Вопрос широкой организации передачи изображений, т. е. передачи для радиолюбителей, передачи в помощь культработе и радиовещанию, отчасти и корреспондентской передачи — давно назревший вопрос, который уже отчасти разрешен за границей и настойчиво требует своего разрешения у нас в СССР.
Через станцию имени Коминтерна уже велась передача изображений; лаборатории треста «Электросвязь» (ныне — «ВЭО» Всесоюзное электротехническое объединение) уже давно начали разработку дешевого, простого приемника для приема изображений; Опытная радиостанция НКПиТ построила и испытала свою модель; строятся приемники в Киеве, Одессе, Краснодаре, Ташкенте и других городах; журнал «Радиолюбитель» опубликовал описание довольно примитивной модели аппарата для приема изображений. И все эти многочисленные попытки не объединены общей технической мыслью: всяк выбирает на свой вкус и диаметр барабана, и шаг винта, и скорость работы, и пр. и пр.
Описываемый нами приемник для приема изображений, сконструированный на Опытной радиостанции НКПТ, рассчитан на прием изображений от одного из 3-х имеющихся уже профессиональных передатчиков НКПТ (в Москве, Ленинграде и Свердловске). Предполагается, что эти передатчики откроют в ближайшем будущем регулярную передачу материалов для любительского приема (для дешевых аппаратов). Поэтому представляется своевременным ознакомить читателей нашего журнала с конструкцией разработанного Опытной радиостанцией НКПТ дешевого приемника, с тем, чтобы если не отдельные радиолюбители, то группы радиолюбителей и ячейки ОДР могли бы приступить к постройке аппаратов для приема изображений. Как сказано, эта модель уже испытана в работе при приеме по проводам и по радио, причем она показала вполне удовлетворительные результаты. Образец работы приемника приведен на рис. 1.
Оценивая качество этих рисунков, нужно, конечно, иметь в виду, что отчасти оно обусловлено безукоризненной работой передающей аппаратуры. Поэтому важно, чтобы в будущей радиовещательной работе по передаче изображений наши станции пользовались передатчиками хорошей конструкции со «стабилизированными» (устойчивыми) оборотами, а не случайными дешевыми моделями передающих приборов.
Прежде чем перейти непосредственно к описанию конструкции приемника, напомним читателям в самых общих чертах сущность приема изображения вообще.
Как известно, сигналы передачи изображений вообще напоминают телеграфные сигналы, когда происходит передача черно-белых (штриховых) рисунков, или же телефонные сигналы, когда идет передача полутеневых (тоновых) рисунков. Эти сигналы можно принимать на любой приемник, обычно для этой цели применяется 0—V—2 или 1—V—2 и др., — в зависимости от дальности расположения и мощности передающего устройства, точнее — в зависимости от силы сигналов («напряженности поля») в месте приема. При передаче изображений эти сигналы получаются в результате развертывания передаваемого изображения по винтовой линии: изображение вращается на барабане перед фотоэлементом («световым микрофоном»), совершая вместе с барабаном одновременно два движения — поступательное и вращательное (рис. 2); тончайший, но яркий световой пучок («световая игла») F ощупывает («сканирует») в это время шаг за шагом все изображение, освещая последовательно одну за другой маленькие площадки, или, как говорят, «точки» изображения; при этом — все светлые места, благодаря рассеянию (отражению) света, вызывают ток в фотоэлементе Р; черные места, наоборот, поглощают свет, вследствие чего ток в фотоэлементе понижается практически до нуля. Прежде чем поступить на передачу, токи фотоэлемента проходят, разумеется, через усилитель. Поступающие на приемную станцию сигналы представляют собой точную копию посылаемых отправительной: разница заключается лишь в том, что мощность этих последних гораздо больше.
А — источник света. l — линза, фокусирующая свет на изображение на барабане. E — пятнышко света, падающее на изображение. P — фотоэлемент. Стрелками указан падающий на него рассеянный (отраженный) свет.
Задача записи заключается, следовательно, в том, чтобы после соответствующего усиления перевести эти сигналы в видимый след (черные и белые «точки») и скомбинировать эти «точки» таким образом, чтобы они составили необходимый рисунок.
Первая задача, т. е. превращение электрических сигналов в видимый след в обстановке любительского приема, легче всего разрешается помощью «электролиза», т. е. разложения растворов солей электрическим током. При определенном подборе солей, в результате их разложения электролизом получается побеление цветной бумаги или наоборот — окрашивание белой в какой-либо цвет в тех местах, где происходил электролиз, т. е. где протекал электрический ток сигнала.
