Вы, вероятно, слышали такие слова как «компьютер думает» , «компьютер принимает решения», «компьютер пишет стихи и сочиняет музыку». Однако основное назначение компьютера — облегчение человеческого труда. Именно для этой прозаической задачи он и используется чаще всего. С помощью компьютера за несколько минут можно сделать такую работу, на которую обычно уходит несколько недель или которая вообще не может быть выполнена без него. А экономия времени, как известно, связана с экономией денег. Поэтому вложенные деньги в приобретение компьютера оправданы. Затраченные деньги вернутся очень быстро и начнут приносить прибыль. Какую работу радиолюбитель может сделать с помощью компьютера, и какие можно решать с его с помощью задачи? Приведем некоторые из них: автоматизированное проектирование радиоэлектронных схем, моделирование работы собираемых радиоэлектронных устройств, математические расчеты, получение информации из Internet и по электронной почте.

При разработке радиоэлектронных конструкций радиолюбителю часто приходится проводить анализ работы уже существующих подобных конструкций, описания которых приведены в радиотехнических журналах, иметь под рукой справочные данные по радиоэлектронным компонентам и при этом, сделать соответствующие расчеты по замене одних элементов другими. Иногда возникает необходимость в обсуждении определенной проблемы или получить квалифицированную консультацию. Для этих целей с успехом может быть использован персональный компьютер, имеющий выход в Internet.

29.1. Использование прикладных программ

Для радиолюбительских расчетов, и не только, можно пользоваться программой Microsoft Excel (7,0 или 2000), которая имеется в арсенале любого компьютера. Эту программу несколько недооценивают, считая, что она пригодна только для целей бизнеса, в рамках экономических расчетов. Однако, это не так. Программа Microsoft Excel способна выполнять расчеты в инженерных и научных исследованиях, в ней имеются все стандартные математические функции. Excel позволяет реализовать алгоритмы различной сложности применительно к решению различных научно-технических задач.

29.1.1. Основные понятия

После загрузки Excel на экране компьютера появляется новый до- кумент, представляющий чистый лист рабочей книги. Внизу окна надпись Лист 1 и Книга 1. В верхней части окна один под одним распо-ложены: Строка меню, Панель инструментов, Строка формул, Заголовки столбцов (буквы) и поле ячеек, а справа — заголовки строк (цифры).

Программу Microsoft Excel часто называют электронной таблицей, так как после ее запуска на экране компьютера мы видим ячейки. Положение каждой ячейки характеризуется двумя координатами, номером строки, в которой она находится, и буквой, относящейся к определенному столбцу. Каждая ячейка имеет две характеристики: содержание и значение. Содержание — это то, что вводится в ячейку, а значение — это то, что видно на экране. Ячейка может содержать текст, числа, указание даты и времени, а также формулы.

При написании программы, проведении расчетов и в других случаях, могут возникнуть ошибки. В этом случае программа выдает на русском языке одно из семи сообщений, указывающих на характер ошибки:

#ДЕЛ/0! — деление на 0;

#ИМЯ? — не определено имя переменной в формуле;

#Н/Д! — нет доступных значений;

#ПУСТО! — используется пересечение диапазонов чисел, которые на самом деле не пересекаются;

#ЧИСЛО! — избыточное число, либо не верно используемое число;

#ССЫЛКА! — неверная ссылка, ячейка на которую она сделана, в рабочем листе не существует;

#ЗНАЧ! — неправильный тип аргумента, например, использование текста там, где необходимо число.

Если в формуле использовано одно из указанных ошибочных значений, то и конечный результат будет также ошибочным. В этом случае, на рабочем листе все ошибочные некорректные значения будут помечены указателями ошибочных значений. Это дает возможность застраховаться от возможности получения неправильного результата.

29.1.2. Примеры радиотехнических расчетов в Excel

В радиолюбительской практике часто приходится определять резонансную частоту колебательных контуров при известных значениях индуктивности L и ёмкости конденсатора С. Иногда при данном значении резонансной частоты колебательного контура или одного из его параметров, L или С, требуется найти второй параметр, соответственно С или L.

Собственная частота колебательного контура, не имеющего потерь, без учета собственной емкости катушки и паразитной емкости монтажа, при известных значениях L и С, определяется из известной формулы:

f = 1/(27p ? LC).

Вычисление отдельных значений L, С и f, входящих в колебательный контур, значительно облегчается, если проводить вычисления с помощью электронной таблицы.

В качестве примера определим количество витков катушки индуктивности фильтра промежуточной частоты, выполненной на кольцевом магнитопроводе из марганец-цинового феррита. Исходные данные: промежуточная частота f = 465 кГц; емкость конденсатора контура С = 390 пФ; кольцевой сердечник имеет такие размеры: внешний диаметром D = 7 мм , внутренний d = 4 мм , толщина h = 2 мм . Марка феррита 1000НН. В начале вычислим индуктивность катушки по формуле:

L(МГн) = 25,3/С(пФ)f2(МГц).

Программа Excel для вычисления индуктивности катушки колебательного контура, в порядке заполнения ячеек имеет вид:

1. Выделяем ячейку А5 и вносим в нее «Частота колебательного контура f в кГц».

2. В ячейки Е5...К5 вносим последовательно данные частот колебательного контура 450, 470, 490, 510, 530, 550, 570.

Далее, выделяя определенные ячейки, вносим данные.

3. А7 — Значение емкости конденсатора С в пФ.

4. Е7...К7 — 390. Устанавливают курсор в Е7, заносят в нее 390 и копируют это число в указанные ячейки.

5. А13 — Индуктивность катушки L в мГн.

6. Е13...К13-=25,3/($Е$7*(Е5/1000)^2).

Убрав курсор, в Е13...К13 появляются вычисленные значения (цифры) индуктивности катушки для определенной частоты при за-данной емкости конденсатора.

Количество витков катушки индуктивности, намотанной на кольцевом сердечнике, найдем по формуле:

N - 50000L(D + d)/ m нh(D - d),

mн — начальная магнитная проницаемость сердечника.

Программа Excel для вычисления количества витков катушки индуктивности, намотанной на кольцевом сердечнике, в порядке заполнения ячеек имеет вид:

1. А14 — вычисление количества витков катушки, намотанной на кольцевом сердечнике.

2. А15 — внешний диаметр кольца в мм.

3. Е15...К15-7.

4. А16 — внутренний диаметр кольца в мм.

5. Е16...К16-4.

6. А17 — высота кольца в мм.

7. Е17...К17-2.

8. А18 — магнитная проницаемость материала.

9. Е18...К18- 1000.

10.Е21...К21 - =КОРЕНЬ(Е19*$Е$13/(Е20*Е17*1000)/

11. А22 — Количество витков катушки.

12.Е23...К23-=5000*Е21.

Убрав курсор, в Е23...К23 появляются вычисленные значения (цифры) количества витков катушки для определенной частоты при заданной емкости конденсатора.

Вид экрана компьютера с расчетом катушки индуктивности на кольцевом сердечнике в Excel приведен на рис. 29.1.

Аналогично можно производить и другие радиотехнические расчеты в Excel. Правильность работы составленной программы расчетов проверяется в начале на контрольных примерах