Акумулираща печка от неолита в България

Както ни е известно от археологията, още no времето на ранния палеолит – преди 1 500 000 години – човекът се научил да използва огъня за свои нужди. Него­вата топлина му помогнала да преживее и оцелее през три ледникови периода и изиграла голяма роля в процесите на антропогенезата. В частност голямо е зна­чението на топлинно обработената храна за развитие на човешкия мозък и дъвкателния апарат. Българският археолог проф. Хенриета Тодорова пише, че характерният облик на нашите лица дължим на огъня.

Обаче стотици хи­лядолетия наред човекът не познавал ке­рамиката, следователно и варенето в по­ставен на огъня съд. Той трябвало да търси други пътища за топлинна обработка на храната. Вероятно твърде рано нашият прадед е открил акумулиращите способности на камъка, тъй като познаваме оградени с камъни огнища и струпвания от гладки речни валутъци, а някои етнографски паралели ти разкриват тяхното предназначение. Първобитните племена в Австралия, които до първите контакти с европей­ците не познавали керамиката, нажежа­вали големи камъни и ги пускали в мехове или плътно изплетени кошници, пълни с вода. По такъв начин те получавали вряща вода. Варенето се поддържало чрез по­стоянно подменяне на камъните. Широко разпространение по целия свят имала и технологията на „задушаване“ на месото, пак с помощта на нажежени камъни, по­ставени в коремната кухина и гръдния кош на убитото животно. Шуарите в Южна Америка изсушавали отрязаните глави на своите врагове, като усърдно триели вътрешността на тези трофеи с нажежени камъни.

С една дума, принципът на акумулация на топлината за домакински нужди е по­знат на човека още от времето на късния палеолит (25 000 години пр.н.е.).

Откриването на керамиката през епо­хата на неолита (в края на VII хилядолетие пр.н.е.) представлява крачка напред в това отношение. През VII хилядолетие пр.н.е. се появяват й първите глинени пещи, без кои­то не можем да си представим нито едно общество, препитаващо се с продуктите на земеделието. През студените зимни месеци пещите Вероятно служели и за отоплителни съоръжения в праисториче­ските жилища. Едно интересно усъвършенствуване на обикновената глинена пещ е открито през 1982 г. в неолитното селище Кременица в Благоевградска област.

През средата на 1980-те г. в просторен къснонеолитен храм, да­тиращ към края на VI хилядолетие пр.н.е., при археологически проучвания е намерено масивно глинено съоръжение, което представлява основата на голяма пещ. При обработката на почвата сводът й е отнесен встрани. Съоръжението е запазено на височина до 30 сантиметра.

Широка 25 см глинена лента и дебела 5—7 см опасва струпване от речни валутъци и образува заедно с тях почти правоъгъл­ния подиум на пещта. Отгоре камъните са покрити с тънка, гладка глинена замазка. От двете страни на мястото, където бил отворът на пещта, личат два дълбоки „джоба“, оформени с помощта на същата дебела лента от глина. Изглежда, че сво­дът на пещта е изграден също с помощ­та на налепени една над друга ленти глина, тъй като не са открити никакви следи от засводяване чрез плет и пръти, както това се е практикувало на други места в България.

Запълненият с речни валутъци подиум на пещта очевидно имал предназначението да акумулира достатъчно топлина, която през студените зимни нощи се излъчвала постепенно и поддържала равномерна температура в светилището.

Що се отнася до двата странични „джо­ба“ на пещта от Кременица, те вероятно са служили за запазване по-продължително време на топла храна, за подквасване на мляко или за други домакински операции, изискващи продължително време умерена топлина.

Пред входа на пещта е открит, опрян о подиума й, голям хромелен камък. Край него и около двата „джоба“ са струпани съдове, някои от които в годно за реставрация състояние. Среща се както груба кух­ненска керамика, така и фина керамика, украсена с рисувани с черна боя спирали и други дъговидни мотиви. Каните с дръжки и елипсовидни устиета удивляват с тън­ките си стени и фина изработка. В све­тилището е намерено и открито огнище, което горял огън пред вграден в стената голям глинен идол. Открито е и голямо количество идолна пластика.

Трябва да се отбележи, че подобни, макар и значително разрушени акумулиращи съ­оръжения, са известни и от други, по-ранни неолитни селища в Западна България (Кремиковци). Фактът, че са лошо запа­зени, се дължи вероятно на обстоятел­ството, че камъните от една станала не­годна пещ били използвани за изгражда­нето на друга. Умелото използване на акумулиращите качества на камъка свидетелства за умението на неолитния човек по емпиричен път да открива и из­ползва природните закономерности. Това са и първите стъпки към тяхното опоз­наване и поставянето им в служба на чо­вечеството.

---

Илюстрация: сп. Наука и техника за младежта 5-1986 г.

Непознатите български електрокари и мотокари в Sandacite.BG!

Днес в Сандъците – сандъците имаме една загадка за Вас. Разглеждайки старите архиви, попаднахме на план за развитието на производството в Комбината за електрокари 6 септември. Този документ е писан през 1964 г. Ние добросъвестно го пренасяме тук и, тъй като имаме дълбока вяра в информираността на своите потребители, се осмеляваме да Ви зададем следните два въпроса:

• долните модели електрокари влизат ли действително в масово производство?
• можете ли да си припомните дали сте виждали или работили с такива?

Предприемаме тази наглед нетрадиционна изследователска стъпка, понеже често се случва да заложените в плановете бъдещи модели да не бъдат качени на производствените поточни линии. Такива случаи има много – първите примери, за които се сещаме, са тези с телевизорите Родопи и Витоша например.

И така, приятно разглеждане! :)

Електрокари с едно задвижвано и управляемо колело. Поради малките си размери те са много удобни за работа в тесни помещения. Предните ко­лела са само носещи, а едно от задни­те колела е едновременно и двигател­но, и управляемо, докато другото се движи свободно. Разработени са вари­анти на високоповдигачи с височина на повдигане на товара до 3,2 и 4,5 м и нископовдигачи с височина на повдигане до 1,25 м. Управлението е воланово, като седалката за водача е разположена перпендикулярно спрямо посоката на движение.

Разновидност на тези електрокари е високоповдигачът

с надлъжно изнасяне на повдигателната уредба.

Особено удобен е за работа в складове с тес­ни коридори. Задвижването на електро­кара се осъществява посредством дви­гател, вграден вертикално в колона, уеднаквена както за цялата група, така и за групата на ръчноводимите електрокари. Тяхната скорост на движение е 8 км/ч.

Ръчноводими електрокари

Разработени са ръчноводим високоповдигач с това­роподемност 1000 кг и ннскоповдигач с товароподемност 2000 кг. Поради ми­нималните си размери и малки тегла те могат да влизат в асансьори.

Ръчноводимите електрокари се управляват от водач, който върви до електрокара.

