Радиоприёмник в стиле японского минимализма
Грузовой электровоз EH500. global.toshiba
Благодаря тому, что Toshiba разрабатывает и производит не только локомотивы, ноутбуки и квантовую криптографию, но и микросхемы, нам с вами вот уже много лет доступно то разнообразие электронной техники, к которому мы привыкли, тогда как несколько десятилетий назад оно казалось фантастикой.
Сегодня мы познакомимся с TA7613AP — одной из множества прекрасных микросхем Toshiba. И соберём на ней отличный средневолновый радиоприёмник. А также откроем для себя историю успеха великой компании.
Японское чудо начиналось с рангаку
С 1633 по 1853 годы японское правительство придерживалось изоляционистской политики Сакоку.
История — это всегда очень сложно, особенно когда разговор касается такой экзотической страны, как Япония. Если упростить дискуссию до предела, то причины, цели и суть политики Сакоку состояли в следующем.
В условиях феодальной раздробленности контакты с развитыми морскими державами могли предоставить определенным представителям знати решающее превосходство в экономической и технологической мощи, а также обеспечить военную поддержку. Разумеется, с целью захвата власти, потому что это было любимое занятие феодалов.
Более того, рост внешней торговли приводит к развитию буржуазии, а это уже прямая угроза феодальному строю как таковому. Сёгунат Токугава, который на тот период правил Японией, стремился избежать потрясений, и в то же время не хотел оставаться без преимуществ перед конкурирующими группировками феодалов и богатых мещан.
Потому всем японцам было запрещено торговать и общаться с любыми иностранцами, кроме китайцев, корейцев и голландцев, а монополия на внешнюю торговлю принадлежала единственной компании, контролируемой сёгунатом Токугава.
Он же сёгунат Эдо: так тогда называлась столица Японии, которая теперь носит имя Токио. Соответственно и тот исторический период получил название периода Эдо.
Знание — сила. Японская правящая элита это хорошо понимала, осознавая необходимость с одной стороны осваивать европейские знания, а с другой — предотвратить их попадание в нежелательные руки.
Европейские знания в Японии периода Эдо назывались «рангаку». Буквально это переводится как «голландские науки», потому что кроме голландцев, никакие европейцы не допускались до общения и торговли с японцами.
Кайтай синсё — японский перевод европейского анатомического трактата (1774). Википедия
Суеверные страхи
Переводчики книг с нидерландского языка на японский составляли закрытую и строго контролируемую организацию. Окружавшая её таинственность породила в народе суеверный страх, будто учёные занимаются чёрной магией, а вверенные им запретные книги одержимы опасными потусторонними сущностями.
Отголоски этого суеверия можно увидеть в аниме «Мастер муси», а конкретно в образе одной из главных героинь — Танъю Карибуса. В каждом поколении её семьи рождается ребёнок с огромным чернильным родимым пятном, которое представляет собой запертого демона.
Кадр из мультфильма «Знаток муси»
Чтобы сущность не вырвалась на свободу, избранный обязан всю жизнь переносить этого чернильного демона на бумагу в виде текстов. После смерти избранного рождается новый носитель с чёрным родимым пятном, и это должно продолжаться вечно.
К счастью для всех, кто когда-либо пользовался продукцией компании Тошиба, да и других японских компаний, запреты не продолжались вечно, и круг лиц, посвящённых в знания рангаку, постепенно расширялся.
Самураи своего дела
Коль скоро речь зашла о Японии и её образе в аудиовизуальных произведениях, стоит вспомнить эпизод из заключительного фильма трилогии «Горец», в котором показана мастерская оружейника Масамунэ.
Кадр из фильма «Горец 3: Последнее измерение»
Мастер относился к стали, из которой он изготавливал клинки, как к драгоценному металлу, и катаны у него получались настолько совершенными, что их не требовалось подписывать, так как было невозможно подделать.
Кстати, мастер Масамунэ — реальная историческая личность, разработчик технологии производства дамасской стали, в японской терминологии «Сосю». Он жил во второй половине XIII и первой половине XIV века нашей эры.
