи в България и СССР продължават своята работа по усъвършенстване на описаната конструкция и реализиране на новите идеи, залегнали в бъдещите планове.

Българският синтез на говор

Дали знаете, че  една от най-интересните и актуални и днес области на електрониката — създаването на говорещи машини — можем да се по­хвалим с български принос? Още през 1976 година cm. н, с. Любомир Антонов от Единния център по физика към БАН получава авторско свидетелство относно метод и устройство за синтез на говор. Редовните читатели на нашия сайт със сигурност помнят, че той е един от тримата разработчици на първия български електронен калкулатор ЕЛКА 6521. За тази негова оригинална разработка, която е била патентована в тогавашните СССР, ФРГ и Франция и други страни, ще Ви разкажем накратко днес в Сандъците – сандъците. Трябва да Ви уведомим обаче, че в тази статия боравим с някои специфични термини и поради това пълноценното разбиране на информацията предполага преди това да сте прочели статията-предшественик ТУК.

Българският метод за синтез на говор се основава на фонемен синтез. За разлика от класическите аналогови синтезатори, при които отдел­ните фонеми се получават чрез смесване на синусоидални колебания с различни ам­плитуди и честоти, тук синтезът се из­вършва изцяло от цифрови електронни схеми. Как се осъществява това?

В паметта на компютъра предварително са записани гласови периоди с различни формантни разпределения, елементи от шу­мови фонеми и различни звуци, съпровож­дащи речта. Там се съхранява информация и за местата на ударенията и амплитуд­ните характеристики на съответните фонеми. Елементите на речта, записвани в паметта, се избират в зависимост от фонетичните особености на езика, на които машината ще говори.

Текстът, който предстои да бъде про­четен, се подлага на предварителен гра­матичен анализ. Определят се основните характеристики на изречението: честот­на, от която зависи височината на гласа, и амплитудна, определяща неговата сила. фиксират се местата и продължител­ността на паузите. Следва фонетичен анализ. При него в зависимост от получените до този момент резултати и взаимното Влияние на отделните фонеми се определят съставът, амплитудната ха­рактеристика и продължителността на всяка фонема. Така за Всеки един елемент на речта се конкретизират параметрите; амплитуда, продължителност и начален адрес в постоянната памет, посока и ско­рост на четене. Всички величини се полу­чават в режим реално време.

1, ЕИМ; 2. адресен регистър-брояч: 3, по­стоянна памет; 4. регистър за посока на броене; 5. регистър за определяне често­тата на броене; 6, регистър на броя на ад­ресите за четене; 7, регистър за ампли­тудно управление; 8. цифрово-аналогов преобразувател; 11, високоговорител; 12. линия за предаване на данни; 13, устрой­ство за управление; 14. генератор на им­пулси

Според създателя на устройството Лю­бомир Антонов, от едни и същи запомнени елементи могат да се получават различни фонеми само като се променя амплитуд­ната характеристика, скоростта и посо­ката на прочитането им. Това значително намалява обема на необходимата памет.

По получените данни от паметта се из­вличат необходимите елементи (начал­ните им адреси се пазят в адресен регистър-брояч). Посоката на четене се определя от регистъра за посока на броене, а скоростта се контролира от регистър за определяне честотата на броене.

При естествената реч човек никога не произнася по един и същ начин еднаквите думи. Тъй като при „езиковия код” съще­ствува и голям коефициент на презапася­ване, можем да си позволим и известно ,,творчество“, т. е. ние говорим по-бързо или по-бавно, като не произнасяме еднак­во силно целите думи и т. н. За разлика от нас, машината стриктно изпълнява своята програма, всички фонеми се произ­насят без отклонение от правилата. По­добна точна реч би звучала твърде неесте­ствено. За дз се избегне педантизмът на машината и за да се получи по-естествена реч, българският метод предлага квазислучайно изменение на дължините и амплиту­дите.

