Любитель, приступивший к работам с ламповыми схемами, неприятно сталкивается с вопросом о питании ламп — о питании накала и анодной цепи. В самом деле, батарея накала — 4 вольтовый аккумулятор — недоступен по своей цене среднему любителю и, кроме того, требует хлопотливого обслуживания в виде частой зарядки, ухода за электролитом и проч. Появившиеся в продаже лампы с пониженной энергией накала (с торированной нитью) не дают выхода из положения, так как эти "микролампы" дороже обычных, требуют весьма осторожного обращения (не терпят перекала) и, кроме всего этого, необходимая для их питания батарея сухих или "мокрых" элементов стоит довольно дорого, не отличаясь долговечностью. То же самое можно сказать про анодную батарею, батарею "высокого напряжения".
После всех этих грустных мыслей многим любителям, вероятно, пришел в голову вопрос: нельзя ли воспользоваться для питания ламп осветительным "городским" током, током, накаливающим наши осветительные лампы?
Оказывается, в некоторых случаях это возможно, и мы сейчас займемся выяснением этих возможностей.
В зависимости от типа осветительной установки, могут представиться следующие случаи:
Питание от сети переменного тока:
а) питание накала,
б) питание анодной цепи и
в) полное питание (т.-е. питание и накала и анод. цепи).
Питание от сети постоянного тока,
а) питание накала,
б) питание анодной цепи и
в) полное питание.
Сначала займемся вопросом, наиболее интересующим московских любителей — о питании накала от переменного тока, так как в московской осветительной сети имеем переменный ток с напряжением в 110—120 вольт и частотой — 50 периодов в секунду.
Как известно, нить лампы начинает излучать электроны благодаря тому, что она накалена до высокой температуры. Поток электронов, попадающих на анод, и, следовательно, ток в анодной цепи зависят:
1. от температуры нити и
2. от напряжения на аноде и сетке
Если мы нить лампы накалим каким-нибудь способом переменным током, то, как это нетрудно понять, ее температура будет меняться, а именно — нить будет немного охлаждаться — 50 раз в секунду, соответственно тем моментам, когда питающий ток равен нулю при переходе от положительного значения к отрицательному. Мы говорим, что нить только немного охлаждается, потому что за тот короткий момент, когда ток равен нулю, она не успевает окончательно охладиться ("тепловая инерция"). Именно поэтому наши осветительные лампы не мигают 50 раз в секунду, как этого можно было бы ожидать, а дают ровный свет.
Напряжение на концах нити, соответственно изменениям тока, тоже меняется, в связи с чем меняется и напряжение между анодом и нитью.
Эти два обстоятельства — периодическое охлаждение нити и, особенно, изменение напряжения на ее концах, вызывают, согласно вышесказанному, периодические колебания величины электронного потока и вместо постоянного тока (при отсутствии сигнала), мы в анодной цепи получим пульсирующий ток (см. рис. 1 справа). Если теперь в анодную цепь включить телефон, то мы услышим низкий тон, гудение, соответствующее пульсации анодного тока. Это гудение, понятно, сильно мешает при приеме, и нашей задачей является освобождение от этих мешающих шумов. Это в большой степени удается в одноламповой схеме, изображенной на рис. 2.
Здесь Ба — анодная батарея 80 вольт, Рн — реостат накала с сопротивлением в 12 ом, C1, C2 — конденсаторы постоянной емкости в 0,01 — до 1 µF, Тр — звонковый трансформатор "Гном”. Звонковый трансформатор лучше всего купить, так как стоит он недорого; в крайнем случае его можно будет сделать по описанию, которое будет предложено в одном из следующих номеров. Соединения производятся следующим образом:
Нить накала присоединяется через реостат Рн к двум крайним клеммам 1 и 3 трансформатора; у этих клемм обычно имеются надписи "3v" и "8v". Средняя клемма 2 соединяется с двумя проводами, идущими от конденсаторов C1 и C2; другие два провода этих конденсаторов соединяются с клеммами 1 и 3. Провода, идущие от (—) батареи Ба и от катушки настройки присоединяются к средней клемме 2. Две клеммы первичной обмотки трансформатора (с надписью "120v") включаются посредством штепселя в осветительную сеть.
Эта схема дает прием, почти свободный от мешающих шумов. Гудение слышно слабо и при сильном приеме почти незаметно. Прием получается еще чище, если дать обратную связь.
Нужно помннть, что напряжение на крайних клеммах трансформатора (1,3) равно 8 вольтам, в виду чего реостат накала обязательно должен иметь 12 ом сопротивления, и выводить его совсем нельзя, а нужно остановиться в таком положении, когда накал достигнет нормальной величины (судить по яркости). Избежать последнего неудобства с реостатом можно, если применить схему рис. 3. Здесь нить приключается через реостат к клеммам 2 и 3, дающими напряжение 5 вольт. К этим же клеммам присоединяются концы конденсаторов C1 и C2 и потенциометр П сопротивлением 200—400 ом. Другие два конца конденсаторов C1 и C2, провод от катушки настройки и провод от Ба соединяются вместе с движком Д потенциометра.
