"Радиолюбитель", №3-4, февраль, 1926 год, стр. 72-73
При пользовании ламповыми радиоприемниками и усилителями получаемые результаты в большой мере зависят от напряжения и силы тока, даваемых питающими лампы источниками электрической энергии, т.-е. аккумуляторами, гальваническими элементами или городской сетью электрического освещения, и, так как величина тока во всех случаях должна более или менее строго соответствовать потребностям обслуживаемых ламп, то ток обычно приходится регулировать или при помощи реостатов, или путем введения в батарею большего или меньшего числа аккумуляторов или элементов и т. п.
Однако, такая регулировка тока, при отсутствии каких-либо измерительных приборов, исключительно на-глаз или наобум, всегда создает опасность перегорания нитей ламп или порчи каких-либо иных приборов, при чем, например, при неудовлетворительном радиоприеме, совершенно не представляется возможным определить, что собственно является виновником этого: радиоприемный ли аппарат или источник электрической энергии.
Сплошь и рядом в неудовлетворительном радиоприеме всецело обвиняют радиоприемник или усилитель, тогда как на деле оказывается, что виновницей является батарея, у которой, например, один из элементов совершенно истощился и не только не дает тока, но оказывает значительное сопротивление для прохождения тока от других соединенных с ним элементов.
И, наоборот, когда во всем обвиняют батарею или аккумуляторы, на деле оказывается, что таковые работают вполне исправно, виноват же исключительно ламповый приемник или усилитель.
Ясно, что для избежания во всех подобных случаях ошибок, каждому радиолюбителю, работающему с лампами, безусловно необходимо иметь какой-либо измерительный прибор, который давал бы возможность хотя приблизительно определить состояние каждого из элементов или аккумуляторов, входящих в состав батареи, а равно и размеры тока, проходящего в той или иной цепи.
Тот или иной измерительный прибор может быть полезен и при зарядке аккумуляторов, при определении качества изоляции в приборах, например, в конденсаторах, катушках самоиндукции и пр., наконец, для определения целости всей намотки катушек трансформаторов, телефонов и т. п.
В зависимости от назначения измерительных приборов, они могут отличаться друг от друга по своей конструкции и размерам и, главное, по своей чувствительности.
В тех случаях, когда требуется лишь узнать, есть ли в цепи ток или нет, а равно и направление этого тока, но безотносительно к его напряжению и силе, обычно применяют так называемые гальваноснопы, отличающиеся более или менее значительной чувствительностью.
Гальваноскоп с особо значительной чувствительностью называется мультипликатором.
Те и другие приборы обычно служат для определения слабых, иногда едва заметных токов и в большинстве случаев применяются лишь при лабораторных работах, в обычной же практике те же самые гальваноскопы или мультипликаторы применяются уже более грубые, а, следовательно, с меньшей чувствительностью, которые называются гальванометрами.
Любой из указанных приборов может служить и как вольтметр, т.-е. для определения напряжения проходящего тока, а равно и как амперметр, — для измерения силы тока, для чего достаточно шкалу прибора разбить на соответствующие деления, сообразно показаниям эталонных, т.-е. образцовых, вольтметров и амперметров.
При разбивке делений на тысячные доли вольта или ампера мы уже будем иметь приборы, носящие названия милливольтметра и миллиамперметра.
Однако, в виду того, что на основании практических данных вольтметр и амперметр должны различаться между собой по размерам их проволочной намотки и, главным образом, по толщине проволоки, применяемой для намотки, то на практике тот и другой прибор строятся уже особо и обычно по несколько иному принципу, гальванометры же и гальваноскопы применяются, как было сказано, лишь для определения присутствия тока, его направления и разве лишь относительной величины.
Если взять один виток проволоки, и, пропуская по нему электрический ток, подвести его к намагниченной стрелке, подвешенной на тонкой нити или помещенной на острие (можно взять обыкновенный компас), то стрелка тотчас же выйдет из своего первоначального, и именно с севера на юг, направления и отклонится на тот или иной угол в одну сторону.
