Detector magnetic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Detector magnetic de Guglielmo Marconi . Prototip original pe care Guglielmo Marconi l-a folosit în 1902 la bordul crucișătorului Carlo Alberto pentru a experimenta unde electromagnetice . Păstrat la Muzeul Național de Știință și Tehnologie Leonardo da Vinci din Milano. [1]
Detector magnetic fără fir al lui Marconi (Londra)

Detectorul magnetic , numit și detector Marconi , este unul dintre primii detectoare de unde radio din istorie. La începutul secolului al XX-lea a fost utilizat pe scară largă în aparatele radio pentru a primi mesaje telegrafice transmise în cod Morse . [2] [3]

A fost dezvoltat în 1902 de Guglielmo Marconi [2] [3] [4] , inventatorul radioului , pornind de la studiile efectuate de fizicianul din Noua Zeelandă Ernest Rutherford [5] . A rămas în uz în posturile de radio până în 1912, când a fost înlocuit cu tuburi termionice (sau tuburi de vid). [6] Detectorul magnetic a fost utilizat pe scară largă la bordul navelor datorită fiabilității sale mari și rezistenței excelente la vibrații .

Istorie

Recreerea unei camere de radio pentru nave Marconi la Muzeul Maritim Aalborg, Aalborg, Danemarca. Un detector magnetic se află pe biroul din dreapta receptorului tunerului Marconi, care furniza semnalul pentru detectorul magnetic.

Transmițătoarele radio cu scânteie utilizate în primii treizeci de ani de radio (1886-1916) nu au putut transmite sunet ci doar informații telegrafice codificate conform codului introdus de Morse. Operatorul, acționând pe o tastă cu pârghie numită cheie telegrafică, a pornit și oprit transmițătorul, generând impulsuri de unde radio care au fost transmise.

Prin urmare, aparatele de recepție a timpului nu trebuiau să convertească undele radio în sunet, așa cum se întâmplă în receptoarele moderne, ci doar să detecteze prezența sau absența semnalului radio. Dispozitivul responsabil de această funcție a fost numit detector . Unul dintre primii detectori utilizați și, cu siguranță, cel mai răspândit la acea vreme, a fost coerentul ( coerent ) inventat în 1890.

Ernest Rutherford, în 1896, a fost primul care a experimentat proprietățile de histerezis ale fierului pentru a detecta undele hertziene [5] [7] . Dispozitivul său a exploatat demagnetizarea suferită de un ac de fier magnetizat înfășurat într-un fir conductor când a fost traversat de o undă radio. Deoarece, după trecerea valului, acul a trebuit să fie re-magnetizat pentru a putea fi folosit din nou ca detector, dispozitivul nu a fost foarte eficient ca detector continuu [7] .

Mulți alți oameni de știință și inventatori - inclusiv E. Wilson, Camille Tissot , Reginald Fessenden , John Ambrose Fleming , Lee De Forest , JC Balsillie și Laureto Tieri - au dezvoltat detectoare bazate pe principiul histerezisului magnetic, dar, din cauza problemelor multiple, niciuna dintre acestea nu a devenit larg răspândită în utilizarea practică. [7]

În timpul experimentelor sale transatlantice de comunicare radio efectuate în decembrie 1902, Marconi a devenit convins că coerentul nu era potrivit, datorită sensibilității și fiabilității sale, pentru a primi semnalele radio foarte slabe tipice transmisiilor pe distanțe lungi. Acest rezultat dezamăgitor l-a determinat să-și dezvolte propriul detector magnetic. Primele versiuni ale dispozitivului său s-au caracterizat prin prezența unui magnet care se rotea deasupra unei bare de fier înfășurate într-un filament dintr-un material conductor [8] . Aparatul a fost sensibil la radiații în mod periodic sau atunci când a existat o variație a câmpului magnetic, care s-a întâmplat de fiecare dată când polii magnetici au trecut peste fier.

Marconi a dezvoltat o soluție mai eficientă prin glisarea, prin intermediul unui motor mic, a unui inel de sârmă de fier (împletitură) lângă doi magneți fixi și în interiorul unei înfășurări electrice. Această configurație a făcut posibil ca magnetizarea și demagnetizarea fierului să se facă într-un mod neîntrerupt și, prin urmare, să existe un detector de unde radio cu ciclu continuu. Rutherford, ulterior, a susținut că a ajuns să înțeleagă el însuși acest truc [8] .