Следва обработка на „цифрова реч“ от цифрово-аналогов преобразовател. В него се формира естественият аналогов сиг­нал, Усилвател-модулатор го доусилва до необходимото ниво, като осигурява же­ланата интонация на цялата дума или из­речение. Говорът се възпроизвежда от ви­сокоговорител, По бреме на четенето от паметта и възпроизвеждането на поред­ния елемент на речта ЕИМ анализира и подготвя следващите данни, необходими за управление на синтеза. Ако една ЕИМ е с достатъчно бързо действие, тя би могла да управлява едновременно рабо­тата на няколко синтезатора. Удобното в случая е, че бързодействието не е за­дължително и методът е универсален. В зависимост от нуждите и възможности­те устройството може да се реализира нв базата на Всяка универсална ЕИМ, мини­компютър или 16-битов микропроце­сор.

Предимствата на българския метод за синтез на говор са много, но може би основното се състои в изключителното разнообразие на синтеза, основаващо се на неограничен речник при сравнително малък обем на паметта. Освен това речта, която се получава, е с добра разбираемост и звучи почти естествено.

Говорещи машини

Хората са се удивлявали винаги на уме­нието си да говорят, феноменът човешки език отличава Хомо сапиенс от всички останали живи същества. И затова съ­общенията за хора, които упорито се опитват да направят от кучетата си па­пагали, винаги предизвикват усмивка. Съ­всем други са постиженията на учените, влагащи своите усилия в създаването на говорещи машини, което е една от веков­ните мечти на човечеството.

През 1978 г. група японски специалисти заявяват, че 80-те го­дини ще предизвикат истинска революция в развитието на диалога „човек—машина„, като той постепенно ще премине към ес­тествения човешки говор. Специализира­ните издания по електроника и изчисли­телна техника, пък и не само те, помес­тват множество съобщения за нови и но­ви устройства за синтез на човешка реч с почти естествено звучене. Сензацията постепенно отстъпва място на все по-задълбочени и сериозни разработки. Сфера­та на приложение е огромна — от авто­матични електронни телефонни централи и големи информационни центрове до устройства за четене, предназначени за слепи хора, и говорещи джобни калкула­тори. Само няколко години преди това съз­даването на подобни устройства изглежда излишен лукс. На какво се дължат бързите промени в тази област? Синтезаторите на реч придобиват актуалност вследствие стремителното навлизане на електронноизчислителната техника във всички сфери на човешкия живот. Тяхното създаване става възможно благодарение на изключителните функционални възмож­ности и бързодействие на т.н. големи интегрални схеми. Усъвършенстването на машините обаче прибавя нови затруднения при диалога с тях. Необхо­дими са например огромен брой оператори със специална подготовка, способни да влизат в „интелектуален“ контакт с компютрите. Днес човешките ръце и очи се нуждаят и от помощта на речта при въвеждането и извеждането на данни от гладните за информация машини.

За да може да се осъществи подобен диалог, необходима е динамична адаптация на машината към човека. Той трябва да я научи да разпознава неговата естествена реч и сама да синтезира речеви сигнали на понятен език.. Засега от говорещата машина все още не се изисква да придава на своите съобщения интонационни отте­нъци, емоционална окраска, изменящ се ритъм. Дори на лаконично и сухо съобще­ние човекът реагира по-бързо и по-точно, отколкото при който и да е от остана­лите неречеви сигнали.

Малко лингвистика

Както е известно, езикът се описва с краен брой различими и взаимно изключ­ващи се звуци. Тези основни лингвистични елементи се наричат фонеми и са харак­терни за всеки език. Отделната фонема притежава специфични акустични харак­теристики: тонова област, формантно разпределение, амплитудни характерис­тики и др. Всеки произнася отделните фонеми по различен начин и ние все пак се разбираме. Например, фонемата „а“, про­изнесена от мъж, жена или дете звучи в различни честотни области, но при въз­приемане се разпознава точно. Това е така, защото при произнасянето фонемите за­пазват своите „акустични степени на сво­бода“. Тези отделни различими варианти на фонемите се наричат алофони. Те мо­гат да бъдат позиционни, индивидуални, интонационни и пр. Това твърде много затруднява машините, които трябва да помнят всички варианти на фонемите и да знаят къде да ги използуват.

