Прибор для измерения электромагнитного излучения: что это, для чего нужен, как сделать своими руками. Делаем генератор эми самостоятельно из подручных материалов Прибор для измерения свч излучения своими руками

Вас достала слишком громкая музыка соседей или просто хотите сделать какой-нибудь интересный электротехнический прибор самостоятельно? Тогда можете попробовать собрать простой и компактный генератор электромагнитных импульсов, который способен выводить из строя электронные устройства поблизости.

Генератор ЭМИ, представляет собой устройство, способное генерировать кратковременное электромагнитное возмущение, которое излучается наружу от своего эпицентра, нарушая при этом работу электронных приборов. Некоторые всплески ЭМИ встречаются в природе, например, в виде электростатического разряда. Также существуют искусственные всплески ЭМИ, к таким можно отнести ядерный электромагнитный импульс.

В данном материале будет показано, как собрать элементарный генератор ЭМИ, используя обычно доступные элементы: паяльник, припой, одноразовый фотоаппарат, \кнопка-переключатель, изолированный толстый медный кабель, проволока с эмалированным покрытием, и сильноточный фиксируемый переключатель. Представленный генератор будет не слишком сильным по мощности, поэтому у него может не получиться вывести из строя серьезную технику, но на простые электроприборы он повлиять в состоянии, поэтому данный проект следует рассматривать как учебный для новичков в электротехнике.

Итак, во-первых, нужно взять одноразовый фотоаппарат, например, Kodak. Далее нужно вскрыть его. Откройте корпус и найдите большой электролитический конденсатор. Делайте это в резиновых диэлектрических перчатках, чтобы не получить удар током при разряде конденсатора. При полной зарядке на нем может быть до 330 В. Проверьте вольтметром напряжение на нем. Если заряд еще имеется, то снимите его, замкнув выводы конденсатора отверткой. Будьте осторожны, при замыкании появится вспышка с характерным хлопком. Разрядив конденсатор, вытащите печатную плату, на которой он установлен, и найдите маленькую кнопку включения/выключения. Отпаяйте ее, а на ее место запаяйте свою кнопку-переключатель.

Припаяйте два изолированных медных кабеля к двум контактам конденсатора. Один конец этого кабеля подключите к сильноточному переключателю. Другой конец оставьте пока свободным.

Теперь нужно намотать нагрузочную катушку. Оберните проволоку с эмаль-покрытием от 7 до 15 раз вокруг круглого объекта диаметром 5 сантиметров. Сформировав катушку, оберните ее клейкой лентой для большей безопасности при ее эксплуатации, но оставьте два выступающих провода для подключения к клеммам. Используйте наждачную бумагу или острое лезвие, чтобы удалить эмалевое покрытие с концов проволоки. Один конец соедините с выводом конденсатора, а другой с сильноточным переключателем.

Теперь можно сказать, что простейший генератор электромагнитных импульсов готов. Чтобы зарядить его, просто подключите батарею к соответствующим контактам на печатной плате с конденсатором. Поднесите к катушке какое-нибудь портативное электронное устройство, которое не жалко, и нажмите переключатель.

Помните, что не стоит удерживать нажатой кнопку заряда при генерации ЭМИ, иначе вы можете повредить цепь.

Часто возникает необходимость произвести простейшую проверку исправности передатчика RC, исправен ли он и его антенна, излучает ли передатчик в эфир электромагнитные волны. В этом случае большую помощь окажет простейший индикатор электромагнитного поля. С его помощью можно проверить работу выходного каскада любого передатчика используемого в моделизме в диапазоне от нескольких МГц и до 2,5 ГГц. Им можно так же проверить работу сотового телефона на передачу.

В основе приборчика применён детектор с удвоением напряжения на СВЧ диодах типа КД514 советского производства. Принцип работы понятен из принципиальной схемы. К точке соединения диодов подключается антенна длиной 20.....25 см из проволоки диам. 1.....2 мм. К диодам подключен фильтрующий конденсатор (трубчатый, керамический) емкостью примерно 2200 пкФ. Диоды с конденсатором подпаиваются к клеммам микроамперметра, который является прибором индикации наличия электромагнитного поля. Катод правого по схеме диода подпаивается к клемме "+" , а анод левого по схеме диода подпаивается к клемме "-". Антенна индикатора может располагаться на расстоянии от нескольких сантиметров (передатчик на 2,4 ГГц или сотовый телефон) до 1 метра,
если передатчик работает в диапазоне 27.........40 Мгц. Такие передатчики имеют телескопическую антенну.
Все детали расположены на кусочке текстолита. Фильтрующий конденсатор расположен снизу платки и его на фото не видно.

Принципиальная схема

Фотографии.

Человек в современном мире подвержен нарастающему воздействию электромагнитных полей различых частот, при этом основными источниками такого воздействия являются различные носители электроэнергии. Определено, например, что имеется связь между заболеваемостью злокачественными опухолями и степенью удаленности мест обитания человека от ЛЭП. Выявлено также четкое воздействие электромагнитного излучения на некоторые части головного мозга - в частности, на эпифиз - железу, ответственную за выработку гормона мелатонина.