Портрет японского оружейника Масамунэ. Википедия
На то время с момента широкого распространения железа в Японии прошло уже две тысячи лет, потому сталь давно уже не была драгоценностью, хотя и стоила относительно дорого. Но главное, что японских мастеров всегда отличало трепетное отношение к своему ремеслу и непреодолимая тяга к совершенствованию.
Именно поэтому изделия японского производства — автомобили и мотоциклы, музыкальные инструменты, часы, электроника, промышленное и медицинское оборудование и многое другое — заслуженно ценились и продолжают цениться особенно высоко.
Японский Эдисон
Одним из выдающихся учёных рангаку был изобретатель Танака Хисасигэ, которого прозвали «японским Томасом Эдисоном».
Фотопортрет Танаки Хисасигэ. Википедия
Танака Хисасигэ родился 16 октября 1799 года в семье ремесленника, производившего изделия из «черепаховой кости». Так называется материал из панцирей морских черепах бисс, традиционный для японских художественных промыслов и запрещённый конвенцией СИТЕС с 1973 года.
Японские традиционалисты до сих пор очень недовольны этим запретом. Но, к счастью, в Японии и во всём мире были и есть прогрессивные люди, которые стремятся в будущее, а не в прошлое.
Хисасигэ был старшим сыном, и с раннего детства помогал отцу в работе. Ему было всего восемь лет, когда он изобрёл шкатулку для чернильного камня с секретным замком. Чтобы его открыть, требовался шнурок с узлом, завязанным особым образом.
Человекоподобные роботы
С двадцатилетнего возраста Танака начал создавать традиционные японские автоматоныКаракури-нингё. Это были механические куклы со сложными механизмами из дерева и металла, выполнявшие замысловатые движения. Они имели фарфоровые лица, деревянные части тела, искусно выполненные парики и одежду.
Одним из самых знаменитых творений мастера стала механизированная фигурка писца, которая окунает кисточку в чернила и пишет один из четырёх запрограммированных иероглифов («Хризантема», «Сосна», «Бамбук» и «Слива»). На тему чернил и письма Танаку, очевидно, вдохновили мифы про учёных рангаку и стоящие за ними тайны.
Автоматон Каракури, пишущий иероглиф. Википедия
Другой известный автоматон Танаки Хисасигэ «мальчик-лучник» сегодня серийно выпускается японской компанией Gakken.
Автоматон Каракури, стреляющий в мишень из лука. Википедия
Кто изобрёл радиокубики?
Gakken — это та самая компания, которая стала издателем радиоконструктора «DENSHI BLOCK», что переводится с японского как «электронные кубики». В Японии они выпускаются с 1965 года.
Радиоконструктор DENSHI BLOCK DR-7 Deluxe. Производился с 1966 по 1969 год. monsterdog.com.br
А это модульный радиоконструктор, в просторечии «Радиокубики». Впервые он начал производиться в 1969 году Гатчинским электромеханическим заводом «Буревестник» Министерства судостроительной промышленности СССР, о чём свидетельствует заметка инженера О. Шолтмира в ноябрьском номере журнала Радио, страницы 52–53.
Модульный радиоконструктор. cmlt.ru
На фотографиях отчётливо видим, что и сами кубики модульного радиоконструктора, и цилиндрические выступы в их верхней части с обозначением радиодеталей, и телеграфный ключ, и компоновка корпуса, в котором собирается экспериментальная модель, имеют просто огромное сходство с DENSHI BLOCK.
Можно было бы предположить, что советская промышленность скопировала японскую игрушку, так как 1965–66 — это раньше, чем 1969. Но не будем спешить с выводами.
Отец советской робототехники
Знаменитый советский лётчик, радиоинженер, педагог и автор научно-популярных книг для детей и юношества Вадим Викторович Мацкевич писал в своих мемуарах, что он разработал радиокубики в ходе работы на Чкаловской станции юных техников. Она же Щёлковская, потому что посёлок Чкаловский Московской области впоследствии стал микрорайоном города Щёлково.
По словам Вадима Викторовича, именно благодаря этим кубикам воспитанники кружка смогли создать знаменитого гигантского робота высотой 260 см и массой 220 кг, который стал лучшим экспонатом советского павильона на Всемирной выставке «Экспо-70» в Японии. Робот держал в правой руке факел и изображал Прометея.