Командването им става посредством вградени в ръкохватката за управление микровключватели. При пускане на ръ­кохватката тя се връща в нулево поло­жение, при което се задействуват спи­рачката и се прекъсва токът. Скоростта на движение на тези електрокари е от порядъка на 4 км/ч с номинален товар. Високоповдигачите повдигат товарите на височина до 1,7 м, 3,2 м и 4,5 м, а нископовдигачите — до 1,25 м. Предвидени са по два варианта за все­ки тип — с товарна платформа и с вилица за палети.

Електрокари и мотокари с напречно изнасяне на повдигателната уредба. За да се осигури рационален и сигурен транспорт на дълги предмети, като дървени трупи, тръби, греди, ламарини и други, който с обикновените типове електрокари се осъществява много трудно,  през 1964 г. в Института по електрокари и мотокари започна създаване­то на група електрокари и мотокари с напречно изнасяне на повдигателната уредба. Електрокарите имат товаропо­демност 1 и 2 тона, а мотокарите — 3 и 5 тона и височина на повдигане до 4,5 м. Тяхната скорост на движение е около 13 км/ч. Управлението е воланово, а за водача е предвидена специална кабина. Регулирането на скоростта ста­ва плавно, безстепенно, посредством безстъпален контролер. Предвидени са около 11 блокировки за предпазване от неправилни манипулации. Тези машини са снабдени с пълна осветлителна и сигнална уредба, изисквани от Правил­ника за уличния транспорт. От тази група е готов за серийно производство електрокарът с товароподемност 1000 кг.

Освен гореизброените групи електрока­ри и мотокари заслужава да се отбеле­жат още: електросамосвалът с товаро­подемност 2000 кг с накланяща се на три страни товарна платформа. Накла­нянето се осъществява по хидравличен начин. Машината има скорост на дви­жение 13 км/ч. Електромобилът с то­вароподемност 1500 кг ще бъде много подходящ за близък градски превоз — за разнасяне на мляко, продукти и други. Мотокарът високоповдигач с товароподемност 3000 кг и височина на повдигане 3,2 м е снабден с дизе­лов вдигател българско производство и от­говаря на съвременното спрямо 1964-5 г. световно ниво.

През същия период сътрудниците на Института разработват още редица нови конструкции електрокари и мотокари с високи тех­нически показатели.

Възстановяване на авточасти

През втората половина на 80-те години, наред с усьвършенстването на авто­мобила, постигането на по-високи скорости, олекотяването и опростяването на конструк­циите, подобряването на комфорта и надежд­ността, сред някои производители особено актуални стават и проблеми­те я възстановяване работоспособността на отделните части, възли и агрегати. Предвижда се, че в близ­ко бъдеще учените и техниците все по-често ще се срещат с дилемата: да се бракува ли да­ден детайл, или да се възстанови с подходящи методи.

Възстановяването на авточасти като метод не възниква спонтанно, а е плод на дългого­дишни усилия. То е пряко свързано с разви­тието на много науки — химията, физиката, технологията и рязането на металите, електрохимията – и ще се развива заедно с тях.

Изгодно ли е възстановяването? Конструктивните особености на съвременните автомобили, изискванията я точност на детай­лите и хлабината между тях са такива, че от­делните агрегати и възли се бракуват при уве­личаване на хлабината между взаимно рабо­тещата двойка детайли до 0,2—0,6 милиметра. Практиката показва, че 90 процента от детай­лите, отнесени към негодните, имат износване 0,1—0,3 милиметра по диаметър. За голяма част от тях това означава загуби, по-малки от един процент от масата им.

Икономическата целесъобразност от въз­становяването на частите  се определя от възможността повторно да се използват 65—75 процента от тях, което означава да се иконо­мисат парични средства, метали и материали, да се намали разходът на нови резервни части, да се освободят производствени мощности в машиностроенето. Себестойността на възстановените части не превишава 75 процента от стойността на новите, а разходът на материали в тяхното възстановяване е 15—20 пъти по-нисък.

Износването на детайлите не може да служи като причина за бракуване, а е само основа я възстановяване. В зависимост от големините на износването, вида на частите и условията, при които ра­ботят, се използват най-разнообразни методи за възстановяване

Всеизвестни са различни по-стари методи я възстановяване: механична обработка до ре­монтен размер, поставяне на допълнителни части , обработка под налягане и т. н. През втората половина на 80-те години все повече се разпростра­няват такива ефективни методи като напластя­ване (наваряване), метализация, нанасяне на галванични или пластмасови покрития.

Напластяване. При този метод върху повърхността на дефектния детайл се напла­стява (наварява) стопен метал, след което де­тайлът се обработва механически. Особено висока производителност и качество осигуря­ват механизираните методи за напластяване.

Източник на наварен метал е електроден тел, който се стопява от електрическата дъга, образувана между него и повърхността на де­тайла. В зоната на горенето се подава сух зър­нест флюс, който покрива дебел стой от наварявания участък. Отделящата се при горе­нето на дъгата топлина стопява електродния тел, повърхностния слой метал на детайла и част от флюса. Стопеният флюс образува ела­стична покривка, която защищава заварката от атмосферните влияния. Флюсът служи не само за защита на напластения метал, но и за леги­рането му. Освен това, благодарение на него се намаляват и изгарянията и се запазва топли­ната.

С напластяване под слой флюс се възстано­вяват такива детайли като шийките на коляновия вал, карданни валове, шлицевият край на полуваловете, гърбиците на разпределителния вал.

При вибродъговото напластяване се изпол­зва електрод, който вибрира с помощта на електромагнитен вибратор, като електродният тел се топи под действието на импулсни елек­трически разряди, постъпващи от източника на ток. Този метод се отличава с високата си про­изводителност.

На долната снимка виждаме устройство за електродъгово напластяване: 1— Основен метал; 2— Предпазен пласт; 3— Флюс, който предпазва стопилката по време на ох­лаждането; 4— Газово покритие; 5 — Електрод; 4 — Микроелементи, които се съдържат в елек­трода; 7 — Електрическа дъга с голяма мощност

Особен интерес представлява плазмено-дъ­говото напластяване. Плазмата е йонизиран газ, представляващ електрически неутрална смес от положителни, отрицателни и неутрал­ни частици. Тя се характеризира с висока елек­тропроводимост и голяма топлопроводност, вследствие на което образува около себе си магнитно поле. Като плазмообразуващ газ най- често се използва аргон или хелий. В плаз­меното поле от електрода се отделя стопен метал, който се нанася върху детайла. За този процес се използува устройство, наречено плаз- мотрон.

Съоръженията за напластяване – наваръчен автомат, газоелектрическа горелка, плазмотрон – могат да се монтират дори на обикновен винтонарезен струг.

