[Из песочницы] История одного отчета
Одним прекрасным солнечным днем от руководства поступило задание: отремонтировать прибор (нежданно-негаданно он перестал работать, хотя конечно же ничто не предвещало беды), разобраться, как он работает, и подумать, может стоит подобные производить и продавать. Когда-то давно этот прибор изготовил неизвестный разработчик, параллельно работавший над электроникой для космических аппаратов. Этим прибором лечилась чья-то прабабушка, а может быть даже прадедушка. Лечение, как водится в таких случаях, было чрезвычайно эффективным, на грани фантастики, естественно, по рассказам очевидцев, которых уже вряд ли удастся увидеть воочию. В общем, несмотря на высокую эффективность метода, предоставить результаты клинических испытаний никто не мог.
Когда я получил в руки прибор, изумлению моему не было предела, но так как отступать перед трудностями не наш метод, решил подойти к делу с юмором. И хотя отчетов по подобным поводам писать никто не требовал, был написан исчерпывающий отчет. Надеюсь, он поднимет вам настроение. Собственно, сам отчет ниже.
Разбираем ископаемый прибор. Датировать прибор сложно, по остаткам ила внутри корпуса артефакт можно отнести к эпохе неолита, однако радиоуглеродный анализ органических остатков не проводился. Прибор предположительно предназначен для электронейростимуляции в медицинских целях. Так, согласно древним поверьям, считалось, что воздействие электрического тока на организм может благотворно влиять на здоровье и самочувствие пациента. Это расхожее мнение появилось, когда древние гоминиды (Hominidae) заметили, что их собратья, подвергавшиеся воздействию электрического угря (Electrophorus electricus) во время рыбалки, чувствовали себя несколько лучше остальных. Существенно увеличивались их физические возможности (они очень высоко прыгали, в независимости от того, на какой глубине находились в момент соприкосновения с Electrophorus electricus). Так же отмечалось пролонгированное влияние на психофизическую деятельность. Hominidae становились куда более внимательными и аккуратными. Это и привело к тому, что в один прекрасный момент угрей стали использовать в лечебных целях. По схожей схеме древние гоминиды стали использовать и Hirudo medicinalis, но это уже совсем другая история.
В 30-х годах XX века о способах лечения далеких предков вспомнили психиатры: они начали использовать электроконвульсивную терапию (ЭКТ) для лечения тяжелых форм психических заболеваний. В конце XX века вместо шока электрического чаще стали применять шок химический, а электроконвульсивную терапию использовать только в крайнем случае. От ЭКТ, как одной из форм лечения психических заболеваний, прогрессивное человечество не отказалось до сих пор, что вызывает обоснованные сомнения в его прогрессивности.
Перейдем все же к объекту исследования, фото представлено на рисунке 1.
Рисунок 1. Фото прибора в разобранном состоянии
Прибор имеет пластиковый корпус с двумя электродами. Сбоку выведены органы управления и разъем для подключения питания. Также в комплекте с ископаемым шел блок питания, на корпусе которого обозначено выходное напряжение питания 5V. Как ни странно, блок выдает все 9,6 вольта.
На выходе — разъем для подключения блока вместо «кроны» с инновационными застежками, которые заслуживают отдельного внимания, а возможно и внедрения в другие проекты (Рисунок 2).
Рисунок 2. Инновационные застежки-липучки блока питания
Прибор оснащен переключателем, сакральный смыл которого, видимо, в переключении режимов работы устройства, однако место подключения одного из контактов (археологи случайно оборвали проводок) не является очевидным. Сам переключатель всего-навсего добавляет в схему резистор. В целом панель управления прибором очень эргономична, выполнена по всем канонам сенсуализма. Непосредственно генератор сигналов изготовлен с помощью навесного монтажа, клубок деталей лежит в коробочке и даже делает вид, что работает (Рисунок 3).
Рисунок 3. Навесной монтаж
Восстановим схему прибора. Она представлена на рисунке 4. Как видим, устройство представляет из себя генератор на двух транзисторах. Способ генерации сигнала явно вызвал бы вопросы у электрического угря, но сейчас не об этом. Один из контактов переключателя Switch1, как видим, оборван. Предположительно, резистор R3 шунтирует либо резистор R2, либо всю цепочку R2-C2, а может и еще что-то. Попытаемся запустить прибор и посмотреть, работает ли он в принципе, и если работает, то что выдает на свои замечательные электроды, держащиеся на порошке, который когда-то давно был клеем (рисунок 5).