Другото основно препятствие при син­теза е, че речта представлява почти непрекъснат поток и между отделните звуци няма точна граница. Средно човек про­изнася около 80 до 130 думи в минута или около 10 фонеми в секунда. Ако разглеж­даме само фонетичната транскрипция на речта, можем да приемем, че средната ин­формация, съдържаща се в една фонема, е от 1 до 4 бита. Но на спектрограма може да се види, че всеки звук има преходи и установени периоди. Например една три­буквена дума може да съдържа 50—60 гра­дации на звуците, всяка от които носи определен обем информация, Ако към тези амплитудно-временни параметри приба­вим и фазовите съотношения, ще се ока­же, че за да запишем пълния набор призна­ци, съдържащи се в една дума за една се­кунда, ще ни бъдат необходими над 200 000 бита. А това е доста тежка задача дори компютри от т.н. трето поколение.

Принципна схема на съвременен синтеза­тор, работещ по метода на линейното ко­диране с предсказване от нестационарния характер на сигналите.

Във всеки език съществуват две основ­на групи звуци — гласни (вокали) и съ­гласни (консонанти). Учленяването на гласните е съпроводено с промяна в обема на устната кухина и формата на нейния отвор. Получава се резонатор, през който преминава издишаната въздушна струя. Гласните нямат строго определено място на учлемяване и по своята формантна структура те много приличат на музикал­ни тонове (форманти се наричат мак­симумите на концентрация на енергията от спектъра на речевия звук). При учленяването на всяка гласна звучат два тона — основен и характеристичен. Основният тон определя индивидуалния тембър на гласа. Той се образува в гръкляна под дей­ствието на гласните струни и характери­зира единствено индивидуалните особе­ности на говорещия. Затова пък харак­теристичният тон, образуван в устната кухина, е различен за всяка гласна и по него тя се оформя като отделен самостоя­телен звук. Съставът му е доста сложен, тъй като включва редица тонове, групи­рани във форманти. Обикновено формантите са няколко, но най-голямо значение имат трите най-ниски.

Съгласните имат строго определено учленително място. При тяхното про­изнасяне говорните органи създават раз­лични препятствия, които издишваната струя преодолява чрез търкане или избух. При това се образуват шумове. Някои от съгласните се състоят от характерис­тичен шум и основен тон, други само от характеристичен шум, който е типичен за всяка съгласна. Тези фонеми най-често об­разуват двойки звуци, различаващи се са­мо по едно свое качество: мекост, звуч­ност, носовост и т. н.

Що се отнася до българската реч, може да се каже, че тя е твърде удобна за по­лучаването на изкуствена реч. Вокалната ни система се състои от 6 фонеми — И, Е, Ъ, А, О, У. При това те се различават само по едно качество — тембър, за раз­лика от вокалите в английския език напри­мер. Тяхната дължина, отвореност и за­твореност нямат смислоразделително значение. Консонантната система на бъл­гарския език се състои от 38 фонеми, кои­то се различават само по качеството си мекост.

Тайните на акустиката

Уникалните акустични свойства на чо­вешкия артикулационен апарат продъл­жават да бъдат обект на редица изслед­вания. Въпреки че е добре известно от кои органи се състои речевият тракт и как функционират те, около акустичните му свойства все още се спори. Всички гене­рирани звуци могат да се описват чрез свойствата на източника на възбуждане и предавателната функция на акустичната система. За тази цел се използва много сложен математически апарат, което се налага от факта, че речевият тракт не може да бъде разглеждан като система със съсредоточени параметри. Това следва от неговата дължина, която е около 17 сан­тиметра и е напълно съизмерима с дължи­ните на звуковите вълни в говорния спек­тър. Затова се прибягва към използуване на модели на системи с разпределени па­раметри, които трудно се поддават на описание. Няма да се спираме подробно на акустичните процеси, тъй като с част от тях ще се запознаем при описанието на няколко от първите синтезатори на реч.