Мелатонин отвечает за ход биологического ритма человека (чередование дневного бодрствования и ночного сна), и сбой в его выработке способен вызвать непроходящую усталость, потерю работоспособности, нарушение концентрации внимания, состояние депрессии и другие негативные эффекты.
Поэтому важно проводить измерения электромагнитного излучения в различных частотных диапазонах от следующих источников: радио- и телевизионных вещательных станций и радиолокационных установок, систем радиосвязи и установок в промышленности, трансформаторных подстанций и линий электропередач (ЛЭП), а также бытовых электроприборов, например, СВЧ печей, компьютеров и многого другого.
Конечно, использовать стандартные промышленные приборы и установки в домашних условиях невозможно . Поэтому важно в домашних условиях дать хотя бы оценку величины напряженности электромагнитного высокочастотного излучения . В простых гаусметрах используются некалиброванные датчики Холла типа ДХК-0.5А. Однако эти приборы могут измерять только наличие поля постоянного магнита.
Предлагается простой измеритель напряженности электромагнитного поля на основе мультиметра М830. Применив простые измерения, человек сможет снизить риск своего нахождения под значительным по величине электромагнитным полем.
Известно, что напряженность магнитного поля H связана с индукцией магнитного поля В по формуле:
H=B/µ o (A/м),
где µ o - магнитная постоянная
(µ o =4π10-7Гн/м).
Обычно измерения производят в единицах магнитной индукции (Тл), а поэтому измерители величины магнитного поля иногда называют тесламетрами.
На рис. 1 представлена схема, позволяющая просто и надежно измерять напряженность электромагнитного поля от различных домашних установок - от мобилок и компьютеров до мощных АТС радиостанций и их антенн и т.д.
Схема состоит всего лишь из двух конденсаторов и двух диодов. К конденсатору С1 подключена телескопическая антенна от радиоприемника "Олимпик". Выход приставки подсоединен к мультиметру М830 на его стандартные входы.
Возможно приставку вставить и в сам мультиметр. Тогда в этом случае антенну стоит прикрепить снаружи мультиметра. Такая компоновка приставки сделает прибор компактным.
При измерении необходимо антенну приставки вытянуть на полную ее длину.
Путем установки переключателя мультиметра в положение 200 мВ проводят измерение оценки индукции магнитного поля. Достаточно умножить значение, появляющегося на дисплее мультиметра, на 0,25 и получить величину магнитной индукции в мкТл. Если измерять напряженность магнитного поля, то значение в мВ необходимо умножать на 0,2. В этом случае мы получаем значение напряженности магнитного поля в А/м. Диапазон измерений, а в этом случае и точность измерения, можно увеличить, если в мультиметре установить положение 100 мВ. Это необходимо делать только в том случае, если он будет использоваться только в режиме тесламетра. Настройки мультиметра в этом случае изменяются путем установки более высокоомного резистора в цепи положения в 200 мВ.
Когда значение магнитной индукции составляет менее 0,3 мкТл, то такое электромагнитное излучение не является опасным. При повышении значения индукции магнитного поля до 2,5 мкТл необходимо удалится от источника излучения на безопасное расстояние, где показания его на мультиметре будут показывать величину индукции не более 0,3 мкТл. Забить тревогу необходимо тогда, когда значение индукция поля достигает более 10 мкТл, и совсем недопустимым является нахождение человека в поле излучения более 25 мкТл.
Диоды VD1 и VD2 можно заменить на 1N4148.

Петр Бобонич Эрик Бобонич г. Ужгород

Литература
1. Измерители электромагнитного излучения EMR-20, EMR-30 фирмы Wandel & Goltermann.
2. Анализататор поля Protek 3201 фирмы Wandel & Goltermann.
3. Простой гаусметр http://permob.narod.ru/analys04.htm
4. Простой гаусметр

В настоящем справочном пособии приведены сведения об использовании тайников различных типов. В книге рассматриваются возможные варианты тайников, способы их создания и необходимые при этом инструменты, описываются приспособления и материалы для их сооружения. Даны рекомендации по устройству тайников дома, в автомобилях, на приусадебном участке и т. п.

Особое место уделено способам и методам контроля и защиты информации. Приведено описание специального промышленного оборудования, используемого при этом, а также устройств, доступных для повторения подготовленными радиолюбителями.

В книге дано подробное описание работы и рекомендации по монтажу и настройке более 50 устройств и приспособлений, необходимых при изготовлении тайников, а также предназначенных для их обнаружения и обеспечения сохранности.

Книга предназначена для широкого круга читателей, для всех, кто пожелает ознакомиться с этой специфической областью творения рук человеческих.