Робот-гигант Щёлковской станции юных техников и коллектив его создателей во главе с руководителем. БСЭ
Мне показалось, что лицо робота имеет выраженное портретное сходство с самим Вадимом Викторовичем. На фотографии он на переднем плане. Напишите в комментариях, ошибаюсь я или нет.
Робот понравился самому императору Японии Хирохито, который порекомендовал вынести его из дальнего угла в центр павильона на всеобщее обозрение, для чего потребовалось удлинить провода управления.
Так как создатели робота на выставку не поехали, эту задачу выполнили инженеры фирмы «Сони». Заодно получив возможность ближе ознакомиться с устройством робота-победителя выставки.
А там было на что смотреть. Среди модулей робота была даже вычислительная машина, представлявшая собой декадный счётчик-дешифратор для семисегментного индикатора.
Блок-схема робота-гиганта. Техника-Молодёжи, 1972, №2, стр. 45
Счётчик мог считать вперёд и назад, а также выполнял команду сброса, причём он понимал голосовые команды! Для этого использовались электронные фильтры, настроенные на форманты гласных звуков.
Хотя факел андроида-Прометея был бутафорским, в оснащение робота входил детектор настоящего пламени, причём это был умный детектор. В статье «Внимание, опасность!» из цикла «Анатомия роботов» (Моделист-Конструктор, 1969, №2, стр. 31–32) Вадим Викторович подробно описал его схему.
Принцип работы детектора открытого пламени заключался в том, что последнее мерцает. Поэтому, если отфильтровывать периодические изменения освещённости фоторезистора с частотой, находящейся в определённом диапазоне, можно сделать датчик пламени, не зависящий от яркости освещения и не срабатывающий на тени от проходящих людей.
Зато робот умел детектировать приближение человека с помощью инфракрасного локатора. Он был собран по точно такой же схеме, что и индикатор пламени, но его фильтр был настроен на другую частоту.
В статье «Шестое чувство» из той же серии (Моделист-Конструктор, 1968, №11, стр. 36–38) описаны два способа получения невидимых инфракрасных вспышек с нужной частотой: с помощью импульсной газоразрядной лампы от фотовспышки и посредством прерывания света лампы накаливания вращающейся шторкой — обтюратором.
Думаю, что на эти решения автора вдохновило его увлечение фотографией и кино. Свой первый кинопроектор он собрал ещё в школьные годы. Лампа-вспышка и обтюратор — это вещи из мира фотографии и кино.
Звезда международных выставок
Добродушный гигант с факелом, созданный на Щелковской СЮТ, не был первым человекоподобным роботом Вадима Мацкевича. Первого он создал ещё в пятнадцатилетнем возрасте, в 1936 году. Тогда это был самый первый в истории советский робот. И он принял участие не где-нибудь, а во всемирной парижской выставке 1937 года.
Панорама международной выставки 1937 года в Париже. Википедия
Второй робот Вадима Викторовича был создан на Чкаловской станции юных техников за 1956–1959 годы и стал экспонатом ВДНХ. И именно в то время были разработаны радиокубики.
Они были созданы с целью облегчить сборку экспериментальных моделей при изучении основ электроники, чтобы кружковцы могли как можно скорее приступить к своей непосредственной цели — робототехнике.
В мемуарах Вадима Мацкевича говорится, что «Занимательную анатомию роботов» он написал ещё в 1963 году, за шесть лет до публикации цикла статей в «Моделисте-Конструкторе». Впоследствии были написаны 10 книг, некоторые из которых изданы в Японии и Болгарии. Японцы приезжали в лабораторию Мацкевича договариваться об издании.
Таким образом, автором как минимум идей «DENSHI BLOCK» является Вадим Мацкевич. По крайней мере, об этом свидетельствуют его мемуары. Однако о том, кто изобрёл дизайн конструктора, вышедшего в Японии в 1965 году и спустя 4 года в СССР, история умалчивает. Могло иметь место взаимовыгодное международное сотрудничество.