Detectorul magnetic Marconi a fost receptorul adoptat în toate aparatele produse de Compania Marcony din 1902 până în 1912 când a început să fie înlocuit cu supapa Fleming și tubul de vid de tip Audion ( triodă ). Cu toate acestea, detectorul a fost încă în uz până în 1918.

Descriere

(A) Sârmă de antenă, (B, B) Bandă de fier în jurul scripetelor, (C, C) Bobină de excitație RF pe tubul de sticlă prin care se deplasează banda de fier, (D) Bobină de ridicare audio, (E) Placă de bază, (S , N) Magneți permanenți, (T) Receptor de telefon.

Detectorul dezvoltat de Marconi a constat dintr-o bandă de fier închisă într-un inel realizat cu 70 de cabluri de fier, fiecare alcătuit din 40 de fire acoperite cu mătase. Centura a fost întinsă între două scripeți care, în timpul funcționării, au fost rotite printr-un mecanism mecanic cu arc. [2] [3] Panglica a trecut printr-un tub de sticlă care a fost înfășurat, pentru câțiva milimetri din lungimea sa, de 36 de rotații de sârmă de cupru acoperite cu mătase. Această bobină a servit ca o bobină de excitație în ceea ce privește frecvența radio. Deasupra ei era înfășurată o a doua bobină, mai scurtă decât cea precedentă, realizată din același material și cu o rezistență electrică de 140 ohmi. Această bobină a acționat ca o bobină de ridicare audio. Două magneți în formă de potcoavă au fost așezați în jurul bobinelor care aveau sarcina de a magnetiza panglica de fier când trecea prin tubul de sticlă. [2]

Operațiune

Detectorul Marconi funcționează pe baza fenomenului de histerezis magnetic al fierului. [2] [3] Magneții permanenți sunt dispuși în așa fel încât să genereze două câmpuri magnetice a căror axă este îndreptată spre centrul bobinelor, de-a lungul direcției care este cea a firului care rulează în interior, dar în direcții opuse. Această configurație specială permite inelului de fier să fie magnetizat de-a lungul axei sale mai întâi într-o direcție, pe măsură ce intră în bobine și apoi în direcția opusă, când iese. [3]

Datorită proprietăților de histerezis ale fierului, pentru a inversa magnetizarea este necesar ca câmpul magnetic coercitiv să fie mai mare decât o valoare prag (numită coercitivitate și indicată cu H c ); datorită acestui fapt inversarea magnetizării firului în mișcare nu are loc exact în centrul bobinelor, unde câmpul se inversează de fapt, ci într-un punct ușor deplasat. [2] [3]

Deși firul trece prin bobine, în absența unui semnal radio punctul în care magnetizarea se inversează este fixat în raport cu bobinele în sine, astfel încât să nu existe nicio schimbare de flux și să nu se inducă curent în firul bobinei exterioare.

Semnalul radio care ajunge de la antenă (A) este primit de un tuner (care nu este prezentat în figură) transformat în curent electric și trecut la bobina de excitație (C) al cărui celălalt capăt este conectat la pământ (E). [3] Câmpul magnetic generat de bobină inversează rapid și depășește valoarea coercitivității H c, anulând histerezisul și provocând mișcarea schimbării magnetizării, urmând firul, spre centru, între cei doi magneți, unde câmpul este răsturnat. [2] [3]

Efectul este identic cu cel de a face un magnet să se miște în interiorul bobinei, adică al variației fluxului câmpului magnetic al bobinei externe D, determinând trecerea unui impuls de curent prin înfășurarea acestuia. Bobina este apoi conectată la un receptor telefonic (căști) (T) care convertește impulsul curent în sunet. [3]

Semnalul trimis de un emițător de scânteie constă dintr-o serie de impulsuri de unde radio trimise cu o frecvență similară cu cea a undelor sonore (câteva sute de cicluri pe secundă). Fiecare impuls de unde radio produce un impuls de curent în căști, [2] astfel încât un sunet similar cu un ton muzical sau un foșnet este perceput în ureche.

Detalii tehnice

Detectorul magnetic utilizat

Inelul de sârmă a fost pus în mișcare printr-un mecanism mecanic cu arc adăpostit în interiorul cutiei. Viteza cu care a fost deplasată ar putea fi foarte variată, de la 1,6 la 7,5 centimetri pe secundă; este probabil ca dispozitivul să funcționeze pe o gamă largă de valori ale vitezei. [8] Operatorul avea sarcina de a menține arcul suficient încărcat folosind o manivelă mică poziționată pe partea laterală a detectorului. Deoarece s-ar putea întâmpla ca operatorul să uite să reîncarce arcul, dispozitivul se oprea din când în când în mijlocul unui mesaj.