Прибор заработал, и даже начал выдавать высоковольтные импульсы на электроды.
Рисунок 4. Восстановленная схема устройства
Определим номиналы пассивных элементов, типы транзисторов и восстановим схему устройства полностью.
Конденсаторы С1 и С2 имеют один из самых нестабильных ТКЕ (обозначен как Н90, что означает ТКЕ = ±90%). Опознать рабочее напряжение конденсаторов не удалось.
Конденсатор С2 по маркировке 100 nF. Измеренное значение 112nf.
Конденсатор С3 по маркировке 470 nF. Измеренное значение 449nf.
Переменный резистор R1 из глубины веков дошел до нас с затертой маркировкой, посему остается надеяться исключительно на правильность измерений. R1 = 120 kOm
R2 = 150 Om по маркировке. Измеренное значение 147 Om.
R3 = 430 kOm по маркировке. Измеренное значение 439 kOm.
R4 = 2 MOm по маркировке. Измеренное значение 2.039 MOm.
R5 = 47 kOm по маркировке. Измеренное значение 47.8 kOm.
Транзисторы старые советские, мощные, с частотой 15–20 МГц. Коэффициент передачи по току 15. Напряжение Uкэ = 70 V.
VT1 — КТ805АМ (npn — типа)
VT2 — 2Т837Г (pnp — типа)
Трансформатор выполнен в виде тора, более подробную информацию получить на данный момент затруднительно. Первичная обмотка тора при измерении мультиметром дает 750 мкГн. Вторичная обмотка — 2.2 Гн.
Рисунок 5. Электроды
Один из контактов переключателя Switch1 был оборван, потому с первого взгляда восстановить схему не удалось. После уточнения всех номиналов кажется не логичным шунтировать резистор 150 Om резистором 430 kOm. Следовательно, этим резистором шунтировалась либо цепочка R2-C2, либо, что вероятнее, резистор R4. Полная схема теперь представлена на рисунке 6.
Рисунок 6. Схема электрическая принципиальная
Снимем осциллограмму с выхода прибора. Тот сигнал, который он выдает на свои электроды. Мощность при этом устанавливаем минимальную, нагрузки на электродах нет. На выходе мы видим импульс, состоящий из нескольких колебаний, длительность импульса 250 мкс. При условии отсутствия нагрузки на электродах размах сигнала на выходе около 700 вольт. Осциллограмма представлена на рисунке 7. Первый всплеск имеет довольно причудливую форму, подробно она изображена на последней осциллограмме рисунка 7. В целом сигнал на холостом ходу напомнил сигнал, получаемый с прибора N (марку прибора для электронейростимуляции из отчета убираем, пусть сами себя рекламируют).
Рисунок 7. Форма сигнала на электродах. Холостой ход
Проведем те же самые измерения под «нагрузкой». В качестве нагрузки выступает первая фаланга указательного пальца правой руки. Как видим импульс просел, теперь при минимальной мощности на выходе размах сигнала около 50 вольт, так же изменилась и форма сигнала. На сам сигнал можно полюбоваться на рисунке 8. На максимальной мощности проверять не будем, пальцы жалко, ими еще отчет печатать.
Рисунок 8. Форма сигнала на электродах. Электроды на коже
Посмотрим, что происходит на выходном транзисторе. На рисунке 9 представлена осциллограмма напряжения коллектора транзистора и тока через него. Исходя из осциллограмм можно сказать, что транзистор открывается на 50 мкс. Все остальные колебания происходят из-за колебательного контура, образованного обмоткой трансформатора и емкостью C3.
Рисунок 9. Напряжение на коллекторе выходного транзистора и ток через транзистор
Посмотрим на сигнал базы транзистора VT2. Осциллограмма с него представлена на рисунке 10. Как видим, там пила. В момент, когда напряжение на базе транзистора снижается до уровня отпирающего, транзистор открывается, вызывает импульсное открытие транзистора VT1, и тут же закрывается. Напряжение на базе с помощью схемотехнической магии повышается, после чего конденсатор С2 разряжается через резистор R4. Таким образом, мы получаем импульсы с периодом 100 мс (частота 10 Гц). Если замкнуть переключатель switch1, в разрядке конденсатора будет участвовать еще и резистор R3. Тогда импульсы на выходе будут идти примерно в 5 раз быстрее (около 50 Гц).
Рисунок 10. Напряжение на базе транзистора VT2
Ну что же, в итоге прибор успешно отремонтирован и может продолжать бить током лечить новых и не очень новых пациентов.
