КРУЖОК 1-го ГОДА ЗАНЯТИЙ

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

ПРОГРАММА

1. Вводное занятие

Задачи и примерная программа кружка. Литература, рекомендуемая для чтения. Общие вопросы организации кружковой работы. Правила поведения в радиолаборатории. Знакомство с материально-технической базой кружка. Правила безопасности труда при работе с электроинструментом и приборами, питающимися от сети переменного тока. Оказание первой помощи при электротравме.

2. Наша страна — родина радио

7 Мая — традиционный праздник — День радио. Изобретатель радио — русский ученый-экспериментатор А. С. Попов. Первая линия радиосвязи. Развитие радиотехники и радиолюбительства в нашей стране. В. И. Ленин о радио, как о «газете без бумаги и «без расстояний». Роль радиоэлектроники в развитии науки, техническом прогрессе, в народном хозяйстве, культурной жизни, в освоении космоса и обороне страны.

Радиолюбители — резерв специалистов для радиотехнической промышленности, организаций связи, Вооруженных Сил СССР.

Станции юных техников, Дворцы и Дома пионеров и школьников, спортивно-технические клубы ДОСААФ — центры радиотехнического конструирования и радиоспорта.

3. Элементы электро- и радиотехники

Теоретические сведения. Понятие о строении вещества, электрическом токе и его действиях. Гальванический элемент — простейший источник постоянного тока. Проводники, полупроводники и непроводники (изоляторы), их свойства и применение. Основные электрические величины (напряжение, сила тока и сопротивление) и приборы для их измерения: вольтметр, амперметр, омметр.

Закон Ома и его практическое применение для участка цепи: расчет силы тока в электрической цепи, падения напряжения на участке цепи, сопротивления участка цепи.

Понятие о переменном токе и его основных параметрах. Частота переменного тока электроосветительной сети. Электрические колебания радио- и звуковой частот.

Устройство, назначение постоянных и переменных резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов.

Устройство и принцип действия микрофона, электромагнитного головного телефона, динамической головки прямого излучения. Преобразование звуковых колебаний в электрические колебания звуковой частоты, и наоборот. Простейший телефон для двусторонней связи.

Условные графические изображения и буквенно-цифровые обозначения радиодеталей и устройств на принципиальных электрических схемах.

Проводное радиовещание

Практическая работа. Ознакомление с устройством батареи 3336Л и ее гальванических элементов, конструкциями резисторов и конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов. Расчет суммарных сопротивлений и емкостей последовательно и параллельно соединяемых резисторов, конденсаторов. Опыты с замкнутой электрической цепью. Измерение тока в цепи, падения напряжения на участках цепи, расчет сопротивления участка цепи.

Сборка и проверка в работе простейшего устройства для двусторонней проводной связи-

Выполнение графических изображений электро- и радиотехнических элементов с помощью линейки, трафаретов и от руки в соответствии с действующими ГОСТ.

4. Основы радиопередачи и радиоприема. Простейший радиоприемник

Теоретические сведения. Структурная схема радиовещательного тракта: микрофон, усилитель звуковой частоты, задающий генератор передатчика, усилитель мощности, излучающая антенна, радиоприемное устройство. Понятие о генерировании незатухающих колебаний радиочастоты, амплитудной модуляции, излучении и распространении радиоволн. Зависимость длины радиоволны от несущей частоты передатчика- Сущность работы радиоприемного устройства.

Радиовещательные диапазоны СВ и ДВ и соответствующие им радиочастоты.

Принципиальная схема простейшего детекторного приемника. Назначение антенны и заземления. Колебательный контур — селективный (избирательный) элемент приемника, понятие о его работе. Детектирование модулированных колебаний радиочастот. Составляющие продетектированиого сигнала.

Колебательный контур с настройкой конденсатором переменной емкости, высокочастотным сердечником катушки индуктивности; контур е фиксированной настройкой на несущую частоту радиостанции. Возможные конструкции катушек колебательного контура.

Головной телефон — преобразователь- низкочастотной составляющей продетектированного сигнала в звук. Функция конденсатора, блокирующего головной телефон.