При работе с этой схемой находят движком Д такое положение на потенциометре, при котором пропадает гудение в телефоне.
Потенциометр может быть любой конструкции, годится также потенциометр с графитовым сопротивлением в 400 ом, описанный в №8 "Радиолюбителя" 1924.
Можно обойтись без настоящего потенциометра, сделав так: наматывают на палочку или дощечку 6 метров никкелиновой или реотановой проволоки, диаметром 0,1 мм. так, чтобы витки не касались друг друга. Концы проволоки присоединяются к клеммам 2 и 3; провода, которые мы раньше соединяли с движком Д, теперь соединяются вместе в точке 4, и от них берется гибкий проводничек которым, касаясь намотанной на дощечку никкелиновой проволоки, находим положение, не дающее шума в телефоне при работе лампы. В этом положении (приблизительно около середины) проводничек закрепляется.
Эта схема немного неудобна тем, что требует изготовления потенциометра, и еще тем, что иные трансформаторы не дают между клеммами 2 и 3 необходимого для накала напряжения, что случается, правда, очень редко.
Более простая, но менее надежная, схема изображена на рис. 4.
Здесь Rв — поглощающее сопротивление, величина которого зависит от тока, необходимого для накала нити. Величину этого сопротивления можно определить по закону Ома. Если обозначим: Jн — ток, необходимый для накала нити, E — напряжение сети, Rв — неизвестное сопротивление, r — сопротивление нити лампы в накаленном состоянии, тогда имеем:
откуда определяется:
Например, у вас лампа, требующая 0,65 ампер, при 4-х вольтах, тогда сопротивление нити лампы в горячем состоянии будет:
Поглощающее сопротивление определяется:
или, округляя, = 179 омов.
Это сопротивление можно сделать из никкелиновой проволоки диаметром 0,3 мм.
Эта схема требует очень осторожного обращения, так как про недосмотре легко пережечь лампу.
Все остальные детали имеют такие же величины, как в предыдущих схемах.
При работе о этой схемой нужно в антенну включить надежный конденсатор емкостью около 0,1 µF. Этот конденсатор С3 предохраняет от заземления осветительной сети.
Некоторое видоизменение этой схемы изображено на рис. 5. Здесь поглощающее сопротивление Л устроено из обычных ламп накаливания, соединенных параллельно. Подбирают такие лампы, чтобы общий ток, проходящий через них, был бы равен току, необходимому для накала нити. Расчеты значительно облегчит нижеследующая таблица, дающая ток, проходящий через лампы накаливания ходовых размеров:
| Число свечей |
При 220 вольт. |
При 110 вольт. |
| 16 | 0,08 амп. | 0,16 амп. |
| 25 | 0,12 „ | 0,25 „ |
| 32 | 0,16 „ | 0,32 „ |
| 50 | 0,25 „ | 0,5 „ |
| 100 | 0,5 „ | 1 „ |
| Число свечей |
При 220 вольт. |
При 110 вольт. |
| 16 | 0,25 амп. | 0,5 амп. |
| 25 | 0,38 „ | 0,77 „ |
| 32 | 0,5 „ | 1,0 „ |
| 50 | 0,77 „ | 1,5 „ |
| 100 | 1,5 „ | 3,0 „ |
Например, если нам для накала нужно иметь 0,65 амп., то при 110—120 в., и экономических лампах нам нужно соединить параллельно 1 лампу в 50 свечей и 1 в 16 свечей. Как видно из таблицы, такая комбинация нам даст
т. е. почти то, что надо. Более тонкую регулировку производят реостатом накала.
Здесь также, как в предыдущей схеме, надо включить в антенну предохранительный конденсатор С3.
Надо указать, что во всех вышеприведенных схемах большую роль в избавлении от шумов играет величина накала. Нередко небольшим изменением накала в ту или другую сторону можно свести на нет возникаюший шум (гудение).
Поэтому лучше употреблять схему с трансформатором (рис. 2), так как она, кроме общей надежности действия, имеет еще при хорошем реостате в 12 ом — широкую регулировку накала.
Как уже упоминалось раньше, во всех этих схемах весьма желательно иметь обратную связь, так как тогда шумов значительно меньше, а при генерации — их и следа нет, что важно при приеме дальних незатухающих телеграфных станций.
Более сложные, но и более надежные схемы, а также питание многоламповых схем будут даны в следующих номерах.
Лаборатория журнала "Радиолюбитель".