Друг интересен процес е метализацията. При нея върху предварително подготвената повърхност на детайла се образува покритие чрез нанасяне на частици разтопен метал с по­мощта на въздух под налягане или инертен газ. Източникът на метал се използва във вид на прашец или на тел. Дебелината на нанесе­ния метален слой може да бъде от 0,03 мм до няколко милиметра. На метализиране могат да се подлагат не само метали, но и пластмаси, дърво, стъкло, гипс. Затова метализацията може да се използува за възстановяване, а също и като метод за нанасяне на антикорозионни и декоративни покрития. Газовата метализация намира приложение и за превантивно метализиране на детайли при производството на нови автомобили. Например компанията FIAT из­ползва метализацията на детайли, за да се по­добри тяхната износоустойчивост. Употребя­ват се молибденов тел и два вида тел от спла­ви на цветни метали. В бившия Съветски съюз и по-точно във Волжския автомоблостроителен завод някои детайли са метализирани с металокерамична тел, която също съ­държа молибден.

Устройството за напластяване, в което се използва про­цес „Рототек 80“

Може би звучи парадоксално, но благодаре­ние на метализацията могат дори да се произ­веждат детайли от по-евтини въглеродни сто­мани, чиято повърхност се метализира и при­добива значително по-високи качества от тези на основния метал.

Възстановяването на части с галванични покрития се заключава в електролитно отла­гане на метал върху предварително подготве­ната повърхност на детайла. В авторемонтното производство галванични покрития се изпол­зват за ремонт на износени повърхнини, за износоустойчиви и защитно-декоративни по­крития. Най-разпространени са хромирането и ожелезняването, по-рядко се използват помедяването и никелирането. Познати са и дру­ги видове електрохимични обработки. Детай­лите се поставят в специални електролитни вани и играят ролята на катод. По този начин се възстановяват авточасти с всякаква конфигу­рация — тласкач на клапана, бутален болт, мотовилки и други.

Пластмасовите покрития също добиха ши­роко разпространение. Те имат редица ценни свойства, проста технология на нанасяне и са сравнително евтини. В някои случаи те са един­ственото средство за възстановяване на детай­лите.

Най-голямо приложение в тези процеси на­мират капроновата смола, полиетиленът, стъклопластмасите, епоксидните композиции и син­тетичните лепила.

Капроновата смола се използва за детайли с голяма износоустойчивост и високи антифрикционни свойства (черупки за различни лагери, зъбни колела и др.). С епоксидни смо­ли се възстановяват корпусни детайли с пук­натини и пробиви, а полиетиленът най-често се използва за уплътнения и изолации.

В последните години все по-широко се прилагат така наречените уплътняващи маси. Те са съз­дадени на базата на синтетични лепила и намират приложение при възстановяването на износени лагерни легла, пукнатини и пробойни. Типично в това отношение е лепилото „Локтайт“. Пластмасите все повече заменят самите метали, което широко можем да наблюдаваме в съвременните автомобили.

Поглед в бъдещето. Огромната практическа стойност на възстано­вяването на детайлите като процес е очевид­на. Суровинните проблеми на човечеството безспорно ще тласнат напред тази колкото привлекателна, толкова противоречива и мно­гостранна наука. Защото тя се разпростира не само върху автомобилите, а и върху всички видове машини. Благодарение на нея се спе­стяват хиляди тонове метал, изтръгнат от недрата на нашата задъхана планета.

 

История на часовниците

Хронометрията е наука за методите и средствата за измерване на времето.

През ХVІІІ век Бенджамин Франклин заявил: „Времето е пари!“ А неговият велик съвременник Суворов казал още по-рязко: _,,Парите са скъпи, човеш­кият живот е по-скъп, а времето е най- скъпо от всичко“. Но нито американският учен и изобретател, нито руският пълководец не можели дори да си представят колко ще порасне значението и цената на Времето след шест-седем по­коления. Защото днес без представа за времето, без ориентация във времето човек не би могъл да живее, не би могъл да действа, не би могъл да бъде… човек!

Нуждата от измерване на времето се появила още в началото на развитието на човешкото общество. Най-напред време­то се измервало по видимото движение на Слънцето. Колкото по-високо се издига то в небето — толкова по-близо е пладне, колкото по-ниско спада към хоризонта – толкова по-близко е вечерта. Денонощие­то имало всичко четири „часа“— утро, пладне, вечер и нощ.

С развитието на човешкото общество това вече станало незадоволително и се дошло до измерване на времето по дължи­ната и положението на сянката, хвърляна от някой предмет — дърво или каменен стълб. Така преди около 3000 години бил създаден слънчевият часовник — първият уред за измерване не времето. Слънчевите часовници били много разпространени в древен Китай, Египет, Месопотамия… „Гномон“ — така се наричал вертикалният островърх каменен обелиск с нанесени на земята деления, чрез които се измервала дължината на хвърлената сянка. Първите писмени сведения за слънчев часовник са открити в ръкописа на китаеца Чиупи от 1100 година преди новата ера.

Но слънчевият часовник можел да се из­ползва само денем, и то при слънчево време. А как да се определя времето но­щем или при облачно време? Тогава бил из­мислен водният часовник — фуния, пълна с вода, която изтичала бавно, на капчици, а деленията на фунията показвали колко е часът. Такъв часовник, наречен „клепсидра“ (от гръцките думи klepto — взимам и udor — вода) бил много разпространен в Древна Гърция. Известният философ Платон до­ри направил от воден часовник първия будилник! Тогава денонощието се състоя­ло вече от 24 часа, но те съвсем не прили­чали на сегашните часове. Денят от из­грев слънце до залез бил разделен по равно на 12 часа и точно по същия начин на 12 часа била разделена и нощта. Така че в дъл­гите летни дни дневните часове били по- дълги от нощните, а зимата — обратно. Такова странно деление на бремето съ­ществувало допреди седемстотин години.

Но и водните часовници имали недоста­тък — те можели да работят само при температури над 0 градуса – при студено време водата замръзвала. По-практичен се оказал пясъчният часовник. При него за времето се съдело по количеството изте­къл пясък. Не е известно точно кога се по­явили пясъчните часовници. Но може да се твърди, че те били познати в Азия значи­телно преди новата ера. В Европа пясъчни­те часовници се появили към края на Сред­новековието. Един от най-старите писме­ни документи за тях е намерен в Париж и представлява съобщение от 1339 година с указания за приготвяне на-фин пясък от пресят прах на черен мрамор, сварен във вино и изсушен на слънце. Недостатък на пясъчния часовник е сравнително малкият интервал време, който може да се измер­ва. В нашия век пясъчни часовници се из­ползват в  спорта и домакинството.

Друг хронометричен уред бил огненият часовник. При него за времето се съдело по количеството масло, изгоряло в специален светилник, или по дължината на горяща свещ. Огнените часовници вършели двойна работа през нощта — освен за измерване на Времето, те служели и за осветление.

Свещите, използвани за тази цел, били дълги около метър и имали нанесени деле­ния. Обикновено за една нощ изгаряли три такива свещи, а през дългите зимни но­щи — четири.