Промышленные приборы обнаружения радиозакладок, кратко рассмотренные в предыдущем разделе, стоят достаточно дорого (800- 1500 USD) и могут оказаться вам не по карману. В принципе, использование специальных средств оправдано лишь тогда, когда специфика вашей деятельности может привлечь внимание конкурентов или криминальных группировок, и утечка информации может привести к фатальным последствиям для вашего бизнеса и даже здоровья. Во всех остальных случаях опасаться профессионалов промышленного шпионажа не приходится и нет необходимости тратить огромные средства на специальную аппаратуру. Большинство ситуаций может свестись к банальному подслушиванию разговоров начальника, неверного супруга или соседа но даче.

При этом, как правило, используются радиозакладки кустарного производства, обнаружить которые можно более простыми средствами - индикаторами радиоизлучений. Изготовить эти приборы без труда можно самостоятельно. В отличии от сканеров, индикаторы радиоизлучений регистрируют напряженность электромагнитного поля в конкретном диапазоне длин волн. Чувствительность их невысока, поэтому обнаружить источник радиоизлучения они могут только в непосредственной близости от него. Низкая чувствительность индикаторов напряженности поля имеет и свои положительные стороны - существенно уменьшается влияние мощных радиовещательных и других промышленных сигналов на качество обнаружения. Ниже мы рассмотрим несколько простых индикаторов напряженности электромагнитного поля КВ, УКВ и СВЧ диапазонов.

Простейшие индикаторы напряженности электромагнитного поля

Рассмотрим простейший индикатор напряженности электромагнитного поля в диапазоне 27 МГц. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Простейший индикатор напряженности поля диапазона 27 MГц

Он состоит из антенны, колебательного контура L1C1, диода VD1, конденсатора С2 и измерительного прибора.

Работает устройство следующим образом. Через антенну на колебательный контур поступают ВЧ колебания. Контур отфильтровывает колебания диапазона 27 МГц из смеси частот. Выделенные колебания ВЧ детектируются диодом VD1, благодаря чему на выход диода проходят только положительные полуволны принимаемых частот. Огибающая этих частот представляет собой НЧ колебания. Остатки ВЧ колебании фильтруются конденсатором С2. При этом через измерительный прибор потечет ток, который содержит переменную и постоянную составляющие. Измеряемый прибором постоянный ток примерно пропорционален напряженности поля, действующей в месте приема. Этот детектор можно выполнить в виде приставки к любому тестеру.

Катушка L1 диаметром 7 мм с подстроечным сердечником имеет 10 витков провода ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной 50 см.

Чувствительность прибора можно значительно повысить, если перед детектором установить усилитель ВЧ. Принципиальная схема такого устройства представлена на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Индикатор с усилителем ВЧ

Эта схема, по сравнению с предыдущей, имеет более высокую чувствительность передатчика. Теперь излучение может быть зафиксировано на расстоянии несколько метров.

Высокочастотный транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и работает в качестве селективного усилителя. Колебательный контур L1C2 включен в его коллекторную цепь. Связь контура с детектором осуществляется через отвод от катушки L1. Конденсатор СЗ отфильтровывает высокочастотные составляющие. Резистор R3 и конденсатор С4 выполняют функцию фильтра НЧ.

Катушка L1 намотана на каркасе с подстроечным сердечником диаметром 7 мм проводом ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной около 1 м.

Для высокочастотного диапазона 430 МГц можно также собрать очень простую конструкцию индикатора напряженности поля. Принципиальная схема такого прибора приведена на рис. 5.19,а. Индикатор, схема которого показана на рис. 5.19,б, позволяет определить направление на источник излучения.

Рис. 5.19. Индикаторы диапазона 430 МГц

Индикатор напряженности поля диапазона 1.. 200 МГц

Проверить помещение на наличие подслушивающих устройств с радиопередатчиком можно при помощи несложного широкополосного индикатора напряженности поля со звуковым генератором. Дело в том, что некоторые сложные «жучки» с радиопередатчиком включаются на передачу только тогда, когда в помещении раздаются звуковые сигналы. Такие устройства трудно обнаружить при помощи обычного индикатора напряженности, нужно постоянно разговаривать или включить магнитофон. Рассматриваемый детектор имеет собственный источник звукового сигнала.

Принципиальная схема индикатора показана на рис. 5.20.

Рис. 5.20. Индикатор напряженности поля диапазона 1…200 МГц

В качестве поискового элемента использована объемная катушка L1. Ее достоинство, по сравнению с обычной штыревой антенной, заключается в более точной индикации места установки передатчика. Сигнал, наведенный в этой катушке, усиливается двухкаскадным усилителем высокой частоты на транзисторах VT1, VT2 и выпрямляется диодами VD1, VD2. По наличию постоянного напряжения и его величине на конденсаторе С4 (в режиме милливольтметра работает микроамперметр М476-Р1) можно определить наличие передатчика и его местоположения.

Комплект съемных катушек L1 позволяет находить передатчики различной мощности и частоты в диапазоне от 1 до 200 МГц.