Мастера своего дела
Выходит, у двух коллег — советского и японского — много общего. И Танака Хисасигэ, и Вадим Мацкевич проявили талант к техническому творчеству уже в детстве. Оба создавали человекоподобных роботов. Подполковник Мацкевич стал отцом советской и российской робототехники, а мастер Танака создал первую в Японии механизированную мануфактуру, из которой впоследствии вырастет корпорация Toshiba.
Компания Tanaka Seisakusho занималась производством телеграфного оборудования, так что оба великих инженера имеют отношение и к электричеству. Из числа многих других достижений Танаки Хисасигэ следует отметить участие в разработке отражательной металлургической печи и создание первого японского паровоза.
Паровой локомотив Танаки Хисасигэ. 1853 год. Википедия
Можно ли усовершенствовать масляную лампу?
Было у мастера Танаки и ещё одно незаслуженно забытое изобретение, не менее важное и в своё время очень популярное. В 1834 году он создал серию светильников, работавших на рапсовом масле. В том числе карманный фонарик.
Техническая задача создания осветительной горелки без калильного колпачка состоит в том, чтобы обеспечить оптимальное количество частичек углерода в зоне пламени, причём большая часть из них должна не оседать на окружающих предметах в виде копоти, а сгореть.
В случае светильников для использования в помещениях, горение должно сопровождаться образованием не угарного газа, а диоксида углерода. Совсем без частичек углерода пламя практически не светит.
Масляные лампы существовали ещё в глубокой древности, но они светили тускло и давали много копоти. Чтобы получить от масляной лампы или свечи больше тепла, была придумана паяльная трубочка фефка, от немецкого Рfеifе, Рfеifсhеn. Она использовалась в основном ювелирами.
Танака изобрёл принципиально новую горелку без фитиля, работающую на распылительном принципе, подобно современным паяльным лампам и примусам. В отличие от которых, она предназначалась не для приготовления пищи и нагрева паяльников, а для освещения.
Подобным образом были устроены британские лампы Уэллса, но они появились десятилетиями позже и были гораздо более громоздкими и тяжёлыми.
Реклама ламп Уэллса. 1890 год Википедия
Сейчас, в XXI веке, нам трудно оценить важность этого изобретения. Но в те времена нефтепродукты были очень редкими и дорогими, светильный газ вырабатывался путём пиролиза, а для освещения повсеместно использовался китовый жир. Последний был продуктом очень жестокого и опасного промысла. Если вы читали «Моби Дик» Германа Мелвилла, то представляете, о чём идёт речь.
Рапсовое масло — одно из первых растительных масел, которые человечество научилось вырабатывать и применять. В качестве экологичного возобновляемого топлива оно представляет интерес и сейчас, причём его актуальность только растёт. Рапс — ещё и сидерат, то есть зелёное удобрение. Такие растения вытесняют сорняки и улучшают структуру почвы.
Экспериментальное рапсовое масло, полученное в Бурятии. Фотосток gazeta-n1.ru
Как видим, учёные рангаку умели шагать в ногу со временем и даже опережать своё время. Последующие поколения японских инженеров и предпринимателей остались верными их заветам.
Расцвет компании Toshiba
После телеграфного оборудования сотрудники компании Tanaka Seisakusho, которая сначала раскололась на Tokyo Denki и Shibaura Seisakusho, а затем снова слилась в Tokyo Shibaura Electric Company, сокращённо Toshiba, занялись электрификацией. Была разработана первая японская динамо-машина, налажен выпуск лампочек накаливания с нитью из обугленного бамбука. Далее пошли телефоны, радиоприёмники, телевизоры… Некоторые из них были оформлены как произведения искусства.
Пятиламповый радиоприёмник Toshiba 6SC-19. 1955 год. Википедия
В конце 1954 года Toshiba создала для Токийского университета первую японскую цифровую вычислительную машину TAC. Наладка смонтированной ЭВМ продолжалась целых 5 лет, после чего она проработала всего лишь до 1962 года. Но за 3 года работы она приняла участие во множестве научных проектов. Потому титанический труд того стоил.