При перемене направления тока в проволочном витке и стрелка отклонится уже в другую сторону.
При этом легко заметить, что ее концы всегда стремятся встать таким образом, что с той стороны витка проволоки, где ток проходит по направлению движения часовой стрелки, если смотреть на эту сторону, оказывается южный конец магнитной стрелки, тогда как с другой стороны, где мы видим ток, проходящий по направлению, обратному движению часовой стрелки, оказывается уже северный конец магнитной стрелки (см. черт. 1).
Чем сильнее будет проходить по проволочному витку электрический ток, тем на больший угол будет происходить и отклонение магнитной стрелки.
На этом принципе и основано устройство простейшего гальваноскопа, при чем для увеличения чувствительности, вместо одного витка проволоки, берут уже спираль, состоящую из нескольких расположенных весьма близко к стрелке витков, самую же стрелку подвешивают на шелковинке.
Само собой понятно, что витки проволоки необходимо располагать таким образом, чтобы они шли по направлению стрелки, с севера на юг, что и является главным неудобством при применении подобных приборов.
Чтобы еще более увеличить чувствительность прибора, берут уже довольно значительное количество возможно более тонкой изолированной проволоки и наматывают ее на полую рамку (см. черт. 2), внутри же рамки на острие помещают магнитную стрелку. Такой прибор и будет носить название мультипликатора.
Чем больше будет намотано и чем ближе витки проволоки будут расположены к стрелке, тем чувствительнее получится прибор. На практике весьма часто применяются приборы, имеющие по нескольку десятков тысяч витков, и чувствительность их такова, что можно заметить присутствие тока (утечку) даже в самых лучших изолирующих материалах.
Если магнитную стрелку поместить не внутри проволочной спирали или намотки, а снаружи, например, поверх витков, то легко заметить, что отклонения стрелки будут происходить уже как раз в обратные стороны и, именно, в ту сторону, куда происходило отклонение, например, южного конца стрелки при помещении ее внутри рамки, при помещении стрелки поверх рамки будет уже отклонятся северный ее конец, и обратно.
На этом основании, чтобы до значительной степени уменьшить воздействие земного магнитизма на стрелку и вместе с тем в еще большей мере увеличить чувствительность прибора, вместо одной берут уже две совершенно одинаковые магнитные стрелки и на некотором расстоянии друг от друга (в зависимости от размеров катушки или рамки) насаживают наглухо на одну общую ось (см. рис. 3), но так, чтобы одинаковые их полюсы были обращены в обратные стороны.
Благодаря этому, обе стрелки одинаково стремятся принять положение с севера на юг, и если бы сила магнитизма у обеих стрелок была одинакова, то ни одна из них не перетянула бы другую, и вся система оставалась бы в равновесии при всяком положении по отношению к магнитным полюсам земли.
Однако, такой точности на практике достигнуть невозможно, и потому, если такую систему стрелок подвесить за середину, т.-е. за конец оси на тонкой шелковой нити, то какая-либо из стрелок всегда будет пересиливать другую, и, в результате, вся система примет определенное положение с севера на юг. Но, конечно, воздействие земного магнитизма будет уже во много десятков и даже сот раз слабее, нежели при одной стрелке.
Такая система стрелок носит название астатической стрелки, и, как понятно из вышесказанного, ее следует помещать в гальваноскопе или мультипликаторе таким образом, чтобы одна стрелка находилась внутри катушки, другая же снаружи, и в этом случае при прохождении тока стрелки будут стремиться повернуться в одну и ту же сторону, т.-е. будут, помогать друг другу, и чувствительность прибора при достаточном количестве обмотки возрастет до чрезвычайности.
На черт. 4 указан обычный лабораторный мультипликатор тина Швейгера.