Революция в хронометрията направили механичните часовници. Авторите на крупните открития и изобретения от по-далечното минало често са неизвестни. В това отношение не прави изключение и из­обретателят на механичните часовници. За пръв път съобщение за такъв часовник срещаме в „Божествена комедия“ на Данте Алигиери. Според съвременната спе­циална литература механични часовници са създадени най-напред в Западна Европа. В Англия се съхранява документ от 1288 година, в който се споменава за механичен часовник на Уестминстърската кула. бил с колесен механизъм и тежести, циферблата му имало една единствена стрелка — за часовете. И така, към края  колелото заменило пясъка и водата.

Този портативен слънчев часовник, изра­ботен от злато и сребро, е бил използван в Англия през X век. Златният щифт се по­ставя в един от шестте отвора (по три на всяка страна). Всеки отвор отговаря на два месеца (в случая — на март и октом­ври). Сянката на щифта отбелязва една от четирите части на деня — точност, съвсем достатъчна за епохата.

Първите механични часовници имали огромни раз­мери. Техните колела стигали диаметри до около 1 метър, имали над 1000 зъба, и тежели няколкостотин килограма. Един от уникалните образци на механични часовни­ци е Кремълският часовник в Москва. Пър­воначалният му вариант, изработен от монаха Лазар през 1404 година, заемал ня­колко етажа на кулата, а всяка цифра е висока колкото човешки ръст,

В последните години на XVI век Галилео Галилей открил закона за колебание на ма­тематическото махало. След половин век холандският астроном Христиан Хюйгенс усъвършенствал теоретичната работа на Галилей и приложил махалото като ре­гулатор на часовниковия механизъм.

Втората, „минутната“ стрелка се по­явила върху циферблатите едва в начало­то на XVIII столетие. Тогавашните часов­ници „грешели“ с 5—10 минути 8 деноно­щието. Изкусни майстори-часовникари създавали най-чудновати часовници. Тех­ният ход бил неточен, но външността им била много пищна, а при някои на всеки час с музика се разигравали забавни сцени, почти театрални представления.

Но мореплавателите се нуждаели от точен часовник-хронометър. През 1714 година английският парламент обявил кон­курс и обещал награда 10 000 фунта стер­линги за хронометър, който да не греши с повече от четири минути за шест седми ­ци мм толкова траело тогава морското пътуване от Европа до Америка. След ня­колко години дърводелецът Джон Харисън изобретил такъв хронометър. Последвали редица усъвършенствания и през 1760 година върху циферблата на хронометри­те се появила и третата стрелка — секундната.

Стотици майстори-часовникари и де­сетки учени работили над усъвършенстването на механичния часовник. Появявали се нови и нови конструкции. След тежес­тите енергия за часовниците започнали да дават пружинни двигатели. В зависимост от конструкцията си различните меха­нични часовници могат да работят с едно навиване на пружината от едно денонощие до две седмици.

За рождена дата на електрическите (по-правилно е да се нарекат електромеханич­ни) часовници се смята 1840 година. Тога­ва Александър Вейн демонстрирал в Единбург първия в света електрически часов­ник с махало, работещ на електромагни­тен принцип. Последвали редица подобре­ния и върхът на съвършенството на електрическите часовници с махало бил достигнат от Шорт през 1924 година. Трите конструирани от него часовника, експлоатирани в Гринуичката обсерватория, показали за четиригодишен период средна денонощна неточност 0,03 секунди!

Един типичен представител на най-пре­цизните електрически махални часовни­ци — тип „Рифлер“ — работи вече близо 100 години в София, отначало в Централна­та метеорологична станция, а последните 70 години — в Централната сеизмологична обсерватория на Геофизичния институт на БАН. Средната му денонощна грешка е 2—3 стотни части от секундата. Работа­та му прекъсна само два пъти — при двете силни земетресения на 4.III.1977 г. във Вранча и на 3.XI.1977 г. във Велинград, окачката, държаща тежкото над 7 килог­рама махало на „Рифлер“ не издържа на ускоренията и се скъсва. След ремонтира­нето този часовник отново установява нор­малния си ход и днес все още не се „пре­дава“, почти не отстъпва по точност на електронните си кварцови събратя, които работят редом до него.

През 1952 година се появява съобщение, че във Франция и САЩ се разработват ръчни електрически часовници. Но трябвало да минат още 12 години, преди те да се по­явят на пазара. Основният проблем, на който се дължи това забавяне, бил из­точникът на електрическа енергия — трябвало да се създаде миниатюрен аку­мулатор с достатъчно голям капацитет, който да замени пружината. Над неговото създаване работели много компании. Не липсвали и най-оригинални идеи — една фирма патентовала ръчен електрически ча­совник със захранване от 1,2 миниатюрни слънчеви батерии-елементи, разположени на циферблата Вместо цифри. За да се по­лучи електроенергия, с която часовникът може да работи цяло денонощие, било достатъчно той да се държи на слънце по няколко минути на ден. Повече за историята на електронните часовници можете да видите ТУК.

Дотук разказахме за хронометричните уреди, които се използват ежедневно в живота, или както се казва, „битовите“ часовници. Но съществуват и други, по- сложни, по-скъпи, много по-точни хронометрични уреди и системи лабораторни еталони за точно Време, През 1964 година руските учени Басов и Прохоров и аме­риканският професор Таунс получават Но­беловата награда по физика за създадения за първи път в света квантов генератор. На тази база е създаден и първият атомен часовник-еталон. „Часовник“ е до­ста условно наименование за тогавашно­то огромно и сложно съоръжение, И „ета­лонът“, макар че е еталон, се изменял и търпеи усъвършенствания. А съвре­менният атомен еталон за време трябва да „сгреши“ само с 1 секунда за 30 хиляди години!

Хронометрията е наука и древна, и мла­да. Върху нейните проблеми са работили и са давали свой принос едни от най-гениал-ите учени от всички епохи. Множество въпроси са решени, точността и надежд­ността на хронометричните уреди все повече и повече се повишава. За последните 400 години тази точност се е повишила около 1 милион пъти средната дено­нощна грешка например на най-добрия ча­совник през 1580 година е била около 50 се­кунди, а през 1980 — 0,000005 секунди!

Но съвременната физика, химия, биоло­гия и особено космическите изследвания изискват от хроно­метрията още повисока точност и на­деждност. И затова пред съвременната хронометрия стоят още много задачи за решаване: разработване на теория на единно време, синтез на времеизмервателна техника със зададени параметри, машинно проектиране и оптимизация на хронометричните системи. Задачи, които трябва решени успешно в най-близко бъдеще.

---

Използвани са илюстрации от American Journal of Archaelogy

Изобретяването на транзистора

Преди 69 години, на 16 декември 1947 г., трима американски физици – Уилям Шокли, Джон Бардийн и Уолтър Браттейн – демонстрирали на своите колеги ново полупроводниково устройство. Изобретението било по-евтино, по-малко и вероятно по-здраво от електронните лампи, а също така потребявал доста по-малко енергия. Можем да кажем, че това е бил коледният подарък на тези трима учени към човечеството – именно с този електронен елемент започнала Великата силициева революция, която довежда до повсеместното разпространение на персоналните компютри и други благинки на съвремието. За това изобрегение и тримата получили Нобелова награда, а Джон Бардийн е единственият в историята двоен носител на Нобелова награда в една и съща област – втората му е присъдена през 1972 г. за създаване на теорията за свръхпроводимост.

