3. Электромагнитный громкоговоритель.
Как уже было замечено вначале, изготовление хорошего громкоговорителя предъявляет высокие требования к искусству, терпению и настойчивости строителя. Однако тот, кто не боится возможных неудач, наверное достигнет цели, если приступит к работе с надлежащим запасом знаний и обладает необходимым инструментом. Предварительным условием удачи в работе является точное знание основных законов техники громкоговорителей; также рекомендуется внимательно изучить с помощью подробных описаний выпущенные до сего времени на рынок конструкции, например аппарат Брауна (самостоятельное изготовление которого исключается), безрупорный аппарат Зейбта и другие1). Аппарат, самостоятельное изготовление которого мы опишем в дальнейшем, представляет довольно верное подражание громкоговорителю "Magnavox", производства British Wireless Co (London) (Британской Радиотелеграфной Компании в Лондоне).
Рис. 263. Кожух для электромагнита, изготовленный из отрезка газовой трубы.
а) Изготовление кожуха для электромагнита. Для изготовления кожуха, изображенного на рис. 263, употребим газовую трубу, диаметром в 3½ дюйма, от которой с помощью ножовки для металлов отрежем кусок в 62 мм длиной. При этом следует в особенности позаботиться о правильности плоскости разреза. С этой целью лучше всего установить трубу на токарный станок и отрезать резцом кусок требуемой длины. Верхняя и нижняя грани должны быть запилены вполне плоско, так, чтобы к полученному цилиндрическому кольцу можно было привернуть снизу круглую шайбу диаметром в 95 мм. Эта шайба вырубается из железного листа толщиною в 5—6 мм, тщательно запиливается по краям и снабжается центральным сверлением для винта в ½''.
Форма крышки, склепанной из двух железных шайб толщиною по 4 мм, видна на рис. 264.
Рис. 264. Крышка для магнитного кожуха.
Диаметр нижней шайбы подбирается так, чтобы крышка как раз входила в кожух. Припаянное к верхней шайбе концентрическое кольцо имеет наружный диаметр 55 мм, вышину в 12 мм и толщину стенок в 4 мм.
б) Электромагнит. Детали электромагнита изображены на рис. 265. С правой стороны представлена катушка, обмотанная медной проволокой, диаметром в 0,4 мм с двойной хлопчатобумажной изоляцией. Слева изображен изготовленный из мягкого железа сердечник, в середине — полюсный наконечник. Сердечник имеет длину 40 мм и диаметр — 38 мм. Вдоль оси просверливается отверстие, шириной в 11 мм, в котором нарезается полудюймовая резьба. Нужно особенно постараться, чтобы отверстие было по возможности центральным, так как хорошая работа громкоговорителя в высокой степени зависит от строго центрированного действия магнитных сил на мембрану. Магнитная катушка должна плотно надеваться на сердечник и изготовляется по размерам, указанным на рис. 265. Обе боковые шайбы могут быть сделаны из тонкого дерева или из толстого картона. Для уменьшения рассеяния верхнюю шайбу нужно оклеить станиолем или изготовить ее целиком из тонкой листовой меди. Затем на катушку наматывается около 400 м медной проволоки толщиной в 0,4 мм. Это даст в общем около 3 000 витков. Полюсный наконечник имеет в длину 25 мм, диаметр — 15 мм и снабжен выступом длиною около 12 мм. На последнем делается полудюймовая резьба, чтобы полюсный наконечник мог быть ввинчен в сердечник электромагнита. Так как при изготовлении железного сердечника и полюсного наконечника невозможно обойтись без токарного станка, лучше всего эти части заказать хорошему токарю. Теперь можно приступить к сборке электромагнита. Сердечник снизу привертывается к кожуху винтом, и на него надевается катушка. Затем концы обмотки соединяются с клеммами, укрепленными на наружной стороне кожуха. Эти клеммы насаживаются на небольшой эбонитовый брусок, который с одной стороны опиливается соответственно выпуклости кожуха и привинчивается к наружной стенке согласно рис. 266. Конечно, обе клеммы должны быть тщательно изолированы одна от другой, что всего лучше достается подкладыванием маленьких слюдяных шайб под закрепляющие винты, свободно проведенные сквозь стенку.
Рис. 265. Детали электромагнита.
