Д. С. Рязанцев.
В практике радиолюбителя, особенно любителя дальнего приема, волномер, по возможности точный, совершенно необходим. Наши любительские волномеры обычно не вполне отвечают своему назначению, не отличаясь большой точностью измерений. И, пожалуй, только волномер Нумана ввиду простоты конструкции и точности работы может удовлетворить радиолюбителя.
В настоящей статье описывается конструкция любительского волномера Нумана, который при правильной постройке даст точность измерений в тех пределах, которые может потребовать от него любительская практика1.
На рис 1 изображена принципиальная схема этого волномера. Как мы видим, он представляет собой простейший негадинный приемник с двухсеточной лампой, в котором отсутствуют лишь зажимы антенны и земли.
Конденсатор переменной емкости является наиболее ответственной частью этого волномера, как и всякого другого. Чтобы была возможна точная градуировка волномера, весьма желательно применять прямочастотный конденсатор. К сожалению, имеющиеся в настоящее время у нас на рынке прямочастотные конденсаторы часто не удовлетворяют предъявленным к ним требованиям. Не всегда удовлетворительны и штамповка и укрепление пластин, подвижная часть конденсатора имеет качание в оси, что влияет на точность измерения. Прямочастотные конденсаторы выпускаются у нас мастерской «Металлист», заводами «Мэмза» и «Украинрадио». Наименее удачны конденсаторы завода «Украинрадио», их пластины очень неровны, и градуировка волномера получается не в виде прямой, а в виде кривой и даже извилистой линии, что, конечно, во много раз понижает точность градуировки. Емкость конденсатора для перекрытия диапазона лучше взять как можно больше (чтобы обойтись с малым числом катушек). У нас в продаже редко попадаются прямочастотные конденсаторы емкостью больше 500 см. Во всяком случае следует брать емкость наибольшую из всех имеющихся. Конденсатор полезно снабдить хорошим верньером для большей точности и удобства измерений. На панели около ручки должен быть по возможности более точный указатель градусов шкалы конденсатора.
Катушка L1 сменная, взята обычная, сотовой намотки, монтируется на обыкновенной штепсельной вилке или на специальной колодке, по возможности жестче. Намотка производится на твердом каркасе, например на изогнутой полоске граммофонной пластинки (вырезанная полоска размягчается в горячей воде, после чего она принимает любую форму). Сверху и с боков катушка обмазывается шеллаком для защиты от сырости и механических повреждений, а сверху обертывается полоской целлулоида хотя бы из старой киноленты. Жесткая намотка устраняет опасность изменения градуировки при изменении формы катушки (эта опасность всегда существует при намотке без каркаса).
Набор катушек для перекрытия радиовещательного диапазона берется смотря по максимальной емкости переменного конденсатора. Ниже мы приводим данные самоиндукции и длины волн стандартных сотовых катушек с различным числом витков. Внутренний диаметр всех катушек 50 мм. Ширина намотки 25 мм. По этой таблице любитель сам сумеет выбрать себе набор катушек, смотря по имеющемуся конденсатору и желательному диапазону волномера.
| Число витков |
Самоиндукция в см. |
Собствен. длина волны. |
Длина волны с конденс. в 500 см. |
Длина волны с конденс. в 1000 см. |
| 35 | 80 000 | 92 | 400 | 560 |
| 50 | 140 000 | 145 | 520 | 750 |
| 75 | 300 000 | 200 | 900 | 1 200 |
| 100 | 550 000 | 250 | 1 000 | 1 500 |
| 125 | 850 000 | 300 | 1 350 | 1 800 |
| 150 | 1 260 000 | 340 | 1 750 | 2 300 |
| 200 | 2 200 000 | 400 | 2 000 | 2 800 |
В волномере применен обычный гридлик. Надо сказать, что в большинстве случаев отсутствие утечки R1 (вследствие неизбежной утечки между гнездами ламп) не оказывает никакого влияния на работу волномера. Конденсатор утечки С2 берется обычного типа в 150—200 см.
Реостат накала (R2) взят в 25 ом завода «Радио». Применение реостата с более плавной регулировкой не дало заметных преимуществ.
Ламповая панель. Наиболее удобной для монтажа является панель треста «Электросвязь» с наружными выводами, что дает возможность весь монтаж производить сверху панели.
На накал требуется от 2,5 до 3,2 вольта, смотря по свойствам лампы, а на анод 5—10 вольт. Особенно необходимо, чтобы напряжение накала было все время одинаково, т. е. чтобы батарея не «садилась». Наиболее подходящим будет питание накала от аккумуляторов, как дающих более постоянное напряжение и силу тока. Ниже будет подробно сказано о регулировке накала.
Волномер монтируется на угловой панели из сухого лакированного дерева или фанеры. Размеры вертикальной панели 28 × 15 см; горизонтальной 28 × 18 см. Гнезда для катушки монтируются на специалъной колодочке, соединяемой мягкий шнуром с двумя клеммами волномера. Очень удобно применять колодочки от держателей завода «Мэмза», имеющихся в большом количестве на рынке среди «радиохлама». Для устойчивости такую колодочку следует укрепить на деревянной подставке. Подобный монтаж катушки дает возможность свободно манипулировать волномером, не сдвигая его с места, а, лишь перемещая колодку с катушкой.