Изобретяването на транзистора не е уединен процес, а протекла драматично и заела практически двете десетилетия след Първата световна война. Именно нея ще проследим в тази статия.

Корените на транзистора като електронен елемент могат да се проследят до 1833 г., когато известният английски физик Майкъл Фарадей забелязал, че електропроводимостта на сребърна сулфид се увеличава при загряване. Около век след това, през 1926, сънародникът му Джулиъс Едгар Лилиънфелд получил патент за изобретение на име ,,Метод за управление на електрически ток“ (снимка от патента виждате на долната илюстрация), като с него той на практика предвидил, но все пак не изобретил транзистора. А след края на Втората световна война с изучаване на електропроводните свойства на различни полупроводникови материали се занимавали специалисти от изследователската фирма Bell Telephone Laboratories. именно там под ръководството на гореспоменатия Уилям Шокли бил създаден един от първите мозъчни тръстове в историята на американската наука. Още преди войната Шокли се опитвал да повиши проводимостта на полупроводниците чрез външно електрическо поле. Скица на прибора в работния дневник на учения от 1939 г. силно напомня днешния полеви транзистор, но изпитанията му завършили тогава с неуспех.

Първите опити на Бардийн, Шокли и още петима специалисти завършили също неудачно – даже силни външни полета не можели да изменят проводимостта на полупроводниковите силициеви пластини. Няма да се задълбочаваме много в технически подробности, само ще кажем, че от създадената от колектива теория за т.н. повърхностни състояния следвало, че управляващите метални пластини, с помощта на които учените се опитвали да въздействат на полупроводниковия образец, не могли да дадат желания ефект. За да се направи това, пластините трябвало да се заменят със заострени (игловидни) електроди. Експериментаторите постъпили точно така, но резултат отново нямало.

През цялата 1947 г. отделът на Шокли в Bell Laboratories се опитвал да намери решение на проблема с пространствения заряд, но с всяка стъпка се отдалечавал все повече и повече от концепцията за полевия транзистор. През 1972 г. Шокли пише, че ,,благодарение на Бардийн ние прекратихме работата над транзистора. Вместо това се върнахме към онзи принцип, който аз наричам ,,уважение към научната страна на практическата задача“ (Shockley, W. How we invented the transistor // New Scientist. — 1972. — Vol. 56. — P. 689—691).

Как протекли опитите по дни в най-напрегнатото време от лабораторната работа?

През ноември 1947 г. физикохимикът Робърт Джибни предложил да подават на един ,,полупроводников триод“ постоянно преднапрежение на решетката с помощта на точков управляващ електрод, отделен от масата на полупроводника чрез електролитен слой. Работата рязко се ускорила и през периода ноември-декември колективът изпитал цели пет конструкции на ,,триода“.

На 8 декември Бардийн, Браттейн и Шокли решили да заменят еднородния полупроводник с двуслойна структура – германиева пластина, на повърхността на която бил сформиран PN преход с високо пробивно напрежение. На 10 декември германиевият ,,електролитен триод“ от N-тип с инверсен слой P-тип действително демонстрирал някакво усилване по мощност, но то било неприемливо бавно дори за усилване на звукови честоти. На 12 декември Бардийн заменил електролита с тънък слой германиев окис, но работата през този ден завършила неуспешно, вероятно поради повреждане на филма при миене на германиевата пластина. На 15 декември инсталация с оксиден слой постигнала двукратно усилване по напрежение в честотния диапазон до 10 килохерца. След този опит Бардийн предложил да се използват два контактни електрода – управляващ (емитер) и управляем (колектор). Според предвижданията му, схемата би могла да постигне усилване мощност при междуелектродно разстояние не повече от пет микрона.

Точно тогава работохоликът Браттейн , за когото говорели, че ,,може да стои пред осцилограф 25 часа в денонощието“, допуснал непростима за професионалното си равнище грешка.

На 16 декември Браттейн сглобил контактен възел от триъгълна пластмасова призма със залепено на нея златно фолио. Разрязвайки внимателно фолиото с бръснач, ученият неочаквано установил луфт между колектора и емитера с ширина около 50 микрона. На следващия ден Браттейн прилепил този контактен възел към повърхността на германиева пластина. Така получил първия в света точков транзистор!

Първият, който оценил цялата прелест на тази грешка, бил Бардийн. По същото време с Браттейн той продължил движение в ,,неправилната“, посока, експериментирайки с германиев кристал, защото той имал по-голямо съпротивление от това на силиция. Както вече видяхме, в един момент грешката се оказала вярна и на официалната премиера на 23 декември 1947 г. за първи път бил показано онова, което тримата изобретатели нарекли точков транзистор.

Това бил неугледен германиев цилиндър със стърчащи от него издължени тели-електроди. Как действал той, в този момент разбирал единствено и само Бардийн, а ние ще Ви разкажем това подробно в друга статия. :) Първият транзистор всъщност представлявал транзисторен усилвател на звукови честоти с 15-кратно усилване по напрежение! На честота 10 мхц усилването било 20 децибела при изходна мощност 25 миливата. Присъстващите висши управители на Bell Laboratories веднага разбрали нуждата от запомнящо се и самобитно название на новото изобретение и бил обявен вътрешен конкурс. Част от предложенията били ,,полупроводников триод“ (semiconductor triode), ,,кристален триод“ (crystal triode), но транзисторът бил наречен transfer resistor, тъй като бил отнесен към резисторите, управлявани с напрежение. Авторът на това предложение бил  физикът Джон Пиърс. Транзисторът би могъл да се представи като резистор, регулируем чрез напрежението на един електрод – ток на базата.

На 24 декември пък бил демонстриран първият транзисторен генератор.

Разглеждайки историята, се оказва, че от неудачните опити да се създаде полеви транзистор започнало развитието на биполярния транзистор. Ръководството на Bell, разбирайки важността на откритието, навреме засекретило проекта. Широката публика узнала за изобретението едва на 30 юни 1948 г. на открито представяне в Ню Йорк, предшествано от подробна статия в известното научно списание Physical Review.

Само след десетина години масово произвежданият точков транзистор се оказал тясно място в развитието на микроелектрониката и след него на смяна дошли германиевите равнинни транзистори. След тях последвали сплавният транзистор, дифузният меза транзистор, силициевият меза транзистор и планарният такъв.. Изключително интересна за историка на техниката е и т.н. дуодиод – полупроводников изправител с два точкови контакта.

Но всичко това са други приказки и ще Ви ги разкажем друг път. :)

 

 

Бетонконтрол 80 и какво може той

В най-общия случай компонентите на бето­новата смес са цимент, пясък, вода и химически добавки. Доколко предвиденото от рецептата съотношение между тях ще бъде изпълнено зависи от точността на до-заторните устройства, влизащи в оборудва­нето и… от набитото око на оператора. Как се проявява субективният фактор? Ра­ботата е там, че рецептата за съответната марка бетон е съставена на базата на сухи инертни материали, но те рядко са такива Влажността на чакъла може да достигне 6 процента, а на пясъка —16! При стотиците килограми от тези материали, които се намират в смесителя, голямото количество но водата, попаднала „извънпланово“, може да понижи чувствително якостните характери­стики на крайния продукт.