В крышке кожуха делается точно центрированное отверстие в 23 мм диаметром и она насаживается на кожух. Если работа была выполнена тщательно, то полюсный наконечник находится теперь как раз по середине высверленного в крышке отверстия, и верх его будет заподлицо с крышкой.
в) Мембрана со вспомогательной магнитной катушкой. Чтобы достигнуть вполне центрального действия магнитных сил на мембрану, почти во всех современных конструкциях громкоговорителей отказались от применения магнитных мембран. В настоящее время почти исключительно употребляются мембраны из немагнитного материала, напр., — из слюды, алюминия, целлулоида и т. д. С этим связано еще второе преимущество: масса мембраны уменьшается примерно наполовину, что позволяет ей быстрее следовать за звуковыми колебаниями. Чтобы электромагнит громкоговорителя мог действовать на эти немагнитные мембраны, необходимо или включение промежуточной части (в качестве таковой громкоговоритель Брауна имеет стальную плоскую пружину) или приходится прикрепить к мембране возбуждаемый током от вспомогательного источника маленький электромагнит, на который воздействует большой электромагнит громкоговорителя в такт звуковым колебаниям. Таким образом слюдяная мембрана приходит в колебания лишь благодаря вторичному механическому воздействию маленького электромагнита.
Рис. 266. Способ укрепления клемм на наружной стенке магнитного кожуха.
Для нашего громкоговорителя мы прибегнем ко второму способу. На рис. 267 (разрез громкоговорителя) маленькая вспомогательная магнитная катушка находится при S. Она подвешивается в воздушном пространстве между полюсным наконечником и крышкой кожуха и прикрепляется к центру слюдяной мембраны с помощью тонкой аллюминиевой скобочки. Эта катушка находится в сильнейшей части магнитного поля, так как при работе громкоговорителя наиболее интенсивный силовой поток направлен от полюсного наконечника непосредственно на крышку кожуха. Ввиду этого большой электромагнит оказывает на нее весьма сильное влияние. Чтобы маленькая катушка могла свободно двигаться, она должна висеть в небольшом воздушном зазоре между полюсным наконечником и крышкой кожуха, отнюдь не касаясь последних.
Рис. 267. Громкоговоритель в разрезе (без рупора).
Рис. 268 показывает приспособление для натяжения слюдяной мембраны, состоящее из четырех спаянных попарно медных колец. Мембрана, которую можно купить в граммофонном магазине, имеет диаметр 63—70 мм; с помощью приспособления для натяжения она зажимается по всей окружности. Для достижения удовлетворительного натяжения рекомендуется отшлифовать кольца на выверочной плите наждачным порошком с маслом, пришабривая выступающие места. Неровности проще всего обнаружить, натирая отшлифованные в матовый цвет кольца о гладкую выверочную плиту; при этом выступающие места также становятся гладкими и легко могут быть замечены. Отшлифованные кольца просверливаются в восьми равноотстоящих точках по окружности; отверстия нарезаются, так что кольца можно свинтить, заложив между ними слюдяную мембрану. Наконец, согласно рис. 268, кольца припаиваются к отрезку трубы, насаженному на крышку кожуха. Теперь слюдяная мембрана закрывает кожух сверху.
Рис. 268. Приспособление для зажатия слюдяной мембраны.
Следующей задачей является изготовление вспомогательной катушки S. Стеклянную трубку, диаметр которой точно равен 16 мм, обматываем папиросной бумагой, промазывая каждый слой жидким рыбьим клеем так, чтобы получилась трубочка длиною в 20 мм при толщине стенок в 0,5 мм. Эту трубочку, не снимая со стеклянной трубки, обматываем эмалированной медной проволокой длиною в 10 м и толщиною в 0,15 мм. Чтобы избежать раскручивания проволоки, готовую обмотку покроем изоляционным лаком. Катушку можно снять со стеклянной трубки не прежде, чем она совершенно высохнет.