Вторая задача — правильное комбинирование следов этого действия тока — разрешается согласованием некоторых элементов приемного и передающего аппарата, а именно — размеров барабанов, шага винта (т. е. шага движения пишущего устройства) и скорости вращения. И если отличие в размерах диаметра или шага может исказить изображение лишь в отношении масштабов и пропорций изображения, то при отличии в оборотах чаще всего изображение получается искаженным до неузнаваемости.
Поэтому последний пункт, т. е. согласование оборотов барабанов передающего и приемного механизмов, или так называемая «синхронизация», является самым сложным вопросом в задаче любительского приема изображений.
Передающий барабан во всех хороших современных устройствах вращается совершенно равномерно, с постоянной и устойчивой скоростью. Ошибки в скорости вращения приемного барабана, вследствие необходимой простоты и дешевизны аппаратов, могут достигать нескольких процентов (в то время как на передающем измеряются тысячными долями). Эта ошибка в скорости приемного барабана вносит систематические искажения в пронимаемое изображение. Так, например, ошибка в 5% в сторону увеличения означает, что приемный барабан делает один оборот лишний за время, когда передающий проделает 20 оборотов; или иначе, — когда ощупывающее световое острие передачи пройдет по валику 20 мм, то пишущее перо приема пройдет 21 мм; при 40 мм на передаче — разница получится уже на 2 мм, и т. д. Так как в любительской обстановке нет возможности обеспечить совпадение числа оборотов, эту разницу приходится периодически исправлять, чтобы не исказить совершенно передачу.
Во всех любительских аппаратах всех систем это исправление ошибок в скорости производится по так называемой «стопстартной» или, иначе, «ступенчатой» системе, где исправление происходит скачком; после каждого оборота делается исправление этой ошибки, которая за этот оборот получилась.
Для облегчения задачи Бен уже давно предложил не исправлять периодических опережений или отставаний оборотов приемного барабана, а свести работу к исправлению одного лишь опережения. Для этого, по идее Бена, заставляют барабан приема вращаться заведомо быстрее передающего (примерно на 5%) и после каждого оборота автоматически его останавливают особой собачкой. Приемный аппарат остается неподвижным до тех пор, пока передающий барабан не закончит полностью свой очередной оборот, в начале следующего оборота передатчик посылает (тоже автоматически) особый сигнал, освобождающий приемный барабан для нового оборота.
1) Изготовлена из стали серебрянки диам. 10 мм (эта сталь калиброванная и может быть применена для оси без обточки на токарном станке).
2) Кольца AI и AII ставятся на указанном расстоянии и крепятся стопорными винтами.
3) На участке оси между кольцами нарезана резьба, шаг которой = 0,2 мм.
Этот сигнал, так называемый «фазовый сигнал», в большинстве систем получается благодаря тому, что на конце передаваемого изображения наклеивается специальная тонкая черная полоска, а в начале — белая (рис. 3); время прохождения черной полоски (под пучком света) обусловливает паузу в передаче, когда останавливается автоматически приемный барабан; белая полоска дает при помощи фотоэлемента тот фазовый сигнал, который освобождает собачку, тормозящую барабан приемного устройства. Многие любители вероятно слышали не раз по радио сигналы передачи изображений: они должны были при этом обратить внимание на известную монотонность и ритмичность этих сигналов, повторяющихся в среднем до 60 раз в минуту — по числу оборотов барабана. Ритмичность эта и объясняется тем, что после каждого оборота барабана передается фазовый сигнал.
Приведенных сведений достаточно для того, чтобы читатель мог разобраться в конструкции прибора для приема изображений, к описанию которой мы и переходим.
Исходными данными для постройки этого любительского приемника на Опытной радиостанции НКПТ служили:
1. Расчет на работу от одного из профессиональных передающих аппаратов НКПТ — трех существующих (Москва, Ленинград, Свердловск) и 5 запроектированных в пятилетнем плане (Харьков, Тифлис, Ташкент, Новосибирск, Хабаровск).
2. Применение наиболее простого — электрохимического способа записи сигналов.
3. Возможность самостоятельного изготовления приемника в обстановке групповой любительской работы (ячейка ОДР), при наличии небольшой мастерской; некоторые детали могут быть при этом заказаны на стороне в зависимости от местных условий работы и того или другого оборудования этой мастерской.
4. Расход на весь аппарат (материал и работа) не должен превысить 150 рублей, а при условии самостоятельного изготовления частей и сборки аппарата стоимость выразится примерно в 50 руб.