Да речем, че операторът, благодарение на големия си опит и нюх, успее да налучка излишните литри и да ги компенсира. Затова пък той няма да компенсира килограмите инертни материали, дозирани в по-малко за сметка на водата, пропита в тях. Дори качествата на получения бетон да са задо­волителни, количеството му ще бъде значи­телно намалено за сметка на „спестените“ евтини инертни материали.

Освен спазването на рецептата, задължи­телно е бетонната смес да бъде доведена до еднородно състояние. По принцип тук са от значение възможностите на самия смеси­тел. Продължителността на неговото върте­не също влияе. Тя не винаги е оптимална, а по-скоро има някаква средна стойност, което е още една вратичка за грешките.

Производството върви, но проблемите ча­кат своето решение. През 1979 г. те стават предмет на дого­вор между Стопанския комбинат Стомано­бетонни конструкции и изделия и Института по техническа кибернетика и роботика на Българската академия на науките. Доколко отговорно са подходили научните работни­ци личи от факта, че след по-малко от го­дина на Международния мострен панаир в Пловдив през 1980 г. е показан готовият про­тотип иа Бетонконтрол 80, снабден с управляващ блок, който представлява микро­процесорна система от модулен тип. Ето някои подробности за това какво са успели да постигнат специалистите от секция „Ки­бернетични системи за управление на техни­чески обекти“ с ръководител н. с. Кънчо Трополов.

Бетонконтрол 80 е система за управле­ние на технологичния процес при производството на различни марки бетон, произвеждани в бетоновите центрове, съоръжени със съ­ветско оборудване. Чрез подходящи датчици тя измерва влагосъдържанието на инертните материали, пресмята теглото на водата в тях и на тази основа коригира базовата ре­цепта, съставена за нулева влажност. Точ­ното спазване на съотношенията, осигурено по този начин, води до произвеждането средно на 6 на сто повече бетон и до иконо­мия на цимент. Системата позволява едно­временно дозиране на инертните материали, цимента, водата и химическите добавки, с което се съкращава технологичният цикъл. Освен това тя осигурява и предписаната консистенция на сместа.

В началото на 1980-те г. Бетонконтрол 80 влиза в редовна експлоатация в Завод за стоманобетонни конструкции „Генерал Ганецки“ Плевен. Интересът, проявен от наши и чужди специалисти към нея, e голям и според нас от  – сандъците напълно заслужен. По своите показатели тя превъзхожда подобните системи, разрабо­тени в други страни. Едно признато изобре­тение и три други заявки за изобретения, които са били проучени, потвърждават, че при разработката колективът е следял отблизо световните постижения. Разговорите с отговорни служители в тогавашното Мини­стерство на строежите и строителните ма­териали, според авторите, са довели до общото становище, че системата трябва да бъде внедрена в цялата страна. Изчисления­та за евентуалния икономически ефект сочат осемцифрени резултати. Точно по това време се оформя идеята колективът да започне рабо­та и над дозиращите системи и пълното управление на технологичния процес в бе­тоновите центрове — една задача колкото интересна, толкова и сериозна.

Илюстрация: сп. Наука и техника за младежта 1980 г.

Видове електронни лампи

Днешната лекция в Сандъците – сандъците е за градивния елемент на огромна част от радиоелектронната апаратура, която изпълва нашите колекции – нейно величество електронната лампа!

Електрически ток във вакуум

Ако разреждането на газа в една тръба е много голямо и вероятността за сблъскване между молекули, йони и електрони е малка, тогава тръбата или електронният прибор с друга форма (електронна лампа, фотоклетка) се разглежда като вакуумен. Протичането на електрически ток във вакуум се различава от протичането на ток в разредени газове. Поради липса на газ в пространството между катода и анода остава да се разчита само на директно отде­лените от електродите електрони. От практическо значение е преди всичко откъсването на електрони от катода и ускоряването им към анода. Това откъсване може да стане по същите причини, които са условие за поява на електрически ток в газова среда, но за да има токът достатъчна сила, отговаряща на практическите задачи на електрон­ния прибор, загряването или облъчването на катода трябва да бъде много по-интензивно. Според причините, които я пораждат, емисията (отделянето) на електроните от един електрод бива:

1. Термоемисия — отделяне на електрони вследствие загряване на съответния електрод. Този метод за отделяне на електрони се изпол­зува почти при всички електронни лампи.
2. Фотоемисия — отделяне на електрони при облъчване на съот­ветния електрод със светлина. Фотоемисията се използува при фото­клетките, прилагани в звуковото кино и различните сигнални инстала­ции, както и при конструкцията на различни прибори в телевизията.
3. Вторична емисия — отделяне на електрони вследствие бомбар­диране на електрода с други електрони. Вторичната емисия се изпол­зува при конструирането на различни специални усилвателни лампи и прибори в телевизията. Като вторично явление тази емисия се наблю­дава в почти всички електронни лампи.

Двуелектродна лампа (диод)

Термоемисия. Свободните електрони, които се движат между ато­мите на метала, от който е направен катодът, не притежават достатъчно кинетична енергия, за да напуснат повърхността му. Наистина някои от електроните, които се движат с по-голяма скорост, могат да се от­къснат от повърхността, но в такъв случай те се движат по криво- линейна траектория и се връщат обратно към катола подобно на камък, хвърлен над земната повърхност. Ако обаче катодът се нагрее, част от електроните придобива скорост, която осигурява пълното им откъсване от катода.

Термоемисията зависи както от температурата на нагряване, така и от материала, от който е направен катодът.

Мощните електронни лампи, които се използуват в радиопредавателите и в рентгеновите апарати, имат волфрамови катоди. Волфрамът се отличава със слаба термоемисия, но издържа високи температури и има дълъг срок на служба. За да се увеличи електронната емисия, катодите на повечето електронни лампи се покриват с тънък активен слой (обик­новено от окиси на алкалните метали или на металите барий и торий). Докато чистият волфрам, нагрят до 2000° (абсол.), дава около 1 милиампер емисионен ток на всеки кв. см от повърхността си, торираният катод дава 350 ма на кв. см при 1500° (абсол.).

Съществуват два вида катоди — с директно и с индиректно загря­ване, и съответно на това електронните лампи могат да се групират на директно и индиректно загрявани (фиг. 2.14). Директно отопление е това, при което самата отоплителна жичка служи за катод. Индиректно отоп­ление е това, при което ото­плителната жичка, покрита с керамичен пласт или поста­вена в керамични тръбички, се намира във вътрешността на един метален цилиндър, покрит с активен слой. Този метален цилиндър (най-често никелова тръбичка) е същин­ският катод.