Гнезда (или клеммы) катушки, питания и контакты для укрепления конденсатора утечки монтируются на маленьких вертикальных панельках, укрепленных сбоку, как видно из монтажной схемы (рис. 3) и фотографии. Все соединения делаются толстым голым проводом по возможности короче и жестче. Для случаев работы без телефона, у одного из гнезд укрепляется штепсельная ножка для замыкания гнезд. Для устранения посторонних емкостных влияний вертикальная панель волномера имеет экран из станиоля или тонкой листовой латуни. Экран изолирован от конденсатора пластинкой какого-либо изолятора и заземлен при помощи клеммы «З» (см. монтажную схему рис. 3).
Наиболее точно можно проградуировать волномер по другому, уже выверенному волномеру-эталону. Для этого приготовляют лист миллиметровой бумаги, отложив на нем внизу по горизонтальной оси деления шкалы конденсатора измеряемого волнометра. Затем, вставив катушки, телефон и включив батареи, вращают реостат до появления собственных колебаний, что узнается по мягкому щелчку в телефоне. Получив устойчивые собственные колебания (не следует только доводить волномер до звуковой генерации), измеряют напряжение на зажимах нити при помощи вольтметра. Напряжения записывают и затем при работе волномера все время придерживаются этой записи, так как изменение накала, сильно отзывается на градуировке волномера. Если вольтметра нет, и напряжение накала не изменяется, что бывает при хороших аккумуляторах, то можно просто отметить положение ползунка реостата. Установив накал, подносят катушку градуируемого волномера на расстояние в 5—10 см к катушке волнометра-эталона. Ставят указатель градуированного волномера на целые градусы шкалы (начиная от 0°), и вращают ручку волномера-эталона, пока в телефоне не будет услышан щелчок. Если мы услышим при вращении конденсатора в телефоне 2 щелчка (на разных делениях шкал), то это значит, что расстояние между катушками мало. Тогда катушки раздвигаются до тех пор, пока в телефоне оба щелчка не сольются в один. Этот щелчок соответствует положению резонанса обоих контуров. Тогда по вертикальной оси откладывают показание волномера-эталона (в метрах или килоциклах) и против соответствующих точек горизонтальной оси (градусы конденсатора измеряемого волномера) наносят точки графика. Затем, получив несколько точек на обеих осях, строим график. После этого следует проверить правильность проведенной прямой по показаниям прибора на разных делениях шкалы; поверку следует производить так. Ставим ручку конденсатора измеряемого волномера, скажем, на 61° и находим по графику соответствующую этому положению конденсатора частоту (в случае градуировки в килоциклах) или длину волны (градуировка в метрах). Предположим, что у нас получилось 970 килоциклов. Ставим тогда указатель волномера-эталона на 970 килоциклов, и у нас, если градуировка верна, как раз в этом положении в телефоне должен получиться щелчок, соответствующий резонансу обоих контуров. Такую проверку надо проделать несколько раз, пока не будет твердой уверенности в правильности градуировки. Само собой разумеется, что градуировка каждой катушки производится отдельно и ее график вычерчивается на отдельном листе.
Любитель, не располагающий волномером-эталоном, может отградуировать свой волномер по волнам заграничных станций, которые в большинстве случаев достаточно точны для градуировки волномера. Лучше всего градуировать волномер по шведским и германским станциям, так как они наиболее точно держат свою волну. Градуировку по союзным, польским и финским станциям делать не следует, так как их волны часто «прогуливаются». Градуировка при помощи волн заграничных станций отличается тем, что телефон вставляется в гнезда регенеративного приемника, гнезда волномера замыкаются накоротко, а катушка индуктивно связывается с контуром приемника (схема рис. 2). Приемник настраивается на какую-либо станцию, волна которой известна, и затем, не изменяя настройки приемника, ручку волномера начинают вращать до момента щелчка (во время которого слышимость принимаемой станции пропадает) и отмечают деление волномера при щелчке. Приняв таким образом несколько станций, строят график, основываясь на показаниях волномера и на длинах волн станций. В результате получается градуировка, изображенная на рис. 4. Катушка волномера должна все время находиться в одном положении относительно катушек контура, иначе выйдет ошибка в измерении. Если собственные колебания волномера создадут в телефоне приемника легкий свист, мешающий настройке на станцию, то лучше всего на это время волномер выключить, хотя бы отсоединив какой-либо провод питания. Чтобы сохранить постоянство накала, во время работы накал лампы не следует выключать реостатом, а прямо выдергиванием одной из ножек или специальным выключателем.
Работа с волномером в общем является как бы повторением процесса градуировки. Для определения принятой станции на ламповом приемнике закорачивают телефонные гнезда волномера, связывают индуктивно катушку волномера с катушкой приемника и находят положение «щелчка» на шкале волномера, после чего по уже построенному графику нетрудно определить волну. В случае градуировки детекторного приемника телефон вставляется в гнезда волномера, и явление щелчка наблюдают в самом волномере. Таким же образом можно определить длину волны любого колебательного контура.
Результаты. Как уже говорилось в начале статьи, волномер дает достаточную точность измерений. Построенный, как здесь указано, он должен дать точность измерений до 0,3 метра. Для устранения емкостных влияний полезно заключить волномер в ящик, экранированный станиолем.
В заключение нужно сказать, что чем аккуратнее и жестче собран волномер, тем большую точность измерения можно от него получить.
1 Теория волномера Нумана изложена в ст. Н. Изюмова в № 5 журнала «Радио всем».