Возможные неисправности в цепях простейшего радиоприемника, способы их обнаружения и устранения.

Практическая работа. Коллективное изготовление двух-трех катушек индуктивности разных конструкций, макетирование детекторного приемника и опыты с ним. Вычерчивание принципиальных схем опробованных вариантов детекторного приемника, графиков, иллюстрирующих электрические процессы в его цепях.

5. Полупроводниковые диоды и транзисторы

Теоретические сведения. Полупроводниковые материалы и их свойства. Электропроводимость р и n типов. Понятие о р-п переходе. Схематическое устройство и принцип действия точечного и сплавного диодов. Прямые и обратные напряжения и токи диода. Вольтамперная характеристика диода, ее прямая и обратная ветви. Маркировка, основные параметры и применение полупроводниковых диодов в радиоаппаратуре.

Транзистор — трехэлектродный полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Схематическое устройство и принцип работы биполярных транзисторов структур р-п-р и п-р-п. Графическое изображение транзисторов разных структур на принципиальных схемах. Полярность подключения источников питания.

Способы включения биполярных транзисторов в каскадах радиотехнических устройств: по схеме с общим эмиттером (ОЭ), по схеме с общим коллектором (ОК), по схеме с общей базой (ОБ). Понятие о входном и выходном сопротивлениях транзисторного каскада.

Статический коэффициент передачи тока h21э и обратный ток коллекторного перехода /КБО — основные параметры, характеризующие усилительные свойства и качество биполярных транзисторов. Измерение этих параметров. Работа транзистора в режиме усиления и переключения. Способы термостабилизации режима работы транзисторов.

Классификация и маркировка биполярных транзисторов широкого применения.

Полевой транзистор: схематическое устройство; принцип действия; обозначение на схемах. Основные параметры полевого транзистора; начальный ток стока /с нач и крутизна характеристики S. Схемы включения. Применение волевых транзисторов.

Особенности монтажа биполярных и полевых транзисторов, защита от теплового пробоя.

Практическая работа. Знакомство с различными конструкциями диодов и транзисторов. Опыты, иллюстрирующие свойства диодов, работу биполярного транзистора в режиме усиления и переключения. Измерение обратного сопротивления диода омметром и расчет его прямого сопротивления. Измерение основных параметров биполярного и полевого транзисторов.

Изготовление учебно-наглядных пособий «Диоды», «Транзисторы».

6. Пайка и приемы монтажа

Теоретические сведения. Электрический паяльник; устройство, напряжение источника питания, потребляемая мощность, подготовка рабочей части, степень нагрева. Припои и флюсы, применяемые при монтаже радиоаппаратуры.

Формовка (изгибание) и монтаж радиодеталей на пустотелых заклепках, на проволочных стойках. Понятие о печатном монтаже и его применении.

Правила безопасности труда при работе электропаяльником, слесарными и монтажными инструментами.

Макетная панель (возможная конструкция).

Практическая работа. Фронтальная заготовка плат для монтажа на них деталей одвокаекадного усилителя навесным методом. Зачистка, формовка и залуживание выводов радиодеталей. Монтаж простейшего однокаскадного усилителя колебаний звуковой частоты с головными телефонами на выходе. Проверка монтажа усилителя по принципиальной схеме, испытание усилителя в работе.

7. Пробники и измерительные приборы первой необходимости.

Теоретические сведения. Пробники, содержащие лампы накаливания или головные телефоны, с гальваническими элементами для проверки электрических контактов, обмоток контурных катушек и трансформаторов, конденсаторов. Мультивибратор как источник электрических сигналов для проверки работоспособности приемников, усилителей 3Ч, пользование им. Простейший омметр- схема, источник питания, подбор стрелочного индикатора, дополнительных резисторов, возможная конструкция, градуировка шкалы.

Авометр и пользование им.

Практическая работа. Вычерчивание схем пробников, простейших измерительных приборов. Подбор деталей и монтаж пробника с лампой накаливания, головным телефоном, простейшего омметра для индивидуального и коллективного пользования. Практика пользования авометром.