Генератор звука состоит из двух мультивибраторов. Первый, настроенный на частоту 10 Гц, управляет вторым, настроенным на частоту 600 Гц. В результате чего формируются пачки импульсов, следующие с частотой 10 Гц. Эти пачки импульсов поступают на транзисторный ключ VT3, в коллекторной цепи которого включена динамическая головка В1, размещенная в направленном боксе (пластмассовая труба длиной 200 мм и диаметром 60 мм).

Для более удачных поисков желательно иметь несколько катушек L1. Для диапазона до 10 МГц катушку L1 нужно намотать проводом ПЭВ 0,31 мм на пустотелой оправке из пластмассы или картона диаметром 60 мм, всего - 10 витков; для диапазона 10-100 МГц каркас не нужен, катушка наматывается проводом ПЭВ 0,6…1 мм, диаметр объемной намотки около 100 мм; число витков - 3…5; для диапазона 100–200 МГц конструкция катушки такая же, но она имеет всего один виток.

Для работы с мощными передатчиками можно использовать катушки меньшего диаметра.

Заменив транзисторы VT1, VT2 на более высокочастотные, например КТ368 или КТ3101, можно поднять верхнюю границу частотного диапазона обнаружения детектора до 500 МГц.

Индикатор напряженности поля диапазона 0,95…1,7 ГГц

В последнее время в составе радиозакладок все чаще используются передающие устройства сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона хорошо проходят через кирпичные и бетонные стены, а антенна передающего устройства имеет малые габариты при большой эффективности ее использования. Для обнаружения СВЧ излучения радиопередающего устройства, установленного в вашей квартире, можно использовать прибор, схема которого приведена на рис. 5.21.

Рис. 5.21. Индикатор напряженности поля диапазона 0,95…1.7 ГГц

Основные характеристики индикатора:

Диапазон рабочих частот, ГГц…………….0,95-1,7

Уровень входного сигнала, мВ…………….0,1–0,5

Коэффициент усиления СВЧ сигнала, дБ…30 - 36

Входное сопротивление, Ом………………75

Потребляемый ток не более, мЛ………….50

Напряжение питания, В…………………….+9 - 20 В

Выходной СВЧ сигнал с антенны поступает на входной разъем XW1 детектора и усиливается СВЧ усилителем на транзисторах VT1 - VT4 до уровня 3…7 мВ. Усилитель состоит из четырех одинаковых каскадов, выполненных на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, с резонансными связями. Линии L1 - L4 служат коллекторными нагрузками транзисторов и имеют индуктивное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц. Разделительные конденсаторы СЗ, С7, C11 имеют емкостное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц.

Такое построение усилителя позволяет добиться максимального усиления каскадов, однако неравномерность коэффициента усиления в рабочей полосе частот достигает 12 дБ. К коллектору транзистора VT4 подключен амплитудный детектор на диоде VD5 с фильтром R18C17. Продетектированный сигнал усиливается усилителем постоянного тока на ОУ DA1. Его коэффициент усиления по напряжению равен 100. К выходу ОУ подключен стрелочный индикатор, показывающий уровень выходного сигнала. Подстроенным резистором R26 балансируют ОУ так, чтобы компенсировать начальное напряжение смещения самого ОУ и собственные шумы СВЧ усилителя.

На микросхеме DD1, транзисторах VT5, VT6 и диодах VD3, VD4 собран преобразователь напряжения для питания ОУ. На элементах DD1.1, DD1.2 выполнен задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой следования около 4 кГц. Транзисторы VT5 и VT6 обеспечивают усиление по мощности этих импульсов. На диодах VD3, VD4 и конденсаторах С13, С14 собран умножитель напряжения. В результате на конденсаторе С14 формируется отрицательное напряжение - 12 В при напряжении питания усилителя СВЧ +15 В. Напряжения питания ОУ стабилизированы на уровне 6,8 В стабилитронами VD2 и VD6.

Элементы индикатора размещены на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Плата заключена в латунный экран, к которому припаяна по периметру. Элементы находятся со стороны печатных проводников, вторая, фольгированная сторона платы служит общим проводом.

Линии L1 - L4 представляют собой отрезки медного посеребренного провода длиной 13 и диаметром 0,6 мм. которые впаяны в боковую стенку латунного экрана на высоте 2,5 мм над платой. Все дроссели - бескаркасные с внутренним диаметром 2 мм, намотаны проводом ПЭЛ 0.2 мм. Отрезки провода для намотки имеют длину 80 мм. Входным разъемом XW1 служит кабельный (75 Ом) разъем С ГС.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ и полстроечные СП5-1ВА, конденсаторы КД1 (С4, С5, С8-С10, С12, С15, С16) диаметром 5 мм с отпаянными выводами и КМ, КТ (остальные). Оксидные конденсаторы - К53. Электромагнитный индикатор с током полного отклонения 0.5…1 мА - от любого магнитофона.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7, К1561ЛА7, К553УД2 - на К153УД2 или КР140УД6, КР140УД7. Стабилитроны - любые кремниевые с напряжением стабилизации 5,6…6,8 В (КС156Г, КС168А). Диод VD5 2А201А можно заменить на ДК-4В, 2А202А или ГИ401А, ГИ401Б.

