Н. Б. и С. Р.
Шаровой вариометр в отношении своей формы является наиболее удобным и компактным типом вариометра. Он представляет из себя две шаровых поверхности, расположенных одна внутри другой с помещенными на этих поверхностях обмотками из изолированной проволоки. В электрическом отношении такая форма вариометра также является наиболее выгодной, так как воздушный промежуток между двумя поверхностями может быть сделан минимальным, что дает возможность получать наибольшую взаимоиндукцию между подвижной и неподвижной обмотками вариометра и тем самым получать наибольший диапазон изменения самоиндукции вариометра.
Обычно наибольшую трудность при изготовлении шарового вариометра представляет конструктивное выполнение его шаровых поверхностей, поэтому в настоящей статье мы приводим простой способ их изготовления, оставляя в стороне расчет самоиндукции такового вариометра и указания его размеров, которые могут быть взяты по желанию любыми.
Черт. 1.
Как подвижная, вращающаяся часть вариометра (ротор), так и его неподвижная часть, (статор) изготовляются совершенно одинаковым способом и отличаются друг от друга лишь размерами своих диаметров. Если мы обозначим диаметр внешнего шара — статора вариометра, который нам желательно изготовить через Д, то диаметр внутреннего шара — ротор должен быть взят меньшим, чтобы получился воздушный зазор (люфт) между указанными шарами. Обычно диаметр ротора, обозначим его через d, приходится брать приблизительно на 6 мм меньше Д, так что d = Д — 6 (мм.) Применим при изготовлении вариометра так. назыв. корзиночную (баскетную) обмотку, которая перед обычной обмоткой имеет то преимущество, что является без'емкостной, т.-е. обладающей небольшой собственной распределенной емкостью. Для помещения обмоток вариометра нам придется вырезать из плотного картона или пресшпана 4 круга, два из них радиусом R, для помещения на них обмотки статора, и два круга радиусом r — для роторной обмотки. (Все размеры в миллиметрах).
Радиус круга R находится из выражения:
а радиус малого круга из выражения:
На черт. 1 изображен один из таких кругов с вычерченными на нем частями сферических секторов (жирной чертой), по которой круг надрезается ножницами. В надрезы помешается обмотка, причем наматываемая проволока последовательно обходит секторы то с одной, то с другой стороны круга. Число секторов должно быть взято нечетным, например, 7, 9, 11 и т. д. Рекомендуем брать семь секторов, как изображено на нашем чертеже, так как при этом числе их получается при намотке достаточно ровные полушария. Шаровая поверхность получается из круга при сближении секторов между собой во время наложения на них обмотки, причем следят за тем, чтобы расстояние между двумя соседними секторами было одинаковое по всей их длине. Кроме того, расстояние это должно быть таково, чтобы в нем свободно помещалась проволока обмотки, обычно оно берется равным 1—2 мм.
Теперь укажем, как нужно вычерчивать упомянутые выше секторы.
Задавшись величиной диаметра Д статора конструируемого вариометра, с числом секторов, которые обозначим через N, вычислим величину хорды K, принимая ее равной дуге с радиусом R, ограниченной сектором. Величину K вычисляем из выражения:
Вычислив величину K, переходим к следующему графическому построению. Проводим на листе бумаги горизонтальную черту на которой откладываем отрезок АО равный радиусу круга R. Далее у конца отрезка в точке A восстанавливаем перпендикуляр, на который откладываем величину К/2. Затем циркулем вычерчиваем четверть окружности радиусом К/2, приняв за центр основание перпендикуляра К/2, т.-е. точку A.
Черт. 2.