Он устраивается следующим порядком: на основной доске укрепляют плоскую катушку с возможно более узкой щелью в середине для помещения магнитной стрелки. Вокруг катушки укрепляют две или три медных или деревянных стойки (только отнюдь не железные), соединенные вверху перекладиной, в середину которой ввертывают небольшой регулирующий винт, и к последнему на тонкой некрученой шелковинке подвешивают указанную выше астатическую стрелку так, чтобы одна из ее магнитных стрелок находилась внутри катушки, другая же поверх ее, при чем вполне понятно, весь прибор должен быть установлен так, чтобы стрелка и соединительная ось отнюдь не касались частей катушки.
Между катушкой и верхней стрелкой укрепляют циферблат, на котором в определенном месте намечают нулевое положение, и затем по обе стороны от него разбивают циферблат на те или иные деления.
При пользовании мультипликатором его устанавливают так, чтобы направление витков катушки было как раз с севера на юг, т.-е. совпадало бы с направлением стрелок, и тогда уже включают прибор в цепь для определения присутствия или направления тока, руководствуясь при этом указанными ранее данными в отношении зависимости направления тока и отклонения стрелки в ту или иную сторону.
Так как стрелка, выведенная из того или иного положения, весьма долго качается из стороны в сторону, то для более быстрого ее успокоения рекомендуется все части прибора, включая циферблат и остов катушки, делать из более или менее толстой меди, в которой под влиянием качаний магнитной стрелки возбуждаются так называемые токи Фуко, в значительной степени противодействующие движениям магнитной стрелки и, следовательно, способствующие ее быстрому успокоению.
Для более удобного размещения системы стрелок всего лучше вместо одной катушки сделать две, оставив между ними небольшой промежуток для пропуска стрелок и оси, как то и указано на рисунке. Намотка обеих катушек в этом случае должна производиться в одном направлении и непрерывно.
Указанного здесь типа гальваноскоп и, особенно, мультипликатор, при достаточном количестве витков, например, 1.500—2.000 и более, возможно более тонкой проволоки, например, в 0,1—0,2 мм, настолько чувствительны, что дают вполне достаточные показания при включении в анодную цепь лампы или даже в детекторную цепь обыкновенного детекторного радиоприемника и, следовательно, при соответственной градуировке вполне могут служить как миллиамперы, т.-е. для измерения тысячных долей ампера (для переменных токов они не пригодны).
К сожалению, дать более и менее конкретные указания относительно градуировки шкалы или циферблата (принимая во внимание, ничтожиые размеры токов, для коих предназначаются приборы) абсолютно не представляется возможным, так как степень чувствительности, а, следовательно, и отклонения указательной стрелки, находятся в прямой зависимости: 1) от размеров катушки и особенно близости витков обмотки к стрелке, 2) от числа витков обмотки, 3) от толщины проволоки и ее изоляции (чем тоньше проволока и ее изоляция, тем ближе ложатся виток к витку и тем сильнее они воздействуют на стрелку), 4) от величины стрелки и степени ее намагничения.
Как было уже сказано, градуировку можно произвести, пользуясь показаниями эталонного миллиампера или иного прибора, при отсутствии же такового, о размерах тока можно судить лишь по относительным показаниям стрелки при токах разной силы.
Для менее чувствительных приборов, обычно применяемых на практике, кои будут описаны в дальнейшем, для разметки указательпой шкалы на те или иные деления, будут даны некоторые более или менее определенные указания.
Следует иметь в виду, что гальваноскопы и мультипликаторы, имея большое число витков тонкой проволоки, а, следовательно, и большое сопротивление, могут безопасно для обмотки выдерживать токи довольно больших напряжений (например, от анодной батареи), но относительные показания стрелки можно различать лишь при малой силе тока, что, например, и имеет место в анодной и детекторной цепи, благодаря наличию больших сопротивлений, при более же сильных токах, например, при непосредственном замыкании мультипликатора на одну анодную батарею без всяких сопротивлений, указательная стрелка будет отклоняться почти до своего крайнего положения, т.-е. поперек витков обмотки (на четверть оборота), и в данном случае уловить разницу между двумя сильными токами уже почти не представится возможным.