Директното отопление се употребява предимно при електронни лампи, които се захранват от източници с постоянно напрежение — сух елемент или акумулатор. Жичката на такива лампи е много тънка и има малка „топлинна инертност“, вследствие на което би се нагрявала с променлива сила, ако се включи към източник на променливо на­прежение. Тази променлива сила на нагряването би предизвиквала из­менения в електронната емисия на катода, които на изхода на прием­ника (или друга електронна апаратура) се явяват като фон (бръмче­не, брум).

Ток на насищане

Да си представим, че вятърът отнася изпаре­нията от един съд, в който кипи вода. След това да си представим за сравнение, че този съд е захлупен и парите не могат да отлетят. В първия случай течността се изпарява значително по-бързо, отколкото във втория. Ако всички електрони в електронната лампа, емитирани от катода, се привличат от анода и не се задържат в пространството катод-анод, се получава т. нар. ток на насищане. Но ако положителният потенциал на анода не е достатъчно висок, електроните се събират в пространството катод- анод във вид на т. нар. пространствен заряд (електронен облак). Колкото е по-високо приложеното напрежение на анода, толкова повече анодният ток се приближава към тока на насищане.

Най-често електронните лампи работят с анодно напрежение, което не е достатъчно за притегляне на всички електрони от пространстве­ния заряд към анода. Електроните, образуващи този заряд, се намират в непрекъснато движение и отблъсквайки новите излъчени електрони, ги заставят да се върнат на катода. Същевременно част от електро­ните на пространствения заряд непрекъснато се привлича от анода и образува анодния ток във външната верига.

Характеристики на електронни лампи

Графиките, които изразяват изменението на анодния ток в зависимост от изменението на анодното напрежение, се наричат лампови характеристики (фиг. 2.15). Пространственият за­ряд влияе силно върху формата на тези характеристики. Ако допуснем, че температурата на катода е постоянна, а напрежението на анода се увеличава, то токът във външната верига се увеличава по кривата AD, докато стане равен на тока на насищането (хоризонталната линия DT1). При друга, по-висока температура на катода токът би се из­менял по кривата ADT2.

Съотношението между приложе­ното анодно напрежение U_a и анод­ния ток 1_а се определя по уравнение от вида

където k е постоянна величина, за­висеща от конструктивните особе­ности на електронната лампа.

Този израз е известен под назва­нието закон на трите втори поради това, че степенният показател е 3/2.

На практика тази формула има други степенни показатели, които се коле баят между стойността 1 и 1/_2.

В характеристиката на фиг. 2.15 се забелязва една особеност: при анодно напрежение нула, въпреки че между анода и катода няма ни­каква потенциална разлика, протича известен много слаб ток. Този начален ток се дължи на голямата скорост на някои електрони, които достигат анода на електронната лампа и без допълнително ускорение. Както се вижда от характеристиката, слаб аноден ток може да се появи дори при ниски отрицателни напрежения на анода.

Загубна (анодна) мощност. Поради това, че анодното напрежение действува върху електроните като една постоянна сила и ги ускорява по пътя им от електронния облак до анода, те достигат до него със значително голяма скорост. Достигнали до една материална среда, в която механизмът на движение е съвършено друг, електроните отделят своята енергия във форма на топлина. Мощността, която се разсейва на анода във форма на топлина, е

Р_а = IaUa, вт

Тя не бива да надминава известна граница, която зависи от топ­линния капацитет на анода, от неговата големина и условия на охлаж­дане, защото в противен случай той ще се нагрее и от своя страна ще започне да излъчва електрони, а също така може да се повреди.

Токоизправители

Според това, дали се използува само единият полупериод на про­менливия ток или двата полупериода токоизправянето бива еднопътно и двупътно. За изправители в еднопътни схеми се използуват диодни лампи, а за изправители в двупътни схеми — двойни диодни лампи (дуодиоди). За изправяне на трифазен ток не се конструират специални лампи, а се използуват единични диоди.

Еднопътен токоизправител

Най употребяваната схема на еднопътен токоизправител с диод е показана на фиг. 2.16.

Диодът е включен последователно с източника на променливото напрежение (в случая вторичната намотка на трансформатора) и товара R. Винаги, когато анодът е положителен спрямо катода, през веригата протича ток, чиято стойност зависи от товара и не бива да надминава максималния допустим ток за лампата. През другия полупериод, когато анодът е отрицателен спрямо катода, във веригата не протича ток. Изправеният ток има форма, показана на фиг. 2.17 (долу), се нарича пулсиращ. Честотата на пулсациите при честота на мрежата 50 хц е също 50 хц.

 

 

Двупътен токоизправител

Най-употребяваната схема на двупътен токоизправител с двоен диод е показана на фиг. 2.18. Средният извод от вторичната намотка на мрежовия трансформатор се явява като „минус“ , а катодът на двойния диод — като „плюс“ за консуматора (товарното съпротивление). Когато горният край на вторичната намотка има положителен потенциал спрямо катода (спрямо средния извод на трансформатора), работи горната половина на лампата (горният
диод), а когаго знаците на потенциалите се обърнат — работи долният диод. Токът през товара има винаги една и съща посока. Изправеният ток има форма, показана на фиг. 2.19 (долу). Честотата на пулсациите при честота на
мрежата 50 хц е 100 хц. Поради това, чe за всеки полупериод се използува само половината от вторичната намотка на трансформатора, общото напрежение на вторичната намотка е необходимо да бъде двойно по-голямо, отколкото при еднопътен токоизправител.

Трифазен токоизправител

Най-употребяваната схема на трифазен токоизправител е показана на фиг. 2.20. Принципно действието на тази схема не се отличава от действието на двупътния токоизправител. Източникът на трифазно напрежение (вторичната намотка на трифазния трансформатор) може да се разгледа като три от­делни генератора, които дават синусоидални напрежения, разместени по фаза на 120°. Изходящото пулсиращо напрежение има честота на пул­сациите три пъти по-голяма от честотата на мрежата. По този начин напрежението на изхода на токоизправителя е сравнително изгладено и може да се използува и без употреба на изглаждащи филтри.

Триелектродна лампа (триод)

Управляващ електрод. Триелектродната лампа (триод) се състои от три електрода — освен анод и катод тя има и трети електрод, който се нарича решетка. Този електрод служи за изменение (управ­ление) на анодния ток и поради това носи още названието управля­ващ електрод. Управляващият електрод има обикновено форма на цилиндър, обкръжаващ катода, и е изработен като гъсто навита метална спирала, откъдето идва и названието „решетка“. В някои специални конструкции на елек­тронни лампи може да има и друга форма. При нор­мална работа на решетката се подава отрицателно на­прежение спрямо катода. По този начин решетката още повече намалява анодния ток и като че ли усилва действието на пространствения заряд.