Налаживание устройства начинают с проверки цепей питания. Временно отпаивают резисторы R9 и R21. После подачи положительного напряжения питания +12 В измеряют напряжение на конденсаторе С14, которое должно быть не менее -10 В. В противном случае по осциллографу убеждаются в наличии переменного напряжения на выводах 4 и 10 (11) микросхемы DD1.

Если напряжение отсутствует, убеждаются в исправности микросхемы и правильности монтажа. Если переменное напряжение присутствует, проверяют исправность транзисторов VT5, VT6, диодов VD3, VD4 и конденсаторов С13, С14.

После налаживания преобразователя напряжения припаивают резисторы R9, R21 и проверяют напряжение на выходе ОУ и подстройкой сопротивления резистора R26 устанавливают нулевой уровень.

После этого на вход устройства подают сигнал напряжением 100 мкВ и частотой 1,25 ГГц с генератора СВЧ. Резистором R24 добиваются полного отклонения стрелки индикатора РА1.

Индикатор СВЧ излучений

Прибор предназначен для поиска СВЧ излучении и обнаружения маломощных СВЧ-передатчиков выполненных, например, на диодах Ганна. Он перекрывает диапазон 8…12 ГГц.

Рассмотрим принцип работы индикатора. Простейшим приемником, как известно, является детекторный. И такие приемники диапазона СВЧ, состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности. Самым существенным недостатком является низкая чувствительность таких приемников. Чтобы резко повысить чувствительность детектора, не усложняя СВЧ головки, используется схема детекторного СВЧ приемника с модулируемой задней стенкой волновода (рис. 5.22).

Рис. 5.22. СВЧ приемник с модулируемой задней стенкой волновода

СВЧ головка при этом почти не усложнилась, добавился только модуляторный диод VD2, a VD1 остался детекторным.

Рассмотрим процесс детектирования. СВЧ сигнал, принятый рупорной (или любой другой, в нашем случае - диэлектрической) антенной, поступает в волновод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в волноводе устанавливается режим стоячих воли. Причем, если детекторный диод будет находиться на расстоянии полуволны от задней стенки, он будет в узле (т. е. минимуме) поля, а если на расстоянии четверти волны - то в пучности (максимуме). То есть, если мы будем электрически передвигать заднюю стенку волновода на четверть волны (подавая модулирующее напряжение с частотой 3 кГц на VD2), то на VD1, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится НЧ сигнал с частотой 3 кГц, который может быть усилен и выделен обычным усилителем НЧ.

Таким образом, если на VD2 подать прямоугольное модулирующее напряжение, то при попадании в СВЧ поле с VD1 будет снят продетектированный сигнал той же частоты. Этот сигнал будет противофазен модулирующему (это свойство с успехом будет использовано в дальнейшем для выделения полезного сигнала из наводок) и иметь очень малую амплитуду.

То есть вся обработка сигнала будет производиться на НЧ, без дефицитных СВЧ деталей.

Схема обработки приведена на рис. 5.23. Питается схема от источника 12 В и потребляет ток около 10 мА.

Рис. 5.23. Схема обработки СВЧ сигнала

Резистор R3 обеспечивает начальное смещение детекторного диода VD1.

Принятый диодом VD1 сигнал усиливается трехкаскадным усилителем на транзисторах VT1 - VT3. Для исключения помех питание входных цепей осуществляется через стабилизатор напряжения на транзисторе VT4.

Но вспомним, что полезный сигнал (от СВЧ поля) с диода VD1 и модулирующее напряжение на диоде VD2 противофазны. Именно поэтому движок R11 можно установить в такое положение, при котором наводки будут подавлены.

Подключите осциллограф к выходу ОУ DA2 и, вращая ползунок резистора R11, вы увидите, как происходит компенсация.

С выхода предварительного усилителя VT1-VT3 сигнал поступает на выходной усилитель на микросхеме DA2. Обратите внимание на то, что между коллектором VT3 и входом DA2 стоит RC-пспочка R17C3 (или С4 в зависимости от состояния ключей DD1) с полосой пропускания всего 20 Гц(!). Это так называемый цифровой корреляционный фильтр. Мы знаем, что должны принять прямоугольный сигнал частотой 3 кГц, в точности равной модулирующей, и в противофазе с модулирующим сигналом. Цифровой фильтр как раз и использует это знание - когда должен приниматься высокий уровень полезного сигнала, подключается конденсатор СЗ, а когда низкий - С4. Таким образом, на СЗ и С4 за несколько периодов накапливаются верхнее и нижнее значения полезного сигнала, в то время как шумы со случайной фазой отфильтровываются. Цифровой фильтр улучшает соотношение сигнал/шум в несколько раз, соответственно повышая и общую чувствительность детектора. Становится возможным уверенно обнаруживать сигналы, лежащие ниже уровня шума (это общее свойство корреляционного приема).