Вычерченную четверть окружности делим на 9 частей по 10° каждая, что легко сделать воспользовавшись транспортиром. После этого следует разделить на такое же число частей весь отрезок АО. Для этой цели можно воспользоваться следующим способом: проводим под некоторым углом (любым) линию AB, на которой от точки A откладываем 9 частей любой величины, положим по 10 мм. каждая. Соединяем далее точку O и B и проводим ряд линий, параллельных OB по числу делений, до пересечения с линией AO. В результате этого, отрезок AO окажется разделенным на 9 равных частей. Затем находим точки кривой БО, представляющей из себя синусоиду. Точки этой кривой лежат на пересечении перпендикуляров восстановленных на отрезке AO в девяти точках и линий, проведенных паралельно отрезку AO через точки, полученные в результате деления четверти окружн. радиуса К/2 на 9 частей. Соединяя найденные точки плавной кривой от руки или по лекалу вычерчиваем кривую БО. Следует все ординаты полученной кривой уменьшить на 2 мм, как показано пунктиром, и по этому пунктиру и чертам вырезать из картона фигуру АВО с небольшим кружком около точки O. Эта фигура будет служить лекалом для вычерчивания секторов на кругах, предназначенных для шаровой поверхности вариометра.
Для этой цели окружность круга радиуса R или r делим на семь равных частей по числу секторов, что довольно скоро можно проделать, подбирая несколько раз необходимый раствор ножек циркуля. Разделив окружность на семь частей, проводим из центра круга семь радиусов, соединяющих полученные точки. Затем берем вырезанное из картона лекало и в точку О его вставляем булавку, помещаемую далее в центр картонного круга.
Теперь, вращая лекало вокруг оси, которой служит булавка, помещаем его так, чтобы линия OA совпала с одним из семи радиусов круга и вычерчивают карандашем по лекалу кривую BO, служащую одной стороной сектора. Поочередно вычерчиваются далее части секторов и на остальных радиусах. Перевернув затем лекало нижней стороной вверх, вычерчиваем вторые стороны секторов. Так как обмотка вариометра начинается не с самого центра картонного круга, то нужно оставить часть его свободной от обмотки, причем величина этой части не должна быть взята слишком малой, что могло бы уменьшить прочность картонного круга. Из круга следует вырезать по вычерченным кривым заштрихованную его часть. При наложении обмотки на картонные основания необходимо проверить получается ли шаровая поверхность нужного нам диаметра, для чего в куске картона вырезают круг диаметра Д или d, который удаляется, а полученное в картоне кольцо надевается на сближенные между собой обматываемые секторы. Таким образом можно придать картонному основанию с обмоткой шаровую поверхность необходимого диаметра.
Черт. 3.
Укажем, что полушария статора и ротора наматываются таким образом, что если на одно из полушарий напр. статора обмотка была наложена положим в направлении часовой стрелки, то на другом полушарии его она должна быть намотана в обратном направлении, т. е. против часовой стрелки.
После соединения между собой обеих половин обмоток, — конец обмотки одного полушария с началом обмотки второго полушария — сложив оба полушария вместе так, что образуется шар, мы получим общую обмотку статора (тоже и для ротора) причем окажется, что все витки ее сделаны в одном направлении. Для соединения между собой полушарий следует припустить по 5 мм. для склейки, увеличив на эту величину радиус кругов R и r перед тем, как приступить к их вырезыванию. Обмотки на полушариях не доводятся до края секторов приблизительно на 5—7 мм. для того, чтобы осталось место для помещения оси ротора.
Наложив два соединенные полушария так, чтобы одно находило на другое на указанную выше величину в 5 миллим., их склеивают столярным клеем и для большей прочности обклеивают затем место соединения полоской картона, шириной в 10 мм., как это видно из черт. 3, изображающего готовый вариометр.
Ось ротора делается деревянной (черт. 4) — ротор к ней приклеивается наглухо клеем, а в статоре для выхода ее устраивается соответствующее отверстие. Соединения обмоток статора и ротора между собой устраиваются либо гибким шнуром, либо так, как указано в сборнике "Радио" за октябрь с. г. в статье "соединение подвижных катушек вариометров без шнуров" М. А. Боголепова.
Черт. 4.
Понятно, что сперва склеивают ротор и укрепляют в нем его ось, выводят наружу концы его обмотки, а затем, окружая ротор полушариями статора, заделывают последний, производя далее соединения обеих обмоток.
Для монтажа вариометра в приемнике к нему приделываются латунные лапки, которые могут быть укреплены на картонном ободке вариометра.