8. Приемники пряного усиления

Теоретические сведения. Структурная схема и условная формула приемника прямого усиления. Входной колебательный контур и связь его с усилителем радиочастоты. Магнитная антенна, ее направленные свойства. Усилитель радиочастоты. Понятие о чувствительности, селективности и полосе пропускания радиочастотного тракта приемника прямого усиления.

Детектор приемника прямого усиления. Диодный детектор с удвоением напряжения выходного сигнала. Нагрузка детекторного каскада.

Усилитель 3Ч приемника прямого усиления для воспроизведения звука на головные телефоны, электромагнитный телефонный капсюль ДЭМ-4к, динамическую головку прямого излучения. Каскады предварительного усиления напряжения сигнала звуковой частоты, одно-тактный и двухтактный усилители мощности. Подключение динамической головки к выходу усилителя.

Рефлексный приемник прямого усиления и принцип его работы.

Паразитные обратные связи между трактами и каскадами приемника прямого усиления через общий источник питания; способы борьбы с ними.

.Принципиальные схемы и назначение деталей приемников прямого усиления, намечаемых для конструирования в кружке. Методы покаскадной проверки, испытание и налаживание приемников. Приемы обнаружения и устранения неисправностей. Борьба с самовозбуждением.

Практическая работа. Вычерчивание принципиальных схем приемников 1-V-l, l-V-2, 2-V-3, в том числе с внутренними магнитными антеннами, с головными телефонами, телефонными капсюлями и динамическими головками прямого усиления на выходе. Подбор и предварительная проверка радиодеталей, заготовка и разметка монтажных плат. Макетирование, монтаж, испытание и налаживание приемников (индивидуально или звеньями — в зависимости от сложности приемников, наличия деталей, интересов и подготовки кружковцев). Подбор или изготовление футляров для законченных конструкций.

9. Экскурсии

Проводят на местный радиотрансляционный узел, предприятие радиотехнического профиля, в отделение связи, музей для закрепления знаний по пройденному материалу программы.

10. Заключительное занятие

Подведение итогов работы кружка за учебный год. Демонстрация законченных конструкций, отбор лучших для участия на местной выставке творчества юных техников. Поощрение наиболее активных кружковцев. План индивидуальной работы на летние школьные каникулы. Содержание работы кружка 2-го года занятий.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЗАНЯТИЙ

Предлагаемая программа, рассчитанная на 144 ч работы кружка, предусматривает формирование у кружковцев теоретических знаний по основам электро- и радиотехники и практических навыков в объеме, достаточном для осмысленного пользования измерительными приборами, макетирования, монтажа и налаживания транзисторных приемников прямого усиления разной сложности.

Вводное задание посвящается знакомству с кружковцами. Вызывая по имени и фамилии каждого записавшегося в кружок и задавая вопросы, касающиеся учебы в школе, интереса к радиотехнике, руководитель таким образом как бы представляет ребят друг другу. Затем учащихся знакомят с содержанием работы кружка, с оборудованием и техническим оснащением радиолаборатории, правилами безопасного обращения с электроосветительной сетью, паяльником, приборами и аппаратурой, питающимися от сети переменного тока

В заключение руководитель предлагает кружковцам завести тетради для записи основных теоретических сведений по основам радиотехники, зарисовки графиков, иллюстрирующих работу того или иного прибора, устройства, структурных и принципиальных схем каскадов, узлов радиоаппаратуры, рекомендует для чтения популярную радиотехническую литературу.

Выбор старосты кружка целесообразно проводить на 3—4-м занятии, когда ребята получше узнают друг друга. Староста должен следить за порядком в кружке, назначать на каждое занятие дежурных, вести учет посещаемости.