С выхода DA2 сигнал через еще один цифровой фильтр R5C6 (или С8 в зависимости от состояния ключей DD1) поступает на интегратор-компаратор DA1, напряжение на выходе которого при наличии полезного сигнала на входе (VD1) становится равным примерно напряжению питания. Этим сигналом включается светодиод HL2 «Тревога» и головка ВА1. Прерывистое тональное звучание головки ВА1 и мигание светодиода HL2 обеспечивается работой двух мультивибраторов с частотами около 1 и 2 кГц, выполненными на микросхеме DD2, и транзистором VT5, шунтирующим базу VT6 с частотой работы мультивибраторов.

Конструктивно прибор состоит из СВЧ головки и платы обработки, которая может быть размещена как рядом с головкой, так и отдельно.

Излучение сверхвысоких частот (СВЧ) или так называемое микроволновое излучение неблагоприятно воздействует на организм человека. Чтобы обезопасить себя и своих близких от последствий этого вида излучения применяют детекторы различной сложности, определяющие утечку излучения микроволновых печей, сотовых телефонов и других устройств. Как выявить опасное устройство — об этом и поговорим в этой статье.

Фото. 1. Внешний вид бытовой микроволновой печи Panasonic

Не все то, что написано в руководстве по эксплуатации бытовых приборов (особенно это касается переводных руководств) является правдой. Чаще всего — это так называемая полуправда: одной стороны все вроде бы и верно, но часто оказывается, что-то недосказано. То же относится к явлениям и процессам, которые могут быть опасны для жизни и здоровья человека или его вещей.

Не так давно минуло время (а может быть, еще и не минуло), когда портативные бытовые дозиметры пользовались огромной популярностью у населения. Нет, конечно, не каждая семья имела в квартире, загородном доме ядерный реактор, но продукты и те вещи, что покупали с рук и на рынках, явно требовали контроля. Нет-нет, да и зашкаливал дозиметр... По той же причине сегодня покупают приборы для замера уровня пестицидов в различных плодах природы.

Одним из источников неблагоприятного воздействия на организм человека является излучение сверхвысоких частот (СВЧ) или так называемое микроволновое излучение. Ярким примером электронного устройства с генератором СВЧ излучения (магнетроном) является микроволновая печь (см. рис. 1).

Кроме потенциально опасного для человека и животных СВЧ излучения, микроволновая печь (далее — печь) создает сильное электромагнитное излучение, которое оказывает отрицательное воздействие на некоторые предметы и вещи — например, наручные часы с электромагнитной системой (и другие).

Фото. 2. СВЧ печь Panasonic со снятой крышкой корпуса

Как правило, новая печь работает надежно и не является источником вредоносного излучения вне своего корпуса, но все же лучше не класть на нее часы, сотовые телефоны и другие предметы.

Печь, бывшая в ремонте вне сервисного центра, в которой заменялся основной элемент генератора — магнетрон, с поврежденным корпусом или имеющая повреждения рабочей камеры, волновода и другие недостатки, потенциально опасна для здоровья.

Чтобы выявлять такие вредоносные печи и другие устройства (например, полубитый мобильник), используют индикаторы СВЧ-излучения. Простейшая схема такого индикатора представлена на фото 3.

Фото 3. Простая схема индикатора СВЧ-излучения, которую можно собрать самостоятельно

Примечание к фото 3. Петля — это отрезок медного провода диаметром 1…1,5 мм. Для этой цели вполне подходит проволока для точечной электрической сварки. СВЧ-диод — диод типа 2А202А, ДК-В8 или аналогичный. Тестер — миллиамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА. В нашем случае лучше применить стрелочный прибор, например, Ц4342, Ц4317 или аналогичный. Неполярный конденсатор — любой, например, типа МБМ.

Узел соединения магнетрона с источником питания содержит переходные конденсаторы, которые (совместно в дросселями) образуют фильтр для защиты от проникновения СВЧ-излучения из магнетрона и волновода во вне.

Принцип проверки микроволновой печи несложен — «петлю» с микроамперметром медленно проводят рядом с корпусом микроволновой печи (на расстоянии от него 1-6 см). Медленная скорость «сканирования» нужна для того, чтобы зафиксировать микроволновое излучение в наиболее опасной зоне печи.

Генератор СВЧ-излучения включается в печи во время приготовления пищи не постоянно, а периодически. Это заметно и визуально: чуть меркнет лампа подсветки внутри рабочей камеры печи, и чуть более шумит печь при включении генератора.

Что мы не знаем о магнетроне?