Моделью при конструировании аппарата Опытной радиостанции служил «фультограф», описание которого имеется в журналах Funk №№ 51 и 52 1928 г. В процессе изготовления аппарата были сделаны некоторые отступления от приведенного там описания в сторону упрощения и удешевления конструкции. В результате получилась описываемая ниже простая и дешевая конструкция аппарата для приема изображений.
d — электромагнитная железная муфта. Наружн. диам. 60 мм, ширина 16 мм.
K — якорные прижимные пружинки (сталь диам. 0,5).
e — опорный винт шайбы.
O1 — главная ось, диам. 10 мм, l = 321 мм.
a — медная шайба.
b — ведущие штифты.
X — изолирующее (эбонитовое) кольцо.
C — кольцевой железный якорь.
Y — изоляция (эбонит).
Z — кольца медные, где заканчивается обмотка электромагнита.
q — винт, ограничивающий ход муфты вдоль оси.
S — винт, привертывающий эбонит. кольцо.
N — обмотка электромагнита, пров. ПШД диам. 0,2.
P — железное кольцо электромагнита.
W — винты, привинчивающие кольцо электромагнита.
U — винты, крепящие шестеренку.
l — шестерня.
O11 — ведущая ось мотора с червяком.
Шестеренки и червяк использованы от любительского намоточного станка (продаются в «Госшвеймашине»).
На металлической плите, размером 200 × 355 мм, смонтировано на двух шарикоподшипниках (шариковые не обязательны, но желательны) (рис. 4) длинная рабочая ось с резьбой на средней части (рис. 5). На этой оси (на одном ее конце) укрепляется «муфта сцепления» (рис. 7 и 8), в средней нарезанной части помещается каретка с пишущим пером (рис. 9), а на другом конце оси сменный рабочий барабан (рис. 6).
Полугайка нарезается специальным метчиком, изготовленным по данным резьбы на рис. 5.
Полугайку лучше всего сделать из целого куска, просверлив в ней 10 мм отверстие и нарезав ее метчиком. Затем целую гайку необходимо разрезать пополам, сохранив одну половину про запас.
Кроме того на плите смонтировано «стопстартное» релэ, вспомогательное релэ и направляющее устройство для пишущего пера. Под плитой, в ящике находитcя моторное устройство, состоящее из маленького синхронного моторчика с пусковым приспособлением и искрогасительным устройством.
Проследим устройство всех упомянутых деталей по отдельности. Прежде всего остановимся на муфте сцепления. Ее назначение заключается в сцеплении и расцеплении оси моторчика с осью барабана приема. Эта муфта составляется из трех отдельных деталей, схематически показанных на рис. 7. Шайба «а» наглухо насажена на ось барабана, штифты «в» свободно двигаются в отверстиях этой шайбы и несут на своих концах железную шайбу «с», помещенную против круглого (кольцевого) электромагнита «d», жестко связанного с шестерней «l», приводимой в движение моторчиком при помощи червяка.
При пропускании тока в электромагнит «d» якорек «с» притягивается; при отсутствии тока — якорек оттягивается обратно (пружинками на штифтах «в»); при этом в первом случае происходит сцепление между ведущей осью (О11) и вращаемой (O1), и рабочая ось с шайбой «а» приходит во вращение; во втором — происходит расцепление, и барабан останавливается, в то время как моторчик и ведущая ось продолжают вращаться.
Конструктивное оформление муфты сцепления показано на рис. 8: муфта «d», свободно сидящая на оси, вращается шестеренкой «l», которая жестко соединена с муфтой «d»; вращающее усилие сообщается при этом осью «O11», проходящей вертикально через главную плиту и оканчивающеюся наверху червячной нарезкой. Для предупреждения перемещения муфты «d» вдоль оси поставлен штифт «q», входящей в выточку на главной оси.
Подробные данные конструкции этой муфты приведены на рис. 8. Конструкция пишущего пера показана на рис. 9; на рис. 10 показана направляющая штанга, по которой скользит каретка пишущего пера (на роликах). На рисунках же приведены размеры деталей и все нужные указания о них.
Стойки штанги укрепляются винтами снизу главной плиты.
Два верхних ролика каретки являются несущими; нижний служит для предохранения от выпадения каретки со штанги. Правое колено пера заканчивается ведущей полугайкой, которая движется вдоль оси при ее вращении. В то время когда ведущая полугайка устанавливается на червяк, пишущее перо должно касаться приемной бумаги на барабане, однако нажим не должен быть при этом слишком сильным (рис. 11).
В. Делакроа, П. Захаров и Г. Куликов