Вторая тема программы «Наша страна — родина радио» содержит значительный объем познавательных сведений из истории развития радиотехники и радиолюбительства в СССР. Рассказом о творчестве русского ученого-экспериментатора А. С. Попова, его опытах по увеличению дальности действия изобретенного им беспроволочного средства связи, развитии радиотехники в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции можно начать второе занятие кружка. Более широко раскрыть эту тему программы следует в нескольких дополнительных беседах применительно к знаменательным датам. Так, беседу о роли радиоэлектроники в обороне страны можно приурочить к Дню Советской Армии и Военно-Морского Флота (23 февраля), в освоении космоса — к Дню космонавтики (12 апреля), в техническом прогрессе — к Дню радио (7 мая). Проведение таких бесед можно поручить самим кружковцам, обеспечив их соответствующей литературой.

Третья тема программы, началу изучения которой посвящается вторая половина второго занятия кружка, знакомит учащихся с основами электро- и радиотехники. Именно она закладывает тот фундамент понятий и знаний, на котором держится вся дальнейшая практическая деятельность кружка и каждого из его членов. При изложении технических сведений руководитель сталкивается с некоторыми трудностями. Они вызваны тем, что большая часть теоретических сведений, предусмотренных программой кружка 1-го года занятий, опережает программу курса физики общеобразовательной школы. Электрические явления, например, в школе начинают изучать только во второй половине учебного года в VII классе, а о переменном токе и его параметрах, об устройстве и работе полупроводниковых приборов учащиеся узнают, будучи старшеклассниками. Поэтому кружковцам надо сообщать лишь некоторые элементарные сведения об электричестве и элементах радиотехники и только в том объеме, без которого нельзя понять явления, происходящие в цепях приемно-усилительной аппаратуры, работу измерительных приборов. Не следует приводить полных обоснований и исчерпывающих формулировок законов. Надо только подводить кружковцев к ним, указывать на практическое применение. Занятия в кружке и опыт радиотехнического конструирования впоследствии облегчат учащимся усвоение законов, изучаемых на уроках физики по курсу «Электричество».

Рис. 4. Электрическая цепь, составленная из элементов плоского электрического фонаря
Рис. 5. Измерения в электрической цепи

Как показывает опыт, ребята сравнительно легко усваивают основные понятия об электрическом токе и его действиях, источниках, проводниках и непроводниках тока.

Ознакомление кружковцев с элементами электротехники лучше всего начинать с рассмотрения устройства' и электрической цепи хорошо знакомого всем карманного электрического фонаря.

Для наглядности все элементы плоского электрического фонаря, как бы извлеченные из его корпуса, надо предложить кружковцам соединить последовательно (рис. 4). Получится простейшая электрическая цепь, в которой батарея 3336Л (GB) является источником постоянного тока, лампа накаливания (Н) — нагрузкой, а две жестяные пластинки, замыкающиеся при нажатии на одну из них, контактами выключателя (S), замыкающего и размыкающего электрическую цепь. Чтобы узнать, как устроены и соединены между собой гальванические элементы источника тока, достаточно вскрыть и внимательно рассмотреть отработанную батарею 3336Л.

Очень важно, чтобы кружковцы прочно усвоили закон Ома для участка цепи и его практическую значимость. В этом им поможет серия опытов с простейшей электрической цепью (рис. 5). Условной нагрузкой цепи служит резистор R. Падение напряжения на нем можно измерить вольтметром PU, подключенным параллельно резистору, а значение тока в цепи — амперметром РА (или миллиамперметром), включенным в разрыв цепи на любом ее участке. Изменяя напряжение источника тока и сопротивление резистора в цепи, кружковцы с помощью измерительных приборов убеждаются в справедливости закона Ома.

Опытам с электрической цепью надо посвятить не менее одного полного занятия кружка. В дальнейшем при расчетах цепей различных устройств учащимся придется неоднократно возвращаться к практическому применению закона Ома.

Краткие беседы, посвященные устройству, основным параметрам и конструкциям резисторов и конденсаторов, сопровождаются показом образцов этих наиболее многочисленных радиодеталей. Значительную помощь в усвоении материала этой темы программы, а позже в практической деятельности кружка могут оказать учебные плакаты. Образцы их приведены на форзацах книги.

Тема «Основы радиопередачи и радиоприема» раскрывается при рассмотрении структурной схемы радиовещательного тракта, графиков, иллюстрирующих процессы, происходящие в аппаратуре передающей станции и в цепях приемного устройства, в ходе опытов с детекторным приемником и подробного разбора функций, выполняемых его элементами.