Важнейший компонент СВЧ печи — магнетрон — это электровакуумный диод, предназначен для генерирования колебаний СВЧ. При работе магнетрона выделяется мощность, которая переходит в тепло, поэтому внутри рабочей камеры создается тепловое электромагнитное поле. Генерируемая магнетроном мощность поступает по волноводу — устройству, передающему энергию в рабочую зону печи, представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера).

Фото 4. Крупный план магнетрона

Рядом с волноводным выходом расположен вращающийся столик, на который помещают обрабатываемый продукт. Все это находится внутри корпуса печи.

Важно, чтобы излучение (опасное для жизни при непосредственном воздействии на человека) не выходило за пределы корпуса печи. Корпус печи представляет собой замкнутую металлическую конструкцию, которая одновременно является экраном для излучения СВЧ.

Для бытовой термообработки в диапазоне волн СВЧ используются электромагнитные колебания на частотах 2375, 2450 МГц — у очень старых моделей, и до 10-12 ГГц в современных печах. В табл. 1 приведены сведения о глубине проникновения электромагнитной волны (с потерями энергии) в некоторые из диэлектриков.

Таблица 1. Глубина проникновения электромагнитной волны в диэлектрике с потерями при температуре 20-25 ºС

Современные магнетроны (магнетроны с безнакальным автокатодом типа МИ и аналогичные) обеспечивают «мгновенную» (с первого импульса) готовность к работе на полную мощность без затраты энергии на разогрев катода, чем существенно повышается надежность работы магнетрона.

Применение безнакального магнетрона позволило упростить электрическую схему печи, исключив десятки радиокомпонентов. В связи с этим нет необходимости в трансформаторе, управляющем устройстве и регуляторе напряжения в цепи накала магнетрона (раз нет и самого накала), задающем и блокинг-генераторах, удалось уменьшить массу и габариты печи, снизить стоимость изделия, одновременно повысив его эксплуатационную надежность.

Возможные неисправности магнетронов:

анод магнетрона выполнен в виде медного цилиндра. Рабочее напряжение анода магнетрона (в зависимости от типа) колеблется в диапазоне 3800 — 4000 В. Мощность от 500 до 1200 Вт. Магнетрон крепится непосредственно на волноводе (рис. 3). В печах, где производитель располагает магнетрон с коротким волноводом, можно наблюдать такой дефект, как пробой слюдяной прокладки. Происходит это в результате загрязнения прокладки;

при пробое прокладки колпачок магнетрона расплавляется (это случается с магнетронами типа 2М-218Н(R), ОМ7S(20), 2M213-09F, 2М-219Н(В), 2M226-09F и конструктивно аналогичными). Его (колпачок) можно заменить аналогичным колпачком с другого магнетрона;

как любая лампа он может терять свою эмиссию, в результате чего значительно сокращается мощность энергии и увеличивается время приготовления. Обычно средний срок службы магнетрона (например, 2М213-хх) имеет предел 15 000 ч. Его КПД при этом составляет 75-80%, что является эффективным показателем для магнетронов генераторов СВЧ колебаний;

пробой переходных конденсаторов можно обнаружить с помощью тестера в режиме измерения сопротивления. Пробой происходит на корпус магнетрона. Устраняется неисправность путем замены всего узла.

Отдельно магнетрон можно проверить, только сформировав все необходимые для его работы напряжения.

Фото 5. Источник питания СВЧ-печи

В микроволновой печи вторым по значимости элементом после магнетрона является источник питания (Фото 5). От его надежности зависит вся безопасная работа печи.

Замечательным инструментом при ремонте и диагностике СВЧ печи, в частности при диагностике магнетронов, являются токовые клещи, например, ECT-650 «Escort».

Они позволяют измерить ток, потребляемый печью, ток высоковольтной обмотки трансформатора. Номинальный ток, потребляемый печью, 4,5 — 6 А, ток высоковольтной обмотки трансформатора 0,3 — 0,5 А.

Большие отклонения от указанных значений (особенно в сторону увеличения отдельных параметров) говорят о локальной неисправности магнетрона.

Вместе с тем занижение всех параметров может объясняться плохими контактами, начиная от сетевой розетки и заканчивая коммутационными элементами (реле, электрические микровыключатели, контакты).

Для того, чтобы удостовериться в исправности магнетрона и достаточном уровне СВЧ-излучения внутри корпуса печи, его проверяют детектором.

Детекторы СВЧ излучения

На фото 6 представлен промышленный детектор СВЧ-излучения, который можно приобрести в магазинах электротоваров.

Рис. 6. Детектор СВЧ излучения

Это устройство фиксирует нее только СВЧ импульсы, которые можно проверить, поднеся прибор непосредственно во время работы печи к ее стенкам. Оно также окажется полезным для поиска «жучков» работающих на сверхвысокой частоте, поиске сотовых телефонов и проверки их работы. Стоит такой промышленный тестер менее 500 руб.