А в 1978 году компанией начат выпуск первого в мире текстового процессора. Так в те годы назывался специализированный компьютерный комплекс для обработки текстов.
Текстовый процессор Toshiba JW-10. Википедия
Сегодня многие из нас пользуются телевизорами, мониторами, ноутбуками и жёсткими дисками Toshiba. А ещё во многих старых и новых устройствах, которые нас окружают, имеются микросхемы, произведённые или разработанные этой японской компанией.
Не является исключением и TA7613AP, предназначенная для создания малогабаритных радиприёмников. Она позволяет собрать хороший громкоговорящий АМ супергетеродин с минимумом внешних компонентов. А при использовании внешнего усилителя радиочастоты и гетеродина к приёмнику легко добавить УКВ ЧМ диапазон.
Это напоминает мне философию, которую Вадим Мацкевич заложил в свои радиокубики. В микросхеме предусмотрено всё необходимое, включая усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ), и создателю приёмника остаётся добавить только фильтры, органы управления и громкоговоритель.
Собираем приёмник
TA7613AP содержит пять функциональных блоков, не считая стабилизатора напряжения, обозначенного Reg — regulator.
Блок схема микросхемы TA7613AP. Из даташита от Toshiba
В их числе АМ гетеродин (локальный генератор, local oscillator, L.O.), АМ преобразователь частоты (смеситель радиочастоты, RF mixer), универсальный тракт промежуточной частоты (intermediate frequency, IF) с автоматической регулировкой усиления (АРУ, automatic gain control, AGC) и УМЗЧ (AUDIO AMP).
Toshiba предлагала следующую практическую схему АМ/ЧМ радиоприёмника с бестрансформаторным питанием от сети переменного тока 120 В. (Это опасно, но дёшево, потому пользовалось популярностью).
Схема из даташита микросхемы TA7613AP
В отличие от LA1700, содержащей функциональные узлы ЧМ супергетеродина и АМ радиотракт прямого усиления, здесь всё наоборот. В TA7613AP предусмотрено всё необходимое для полноценного АМ супергетеродина. Зато для ЧМ потребовался внешний гетеродин на транзисторе 2SC380-TM и внешний смеситель на транзисторе 2SC1923-R.
Наш сегодняшний радиоприёмник имеет только один диапазон — средние волны, амплитудная модуляция. Его схема содержит всего-навсего 9 конденсаторов и 4 резистора, не считая пятого в цепи питания светодиода.
Схема приёмника из конструктора S66–2
Это полноценный супергетеродин с двумя контурами фильтра промежуточной частоты, и для питания схемы достаточно двух полуторавольтовых элементов АА!
В радиоконструкторе S66–2, из которого собран приёмник, использована микросхема с маркировкой TA7613AP, выпускаемая UNISONIC TECHNOLOGIES CO., LTD. Иногда она маркируется как UTC7613AP. Также возможно применение аналогичной микросхемы CD7613CP производства SHAOXING SILICORE TECHNOLOGY CO., LTD.
Несмотря на маленький громкоговоритель, у этого радиоприёмника неплохое качество звука. А вот чувствительность и избирательность не самые высокие, так как тут всего-навсего два контура фильтра промежуточной частоты.
Тем не менее у сегодняшнего приёмника эти показатели лучше, чем у транзисторного супергетеродина с таким же числом контуров ФПЧ. Дело в том, что чувствительность и селективность зависят не только от добротности фильтров и коэффициента усиления, но и от адекватности работы системы АРУ. А у TA7613AP и её клонов она хороша. Потому и паразитных шумов в громкоговорителе меньше, особенно во время настройки на частоту радиопередачи.
Данный радиоконструктор предельно простой в сборке. Пластик корпуса довольно хрупкий, и иногда по дороге до покупателя отламываются стойки контактов для элементов питания. Но суперклей легко решает проблему. И плата в корпусе расположена так, что помогает стойкам противостоять усилию контактных пружин.
Все катушки индуктивности предварительно настроены на заводе. Компоненты для поверхностного монтажа отсутствуют. Для микросхемы предусмотрена панелька. Учитывая всё вышесказанное, набор можно рекомендовать новичкам.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