Наибольшее внимание должно быть уделено колебательному контуру детекторного приемника, способам его настройки и возможным конструкциям контурных катушек. Этому можно посвятить два и даже три полных занятия кружка. Без ясного понимания сущности действия каждого элемента контура, в том числе и подключаемых к нему антенны и заземления, и работы контура в целом кружковцам трудно будет разобраться во входных цепях радиовещательных приемников.

Пятая тема «Полупроводниковые диоды и транзисторы» является по существу вводной к практической деятельности кружка радиотехнического конструирования в течение всех 3 лет занятия. Основное внимание следует уделить биполярным транзисторам малой мощности, наиболее широко используемым в конструкциях кружков 1-го года занятий.

Тему «Пайка и приемы монтажа» надо рассматривать как начальный этап конструкторской деятельности кружка. И от того, как кружковцы овладеют искусством пайки, во многом зависит надежность работы их приемников, усилителей и другой радиоаппаратуры.

Прежде всего руководитель должен научить ребят подготавливать к работе электропаяльник! правильно запиливать (рис. 6) и залуживать его рабочую часть. Все тонкости выполнения этих операций следует показать, и не один раз. Кружковцы должны убедиться, что паяльником, имеющим тупое жало или с раковинами, пользоваться неудобно, и что к плохо залуженной или грязной рабочей части припой не пристает. Рабочую часть паяльника можно считать хорошо залуженной, когда она равномерно покрыта тонким слоем припоя и с кончика жала при нагреве свисает капелька припоя.

Затем надо показать подготовку радиодеталей к монтажу: зачистку и облуживание проволочных выводов. Без предварительного залуживания выводов пайка отнимает больше времени, соединения получаются ненадежными, а монтаж  неряшливым.

Рис. 6. форма рабочей части паяльника

Рис. 7. Приемы монтажа деталей: а — на шпильках, б — приспособление для запрессовки шпилек, в — монтаж на пустотелых заклепках

В кружках 1-го года занятий детали транзисторных конструкций обычно монтируют на панелях из листового гетинакса, стеклотекстолита или другого прочного изоляционного материала, используя в качестве опорных точек проволочные шпильки или пустотелые заклепки. Конечно, надо познакомить кружковцев и с печатным монтажом, но ориентировать их следует на проволочный монтаж.

Для монтажа на шпильках (рис. 7, а) отрезки луженой или посеребренной медной проволоки толщиной 1 —1,5 и длиной 8... 10 мм запрессовывают в плате так, чтобы с той ее стороны, где будут размещены детали, они выступали на 4...5 мм, а с другой — на 2...3 мм. Чтобы шпильки прочно удерживались и не болтались, отверстия в плате должны быть чуть меньше диаметра шпилек, а сами шпильки в средней части немного сплюснуты молотком. Для запрессовки шпилек используют оправку (рис. 7, б). Залуженные концы проволочных выводов деталей с помощью круглогубцев изгибают петлями, надевают на шпильки и припаивают к ним. Точно так припаивают к шпилькам и проводники, соединяющие выводы деталей, поуже с другой стороны платы.

При использовании для монтажа пустотелых заклепок (рис. 7, в) их запрессовывают в отверстия в плате. Вместо готовых заклепок можно вести монтаж на самодельных из латунных или медных тонкостенных трубок с внешним диаметром 1,5...2 мм, длиной по 3...4 мм (примерно на 1,5...2 мм больше толщины платы). Заготовки самодельных заклепок плотно вставляют в отверстия в плате и с обеих сторон развальцовывают края.

Своеобразным экзаменом по этой теме программы может стать фронтальный монтаж однокаскадного усилителя с конденсатором на входе и головными телефонами или капсюлем ДЭМ-4м на выходе. Каждый кружковец самостоятельно выпиливает панель из изоляционного материала (можно из оргалита), размечает опорные точки деталей, запрессовывает шпильки или пустотелые заклепки и монтирует на них элементы усилителя. При оценке выполнения задания учитывают рациональность размещения на плате деталей, качество монтажа и работу самого усилителя.