Питается прибор от батареи типа 6F22 «Крона» с напряжением 9 В. Ток потребления устройства в режиме ожидания — единицы мкА, поэтому элемент питания служит долго. В верхней части корпуса размещен индикаторный светодиод.

Он загорится, когда в области детектора (показан на корпусе стрелочкой) будет присутствовать СВЧ-излучение. Устройство не измеряет мощность излучения, но фиксирует его наличие.

С помощью такого детектора можно проверять не только рабочие камеры микроволновых печей и наличие вне их корпуса вредоносного излучения, но и наличие излучения сотовых телефонов. Сделать это просто.

Надо поднести детектор к возможного источнику излучения, например к корпусу мобильника на расстояние 2-10 см. При активности сотового телефона: при входящем и исходящем вызове, несанкционированном «общении» сотового телефона с базовой станцией, при регистрации сотового телефона в сети (например, при включении сотового телефона) и в других случаях — индикатор детектора покажет наличие СВЧ излучения.

Этот наглядный урок не мешало бы использовать на уроках физики в школах, для того, чтобы люди понимали, насколько вредно или полезно постоянно носить сотовый телефон близко к собственному телу (на груди, на поясе, в кармане, особенно нагрудном).

Результаты вредоносного СВЧ излучения (особенно при постоянном воздействии) наверное, лучше прокомментируют ученые и медицинские работники. От себя добавлю лишь, что СВЧ излучение подобно атому, который может быть мирным и не очень. Это четко надо понимать, эксплуатируя как будто бы безобидную мобилу или микроволновую печь.

В качестве детектора излучения СВЧ можно применить и другой промышленный прибор, предназначенный для автомобилистов, который называется «индикатор искры». В продаже имеются такие устройства, одно из которых представлено на рис. 7.

Рис. 7. Фото (внешний вид) детектора СВЧ излучения — индикатора искры

Прибор предназначен для проверки высоковольтных цепей зажигания автомобилей. Внутри корпуса установлен датчик (такая же петля как на схеме рис. 5, только в миниатюре), реагирующий, как показала практика, не только на высокое импульсное напряжение в зажигании автомобиля, но и на СВЧ излучения микроволновой печи и сотового телефона.

Индикатором СВЧ излучения также служит светодиод красного свечения, установленный у стрелки «высокое напряжение».

На выносных проводах индикатор питается от любого источника питания с постоянным напряжением 8-15 В, в том числе от батареи типа «Крона» или автомобильного аккумулятора.

Особенность устройства в том, что оно имеет регулировку чувствительности (ручка регулировки вынесена на верхнюю часть корпуса). Стоит такой прибор в пределах 300 руб. Имея его, уже можно не заботиться о других детекторах СВЧ излучения.

Меры безопасной работы при ремонте и обслуживании СВЧ печей

Несоблюдение данных правил может привести к поражению электрическим током, травмам и выходу из строя достаточно дорогих компонентов СВЧ установки. Самым опасным (из всех доступных в бытовых условиях) для человека является переменный ток частотой 50 Гц, а так же СВЧ-излучение.

СВЧ печь, подключенную к сети 220 В (под напряжением) можно ремонтировать и проверять только в тех случаях, когда выполнение работ в отключенном от сети аппарате невозможно (настройка, регулировка, измерение режимов, поиск плохих контактов в виде «холодной пайки» и в аналогичных случаях).

При этом необходимо соблюдать осторожность во избежание воздействия опасного напряжения. Следует остерегаться ожога от нагревающихся элементов.

Во всех случаях работы с включенной печью необходимо пользоваться инструментом с изолированными ручками. Работать следует одной рукой, в одежде с длинными рукавами или в нарукавниках.

Другой рукой в это время нельзя прикасаться к корпусу печи и другим заземленным предметам (трубам центрального отопления, водопровода). Провода измерительных приборов должны оканчиваться щупами и иметь хорошую изоляцию.

Это общие правила электробезопасности.

Внимание, опасно:

пайка элементов печи, находящейся под напряжением;

ремонтировать печь, включенную в электрическую сеть, в помещении сыром, либо имеющим цементный или иной токопроводящий пол;

находится возле установки лицам, не ремонтирующим его;

как и любой источник СВЧ излучения, излучение магнетрона при прямом воздействии может вызвать повреждение глаз или ожоги кожи. СВЧ излучение человеческий глаз не видит;

при замене магнетрона будьте особенно внимательны. Не оставляйте монтажного мусора в волноводе;

перед заменой всегда разрежайте конденсатор в цепи питания магнетрона отрезком изолированного провода (шунтирующий резистор иногда выходит из строя).

Кроме того, при эксплуатации печи не допускается:

включать печь при открытой дверце либо сетки (она и сама не включится, так как на то есть защита, но этот пункт актуален для тех, кто пренебрегает этой защитой, отключая ее);

нельзя делать отверстия в корпусе (домохозяйки, мечтающие повесить печь на стену, словно хлебницу, да оставят такие мысли).