Detectorul a produs un zgomot electronic care a fost perceput în căști ca un șuierat sau un bubuit; în unele cazuri a fost atât de intens încât a împiedicat ascultarea corectă a semnalului. [9] Această problemă s-a datorat efectului Barkhausen în fier. [9] Acest fenomen s-a datorat interacțiunii câmpului magnetic prezent în fir cu inevitabilele mici imperfecțiuni din structura aceluiași lucru care a indus mici curenți falsi capabili să genereze un zgomot de fond.

Deoarece ceea ce a fost produs la ieșirea detectorului s-a datorat unui curent alternativ și necontinuu, dispozitivul putea fi utilizat doar cu căști și nu cu echipamente deja utilizate cu receptoare de telegraf coerente, cum ar fi înregistratorul sifon. [10]

Anumite condiții trebuiau garantate pentru ca detectorul să funcționeze eficient. Intensitatea câmpului magnetic produs de magneții permanenți, pe inelul de fier, trebuia să fie de același ordin de mărime ca și cel generat de excitația bobinei când trecea unda radio, astfel încât semnalul indus să fie mai mare decât histerezisul pragul de fier (coercitivitate). În același timp, impedanța tunerului trebuia să fie scăzută și comparabilă cu cea a antenei de excitație. Impedanța căștilor telefonice trebuia să fie aproximativ aceeași cu cea a bobinei externe sau câteva sute de ohmi. Detectorul magnetic a fost mult mai sensibil decât coerentul folosit în mod obișnuit până în acel moment [2], dar mai mic decât cel al supapei Fleming care, începând din 1912, și-a luat locul. [6]

Notă

  1. ^ Detector magnetic Marconi - museoscienza , pe www.museoscienza.org . Adus la 26 mai 2016 .
  2. ^ a b c d e f g h i Telegraph , în Encyclopaedia Britannica, Ediția a XI-a , vol. 26, The Encyclopaedia Britannica Co., 1911, p. 536. Adus 9 noiembrie 2013 .
  3. ^ a b c d e f g h i John Ambrose Fleming, The Principles of Electric Wave Telegraphy , Marea Britanie, Longmans, Green and Co., 1908, pp. 380-382.
  4. ^ Guglielmo Marconi, Notă privind un detector magnetic de unde electrice care poate fi utilizat ca receptor în telegrafia spațială , în Proc. Of the Royal Society , vol. 70, Londra, 1902, p. 341.
  5. ^ a b Ernest Rutherford, Un detector magnetic de unde electrice și unele dintre aplicațiile sale , în Philosophical Transactions of the Royal Society of London , vol. 189, Royal Society, 1 ianuarie 1897, pp. 1-24, DOI : 10.1098 / rsta.1897.0001 . Adus la 10 noiembrie 1897 .
  6. ^ a b Eric P. Wenaas, Radiola: The Golden Age of RCA, 1919-1929 , Sonoran Publishing, 2007, p. 2, ISBN 1-886606-21-8 .
  7. ^ a b c Vivian J. Phillips, Early radio wave detectors ( PDF ), Peter Peregrinus, Ltd. și The Science Museum, Londra, 1980, pp. 85-122, ISBN 0-906048-24-9 .
  8. ^ a b c Phillips (1980) Detectoare timpurii de unde radio , p. 103-105
  9. ^ a b Phillips (1980) Detectoare timpurii de unde radio , p. 98, 102, 106
  10. ^ John Ambrose Fleming, Un manual elementar de radiotelegrafie și radiotelefonie pentru studenți și operatori, Ediția a 3-a , Marea Britanie, Longmans, Green and Co., 1916, pp. 203, 208.

Bibliografie

  • James Erskine-Murray, Un manual de telegrafie fără fir , Van Nostrand, 1909, pp. 142–.
  • JC Hawkhead, Manual de instrucțiuni tehnice pentru telegrafiști fără fir , ediția a doua revizuită de HM Dowsett, p. 175: instrucțiuni detaliate și toate specificațiile necesare pentru utilizarea și întreținerea unui detector Marconi.
  • GEC-Marconi „Instrumente de recepție și măsurare Marconi” 1996
  • Solari L. '' Istoria radioului '' 1939 Milano
  • Muzeul Național de Știință și Tehnologie „Leonardo da Vinci” '' Marconi / o comunicare de un secol '' 1995 Treviso

Alte proiecte

linkuri externe

Știință și tehnică Portal știință și tehnologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu știința și tehnologia