Най-простият и най-разпространен начин за даване отрицателно напрежение на решетката спрямо катода е т. нар. автоматично преднапрежение. Свързването е показано на фиг. 2.21 и се състои във включване на едно съпротивление във веригата на катода. Върху това съ­противление се получава падение на напрежението, което се подава на решетката. Стойността на съпро­тивлението може да бъде пресметната по закона на Ом, ако е из­вестна стойността на анодния ток и преднапрежението, което трябва да има решетката. Кондензаторът С шунтира високочестотните, зву­ковите или други колебания, които се явяват в анодната верига, когато на решетката се подаде съответен сигнал, и по този начин отстранява тяхното влияние върху преднапрежението на решетката.

Семейство характеристики на триодната лампа.

Ако се снемат ха­рактеристиките на триода, т. е. зависимостта между изменението на анодния ток и изменението на анодното напрежение, при параметри с различни постоянни напрежения, на решетката се получава семейство характеристики, показани на фиг. 2.22. Подобно семейство характери­стики се получава и за зависимостта между изменението на анодния ток и изменението на решетъчното напрежение при параметри различ­ни анодни напрежения (фиг. 2.23).

Динамични характеристики

Разгледаните характеристики на електронните лампи, наре­чени още статични, се получават, когато в анодния кръг на лампата няма товарно съпротивление. В практическите схеми обаче в анодната верига на електронната лампа винаги е включено товарно съпротивление, върху което се получава променливо напрежение, отговарящо по форма на напрежението, подадено на решетката, но с по-голяма амплитуда. В такъв случай от колебанията на анодния ток се колебае и анодното напрежение, въпреки че захранващият източник на анода има постоянно напрежение. Характеристиките, които отчитат влиянието на товарното съпротивление, се наричат динамични.

Коефициент на усилване

Поради това, че в електронната лампа решетката е разполо­жена близо до катода, изменението на нейния потенциал влияе много по-силно на преминаващите към анода електрони, отколкото измене­нието на потенциала на анода. Отношението, което показва колко по-слабо влияе изменението на анодното напрежение върху анодния ток, отколкото изменението на решетъчното напрежение, се нарича коефи­циент на усилване. Той се определя с уравнението

Стръмност

В много случаи е необходимо да се знае как се из­меня анодният ток при изменение на решетъчното напрежение. Докато характерната величина коефициент на усилването р беше дефинирана като отношение между изменението на анодното напрежение и изменението на решетъчното напрежение при постоянен аноден ток, стръмността S на електронните лампи се дефинира като отношение между изменението на анодния ток и изменението на решетъчното напрежение при постоянно анодно напрежение. Тази величина се изразява в ма/в (mA/V). От характеристиките се вижда, че стръмността е равна на тангенса на ъгъла алфа, или

В праволинейната част на характеристиката стръмността е най- голяма и неизменна, а в кривите части намалява и се приближава до нула.

Вьтрешно съпротивление. Тъй като движението на електроните от катода към анода в електронните лампи  се затруднява от противодействието на простран­ствения заряд и отрицателно заредената решетка, може да се приеме, че този ефект е идентичен с действието на едно съпротивление, което се нарича вътрешно съпротивление на лампата. За радиолампите може да се напише закон, подобен на закона на Ом. Аналогията обаче е само формална, тъй като в този закон участвува изменението на анод­ното напрежение и изменението на анодния ток, а не просто напреже­ние и ток:

Този израз важи само за лампа без аноден товар. При включен товар R_a в анодния кръг изменението на анодния ток е равно на из­менението на анодното напрежение, делено на общото съпротивление на веригата  R_b + R_a.

Тъй като и без наличие на решетка пространственият заряд въз­препятствува движението на електроните от катода към анода, явно е, че и диодната лампа има свое вътрешно съпротивление.

Тетрод

Тази електронна лампа има четири електрода: катод, анод и две ре­шетки. Първата решетка, разположена близо до катода, има същото предназначение, както при триелектродната лам­па — тя е управляваща решетка. На нея обикно­вено се дава такова отрицателно напрежение, че работната точка да бъде в праволинейната част на характеристиката. Тогава стръмността и коефициен­тът на усилване са най-големи. На втората ре­шетка, която се намира между първата и анода, се дава положително напрежение от порядъка на анодното напрежение (фиг. 2.24). Тъй като тази решетка екранира анода (заслонява го), тя се нарича екранираща или заслонна.

Ролята на екраниращата решетка е следната:

1. Тя защитава управляващата решетка от въздействието на анода. Когато на управляващата решетка се подаде сигнал, анодният ток се изменя и от своя страна изменя анодното напрежение. При липса на екранираща решетка това изменение на анодното напрежение пред­извиква поява на ново напрежение на решетката (чрез капацитивно прехвърляне), което е вредно за правил­ната работа на електронната лампа. Екраниращата решетка премахва това влияние.

2. Поради това, че на екранираща­та решетка се дава положително напре­жение спрямо катода, тя ускорява елек­троните към анода. Нейното напрежение е неизменно и следователно силата на анодния ток вече не зависи толкова от анодното напрежение, а преди всичко от напрежението на управляващата ре­шетка. Коефициентът на усилването става много голям и достига 500— 1000, а също така се увеличава и вътрешното съпротивление (до 1000 000 ома). Увеличението на вътрешното съпротивление не винаги е желателно и това е недостатък на тетродните лампи

Голям недостатък на електронните лампи тетрод е това, че електроните до­стигат с голяма скорост до анода и избиват от него вторични елек­трони. Броят им особено нараства при по-големи анодни напрежения. Вторичните електрони, избити от анода, се ускоряват към екранира­щата решетка и се привличат от нея. По този начин токът в анодната верига се намалява и в характеристиката на тетрода се появява една вдлъбнатина (фиг. 2.25).

Пентод. Зя да се подобрят качествата на тетрода, при пентода между екрани­ращата решетка и анода се поставя още една решетка, на която се дава отрицателен или нулев потенциал (свързва се с катода) (фиг. 2.25а)

Тази решетка отблъсва вто­ричните електрони обратно към анода и изправя вдлъб­натината в характеристиката. Тя се нарила спираща ре­шетка.

Комбинирани лампи

В един и същ стъклен или метален балон могат да се поставят две или повече електронни лампи, които да имат или съвсем отделни електроди, или някои от електродите им да са общи. Тези отделни лампи могат да бъдат от един тип, например два диода, два триода, или да бъдат от различен тип, например триод–тетрод. Освен това тези лампи могаг да се разположат не само успоредно, но и една зад друга. Така например, ако анодът на един триод се на­прави във форма на решетка, зад тази решетка може да се разположи друга лампова система, която ще работи така, като че анодът на пър­вата лампа е катод — излъчвател на електрони за следващата. На фиг. 2.26 са показани най-често срещаните комбинирани електронни лампи в ламповите радиоприемници.

Съществуват още видове електронни лампи – хексод, хептод, октод – но за тях ще поговорим в отделна статия.

---

Използувана литература:

Тодоров, Т., М. Илиев. Слаботокова техника. София. Техника, 1962.

Власов, Ф. Електровакуумни прибори. Електронни и йонни лампи. София. Наука и изкуство, 1955.