През 1779 година в Русия е обявен конкурс за създаване на устройство, което да показва разликата при образуването на отделните гласни. За най-добър е отличен проектът на Кратцеинщайм, който съз­дава акустични резонатори, аналогични по форма на гласовия тракт. Малко по-късно унгарецът Кемпелен прави своята прочута говореща машина. В нея се подава въздух от кожени мехове към езиче, което на свой ред възбужда управляван с ръка единичен резонатор. Една от забележителните механични машини е създадена в началото на ХХ век от американеца Риш. Тя се управлява с кла­виши, а за моделиране на устата и зъбите има по един орган за управление, работещ с пара.

Многобройни са и експериментите с електрически синтезатори. Първите опи­ти има за цел да предадат цялото го­ворно колебание. За изобретателите е яс­но, че за да се постигне добра разбирае­мост, е от особена важност да се запази моментният спектър от амплитуди. Пъ­рви Хелмхолц, Милер и Къонинг стигат до идеята, че при синтезирането на говорни звуци не е задължително да се копира ре­чевия тракт на човека, а трябва да се намери начин за възпроизвеждане на тех­ните характеристики.

Първият електрически синтезатор на свързана реч е т. нар. „Вокодер“, създаден от американците Дадли, Риш и Уоткинс. Той синтезира сигнали с определен спек­тър под управлението на ръчна клавиа­тура. При него е отчетена важната фи­зиологична особеност на говорния меха­низъм — наличието на гласови и шумови възбуждания. Всички тези методи при­надлежат на историята. В голямата си част те са създадени за изследване на тай­ните на говора. И най-големите фантазь­ори сред техните създатели едва ли са си представяли това, което днес наричаме просто първи крачки в електронното син­тезиране на реч.

Говорещата машина на американеца Риш. Затъмнените участъци представляват меки гумени покрития, чрез които се осъществяват сгъстявания и затихвания, близки до реалните.

Говорещият кристал

През 80-те години светът вече  е пред прага да превърне ин­телигентните машини в свои полезни съ­беседници. Тогавашните електронно-из­числителни машини предоставят много нови възможности за говорен анализ и синтез. Създадени са няколко цифрови методи за изследване на речеви сигнали. Всеки от тях използва такива параметри на говора, които позволяват по резулта­тите от анализа речта да се възстановя­ва без съществени изменения. Най-често те са в честотната област. Основното математическо преобразование, което се прилага при тях, е бързата трансформация на Фурие. Тя отразява не само спек­тралните, а и временните особености на изследвания сигнал. При този метод труд­ностите произтичат от непрекъснатите промени на спектъра във времето, т. е. от нестационарния характер на сигналите.

През 1980 г. се заговорва за друг по-съвършен метод на анализ и синтез на говор, наречен линейно кодиране с предсказване. При него формата на говорната вълна се представя директно в зависимост от променящите се параметри на предавателната харак­теристика на вокалния тракт и характе­ристиката на източника. Много по-удобно е да се моделира формата на говорната вълна, отколкото нейния спектър. В това се състои предимството на метода. При него моделът на вокалния тракт пред­ставлява изменящ се във времето линеен филтър. Най-често се използуват рекур­сивни филтри, които отчитат едновре­менно влиянието на въздушния поток, во­калния тракт и излъчването. Всеки гово­рен сегмент се представя адекватно чрез определен брой коефициенти на филтъра. Твърде важно е, че те се определят за да­ден момент от говорните събития в пред­ходния момент.

Какво представляват създадените на базата на тези методи устройства за синтез на говор? Това са формантни синтеза­тори, синтезатори с линейно предиктивно кодиране. През 1981 г. научни списания съобщават за синтезатори, преобразуващи речевия сигнал в цифров вид със свиване на информацията. Речевите процесори и на трите устройства са изградени на ба­зата на една голяма интегрална схема, коя­то действува по съответния за всеки ме­тод алгоритъм. Според учените в наши дни икономически оправдани са синтезиpaщи системи, чийто речник надхвърля 200 думи.