Тема «Пробники и измерительные приборы первой необходимости» знакомит кружковцев с устройством и работой измерительных пробников и простых электроизмерительных приборов.

Начать рассмотрение темы можно с электрического пробника (рис. 8), состоящего из последовательно соединенных лампы накаливания Я, рассчитанной на напряжение 2,5 В и ток накала 68 или 150 мА (МН2.5— 0,068 или МН2.5-0.15), батареи GB, .составленной из двух элементов 332, и щупов а и б.

Таким пробником можно проверить надежность электрического контакта между двумя проводниками (например, место спайки), целостность обмоток трансформатора, качество конденсатора и многое другое. Для практического использования можно рекомендовать изготовить универсальный пробник и имитатор электрических сигналов (описание их приведено далее).

Затем переходят к изучению простых приборов для измерения силы тока, напряжения, сопротивления.

Основой простых миллиамперметров, вольтметров постоянного и переменного токов, омметров, конструируемых в радиотехнических кружках, служат стрелочные приборы магнитоэлектрической системы. ото, как правило, микроамперметры. Предполагается, что кружковцы сначала знакомятся с устройством и работой приборов магнитоэлектрической системы, учатся измерять их основные параметры (ток полного отклонения стрелки Iи, сопротивление рамки Rи), и только после этого приступают к планируемой практической работе по этой теме программы.

При налаживании и калибровке шкал измерительных приборов радиолюбителю часто требуется резистор нестандартного сопротивления. Его можно составить из двух резисторов стандартных номиналов, соединенных последовательно или параллельно. При определении общего сопротивления двух параллельно соединенных резисторов желательно пользоваться таблицей (см. табл. 1 приложения), которую можно выполнить в виде плаката.

Этой же таблицей можно пользоваться и для определения общей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов.

Изготовление учебных плакатов и таблиц может входить в практическую работу кружка.

Тема «Приемники прямого усиления» практическая. На нее отводится 90 ч, что составляет более 60% всего учебного времени. Разнообразие и качество законченных конструкций будут характеризовать объем знаний и уровень умений, приобретенных кружковцами за учебный год.

Выбор приемников, намечаемых для изготовления в кружке, определяется исходя не только из интересов кружковцев и их способностей, но и из материального оснащения радиолаборатории. Главное условие — конструкция должна быть закончена до конца учебного года. Незаконченные или чрезмерно усложненные конструкции, которые планируют довести до конца в следующем учебном году, охлаждают интерес ребят и могут стать причиной отсева из кружка.

В числе возможных конструкций, рекомендуемых для практической работы по этой теме, могут быть приемники на аналоговых микросхемах, но только совсем простые (например, по схеме на рис. 76). Более сложные приемники на микросхемах — тематика практических работ кружков 2-го и 3-го годов занятий.

В связи с тем, что многие теоретические сведения, касающиеся, например, работы транзисторов, усилительных каскадов, колебательных контуров, кружковцам уже знакомы (по предыдущим темам программы), познавательные беседы по этой теме должны носить в основном обобщающий характер и увязываться с конкретными практическими делами. Так, беседу о магнитной антенне следует провести сразу после разбора структурной схемы приемника прямого усиления, а разговор о покаскадной проверке приемника приурочить к первому включению и испытанию смонтированных конструкций. Вообще же сопутствующие теоретические сведения наиболее целесообразно сообщать непосредственно по ходу выполняемых работ. Если кружковцы повторяют одну и ту же ошибку, надо приостановить практическую работу и провести соответствующую беседу.

Предполагается, что работа по конструированию приемников будет вестись звеньями по 2—3 человека. К этому времени кружковцы уже хорошо знают друг друга, поэтому комплектование звеньев не составляет трудностей. Звеньевая работа сплачивает кружок, позволяет конструировать приемники повышенной сложности и, что не менее важно, гарантирует законченность конструкции, даже если произойдет отсев кого-то из членов звена.

В.Г. Борисов. Кружок радиотехнического конструирования