Изготовленную катушку необходимо снабдить алюминиевой скобочкой. С этой целью отрезаем от тонкого алюминиевого листа полоску в 2—3 мм шириной и приклеиваем ее шеллаковым клеем к внутренней стороне катушки. Можно также прикрепить скобочку с наружной стороны бумажной катушки, но это нужно делать до изготовления обмотки и аккуратно наматывать проволоку поверх наклеек. В этом случае нужно убедиться в достаточной надежности изоляции между проволочными витками и алюминиевой скобочкой, для чего можно воспользоваться карманной батареей и маленькой лампой накаливания. Затем скобочка с помощью маленькой алюминиевой заклепки прикрепляется к центру задней стороны слюдяной мембраны, и катушка осторожно заводится в воздушный зазор между полюсным наконечником и крышкой кожуха, при чем она должна висеть вполне свободно, нигде не касаясь соседних частей. Перед этим концы обмотки продеваются наружу сквозь отверстия в 1 мм диаметром и закрепляются в клеммах K2 и К1, изолированно насаженных с наружной стороны. Понятно, что подводящие концы катушки не должны мешать ее колебаниям; поэтому лучше всего свертывать проволоки в маленькие спирали тотчас по выходе их из бумажной трубки, благодаря чему они легко пружинят и не мешают движению.
Рис. 269. Рупор.
Теперь большая часть работы закончена. Остается только приладить к громкоговорителю рупор, чтобы заключенная внутри воздушная масса пришла в соответствующие колебания, подкрепляя и усиливая таким образом действие мембраны.
г) Изготовление рупора. Изображенная на рис. 269 форма рупора имеет то преимущество, что она легко изготовляется и очень хорошо работает, так как не имеет ясно выраженного резонанса. Хорошим материалом для изготовления рупора является вулканизированная фибра в 2 мм толщиной. Для рупора вышиною в 25 см употребляется пластинка, форма и размеры которой указаны на рис. 270. Она сгибается в виде воронки, и края, перекрывающие друг друга, тщательно склепываются. Верхушка воронки спиливается лобзиком, и рупор насаживается на металлическую оправу, которая привинчивается к приспособлению для зажатия мембраны с включением промежуточной прокладки в виде резинового кольца (годится, напр., кольцо от консервной банки).
Рис. 270. Шаблон пластинки из вулканизированной фибры для изготовления рупора.
Если не имеется вулканизированной фибры, можно взять другой материал, например листовую медь, алюминиевый лист или жесть. В случае нужды годится также и картон, который лучше всего сгибать в намоченном виде, при чем края тщательно склеиваются; готовая воронка обматывается бечевкой и просушивается в течение 24 часов.
д) Трансформатор для громкоговорителя. Так как обмотка громкоговорителя обладает очень малым сопротивлением, то доставляемый приемником ток высокого напряжения должен быть трансформирован, прежде чем он попадет в катушку громкоговорителя. Сопротивление первичной катушки трансформатора, который изготовляем согласно данных в главе VI указаний для самостоятельной постройки телефонного трансформатора, должно равняться 1500 омам. Лучше всего употреблять медную проволоку толщиной в 0,15 мм с двойной или одинарной шелковой изоляцией. Всего потребуется около 1400 м проволоки, которая наматывается с помощью машины, изображенной см. стр. 21на рис. 136. На первичную катушку наматывается медная проволока с двойной хлопчатобумажной изоляцией длиной в 60 м и толщиной в 0,6 мм.
Громкоговоритель присоединяется к вторичной катушке трансформатора, между тем как концы первичной катушки соединяют с телефонными клеммами приемника.
е) Работа громкоговорителя. Прежде чем привести в действие громкоговоритель, надо к клеммам К3 и К4 (рис. 267), соединенным с обмоткой маленькой катушки S, подвешенной к слюдяной мембране, присоединить вспомогательную батарею из нескольких аккумуляторных элементов. Напряжение батареи лучше всего отрегулировать с помощью потенциометра так, чтобы громкоговоритель работал с наибольшим эффектом.
Если громкоговоритель передает хорошо и без искажений, но звучит слабо, — рекомендуется насадить на сердечник электромагнита полюсный наконечник большего диаметра и таким образом уменьшить воздушный зазор, в котором подвешена катушка S.
В заключение необходимо указать на то, что работа громкоговорителя с простым детекторным приемником без лампового усилителя вообще невозможна. Только в особо благоприятных случаях комбинация громкоговорителя с детекторным приемником может дать хорошие результаты, но во всяком случае сила звучания будет весьма незначительной. То же самое следует сказать про обыкновенный одноламповый приемник, который позволяет пользоваться громкоговорителем лишь в ближайшем соседстве с отправительной станцией. Для значительных расстояний передача громкоговорителем требует применения усилителя высокой или низкой частоты с одной или несколькими лампами, смотря по расстоянию отправителя.
1) См. также статью инж. В. М. Лебедева в журнале "Друг Радио" № 3 (1925 г.). Прим. ред.