Формантният синтез

Той моделира естествените резонансни характеристики на гласовия тракт. При това, за да се осигури разбираемост, всеки звук се синтезира най-малко от три форманта. Гласните звуци се генерират от импулсен източник, който може да се мо­дулира по амплитуда и вследствие на това се управлява интензивността на звука, влияеща върху интонацията. Сигналът преминава през две нива на филтрация. Първото ниво композира вокалните звуци. То представлява филтър с изменящи се във бремето параметри и е образуван от последователни резонатори, които се съ­гласувани със спектралните и гласовита характеристики на речевия сигнал. Глухи­те звуци се генерират при преминаване на бял шум през филтър с регулируеми по­люси. За получаването на преходните зву­ци {звънки съгласни и консонантизирани съгласни) се използуват и двата филтъра. Коефициентите на филтрите се пазят 6 постоянна памет, която представлява отделна интегрална схема. Ориентировъч­но обемът на паметта за синтезиране на една секунда реч по този метод е около 400 бита.

Първият електрически синтезатор на свързана реч е създаден от американските учени Дадли, Риш и Хопкинс. При него е била отчетена твърде важна физиологическа особеност – наличието на два вида възбуждания – гласови и шумови.

Синтезатори на линейно кодиране с предсказване

Тези синтезатори донякъде напомнят формантните и дори биха могли да се осъ­ществят с едни и същи апаратни сред­ства. Но докато формантният синтеза­тор има отделни филтри за всеки формант, при синтезаторите с предсказва­що кодиране всички форманти се образу­ват заедно в един активен рекурсивен филтър. Нещо повече, едновременно с то­ва се регулират и амплитудите на импул­сите на основния тон и белия шум, осигу­ряващо точност при възпроизвеждането.

Както споменахме вече, коефициентите, на филтъра се определят в зависимост от предходните му състояния. Качеството на синтезираната реч зависи право пропор­ционално от броя на коефициентите. При 10 коефициента за кодиране на речта е необходима памет от около 1200 бито за 1 секунда реч.

Реч в цифров вид

Синтезаторите, преобразуващи речевия сигнал в цифров вид със свиване на ин­формацията, осъществяват дискретиза­ция на сигнала с честота два пъти по-голяма от най-високата честота в спектъра, след което получената цифрова информация се свива. Този процес се осъ­ществява с по-прости апаратни средства, но за сметка на това обемът на необхо­димата памет значително нараства. Оси­гурява се добра разбираемост и дори се запазват индивидуалните особености на възпроизвежданите гласове. След подхо­дящо свиване на информацията паметта може да се сведе до 1000 бита на дума за мъжките гласове. Женските гласове изис­кват по-голяма памет, защото съдържат по-високочестотен спектър. Речевият процесор стеснява информацията, като се премахват излишните тонални периоди, фонеми и части от тях. Следва делта-мо­дулация на сигнала и накрая се изменят фазовите му съотношения така, че да мо­же да се разложи в ред на Фурие. При тези синтезатори е задължително първо да се запише и анализира естествена човешка реч в цифров вид, след което речевият процесор я обработва. Въвежда я в памет­та на компютъра и при нужда се възстановява.

Никой не може да отрече значител­ните успехи на специалистите от цял свят в областта на получаването на из­куствена реч. Първите стъпки са твърде недостатъчни, за да се осъществи на­истина пълноценен диалог с машините. Затрудненията идват главно от това, че те са лишени от слух, а всички знаем колко усилия са необходими да се разбереш дори с глух човек. Решението на този проблем зависи в изключителна степен от напре­дъка при създаването на изкуствен ин­телект. Днес практически всеки робот би могъл да се „научи да говори”, но да чува означава да разбира, което пък от своя страна е свързано с асимилиране на непре­късната реч. Все пак, чуващи-машини отдавна има на световния пазар, макар и с доста скромни възможности. Още през 80-те в Япония е създаден телевизор, който се подчинява само на гласа на собственика си. В Германия горе-долу по същото време съществува телефонна ин­формационна служба, която отговаря ав­томатично на запитвания за полетите на самолетите. Още в романа на Артър Хейли ,,Банкери“, писан през 1975 г., в САЩ борсови посредници предават по телефона информация, която автоматично се записва от компютър.

А повече за едно малко известно, но българско устройство за синтез на говор можете да научите от тази статия: ТУК