А. Боровик
Большинство наших провинциальных радиолюбителей пользуются в качестве источников питания для своих приемников и усилителей кислотными или (реже) щелочными аккумуляторами, которые для нормальной работы требуют соответствующего ухода. Хотя этот уход довольно несложен (главное — своевременная и правильная их зарядка), но условия его часто бывают совершенно ненормальны. Целая сеть постоянно дающих короткие замыкания проводов на столе и стене, вечно нарушающиеся соединения, короткие замыкания (гибельные для кислотных аккумуляторов) и прочие прелести, — все это часто бывает в любительских «установках» для зарядки аккумуляторов. Все эти недоразумения можно легко устранить, если правильно и рационально выполнить подводку питания к аккумуляторам и приемнику. Для этого надо сделать зарядный щит, где скомбинированы все нужные при зарядке детали, и обеспечить такие условия, чтобы сама зарядка производилась правильно и наиболее удобно. Одна из таких конструкций зарядных щитов и предлагается вниманию читателей журнала.
На рис. 1 приведена принципиальная схема зарядного щита. Клеммы 1—2 служат для подводки тока от сети, Пр — плавкие предохранители, B1 и В2 — выключатели, Л1 и Л2 — лампочки накаливания (ламповые реостаты), A1 и А2 — автоматические выключатели, П1, П2 и П3 — переключатели; клеммы 3—10 для подводки проводов от аккумуляторов и приемника, причем к клеммам 3—4 и 9—10 подводятся провода от аккумуляторов, а к клеммам 5—6 и 7—8 включаются шнуры питания приемника.
Разберем схему прохождения тока по щитку, если переключатели стоят так, как показано на рис. 1. Ток идет от клеммы 2 через правый плавкий предохранитель, проходит по правому ползунку переключателя П1 через контакт 3 и выключатель В1, идет через ламповый реостат Л1 и входит по правому проводу в автомат А1. Выходя из автомата по правому же нижнему проводу, ток идет через контакт 4 переключателя П2, его правый ползунок и через клемму 4 входит в заряжаемый аккумулятор. Пройдя через него, ток выходит через клемму 3, левый ползунок переключателя П2, контакт 2, входит в автомат А1, по левому нижнему проводу, выходит из него по левому же верхнему проводу, проходит через контакт 1 переключателя П1, его левый ползунок, левый плавкий предохранитель и через клемму 1 выходит в сеть.
Когда аккумулятор (например накала) достаточно заряжен, то зарядку прекращают разрывая цепь включателем В1; переключатели П1 и П3 ставят первый на контакт 2 и 4, а второй на контакты 1 и 3. Тогда (как видно из схемы) будет заряжаться другой (анодный) аккумулятор. Когда же и этот аккумулятор заряжен достаточно, то так же разрывают зарядную цепь выключателем В2. Затем переключатели П2 и П3 ставят первый, на контакты 1 и 3, а второй — на контакты 2 и 4. Тогда, как видно из рисунка, заряженные аккумуляторы будут присоединены к приемнику или усилителю, провода от которого подводятся к клеммам 5—6 и 7—8.
В большинстве случаев аккумуляторы накала и анода (имеющие разную емкость и работающие в разных условиях) приходится заряжать не одновременно, а врозь. Поэтому и удобно иметь переключатель П1, при помощи которого напряжение сети подается в зарядную цепь того или другого из аккумуляторов. Для того, чтобы в случае необходимости иметь возможность вести одновременно зарядку обоих аккумуляторов, можно расположить обе пары контактов переключателя так, чтобы левый ползунок мог бы одновременно перекрывать оба контакта 1 и 2, а правый оба контакта 3 и 4. Можно также вовсе обойтись без переключателя П1 и соединить сеть через предохранители непосредственно c точками 1, 2, 3 и 4 — отрицательный полюс с точками 1 и 2, а положительный — с точками 3 и 4.
Пр — плавкие предохранители, которые подбираются в зависимости от силы зарядного тока. На описываемом щитке поставлены предохранители ГЭТа, которые смонтированы на фарфоровой подставке и допускают их быструю смену в случае перегорания. Если же любитель не сможет их достать, то, конечно, их можно заменить плавкими предохранителями любой конструкции (фабричными или самодельными). Самое главное лишь то, чтобы они пропускали требуемый ток не плавясь, а при заметном повышении силы тока сразу бы перегорали, и вместе с тем были бы удобны для замены.
Выключатели В1 и В2 и ламповые патроны — обыкновенные, употребляющиеся в электропроводке. Патроны лучше брать так наз. потолочные или иллюминационные, так как их укрепление на панели очень просто. В том случае, когда таких патронов нельзя достать — их можно заменить обыкновенными патронами, прорезав для их концов отверстия в щите и закрепив их там. Точно так же, когда не найдется обычных выключателей, их можно заменить любым другим типом выключателей.
П1, П2, П3 представляют собой двухполюсные выключатели, которые могут быть практически выполнены различными способами: а виде джека, сдвоенных ползунков, рубильника, штепсельных вилок и т. п. В описываемом щитке поставлен последний тип переключателей, а именно двухполюсные штепсельные вилки, которые могут включаться в две пары гнезд. Эта конструкция применена в целях максимальней дешевизны, но если любитель располагает другими видами переключателей, то он с тем же успехом может применить и их.
Цифрами 1—10 на рис. 1 обозначены клеммы, к которым присоединяются проводники. Если же расход на клеммы не желателен, то можно поставить гнезда, что много дешевле, или употребить контакты, которые привинчиваются головками внутрь щитка, и под их гайка поджимаются проводники.
Буквами и А1 и А2 на рис. 1 показаны автоматические выключатели, об устройстве и работе которых мы поговорим более подробно, так как они являются «сердцем» зарядного щита.
На рис. 2 схематически показано устройство автомата. К клеммам 1—2 приключается сеть c ламповым реостатом, к клеммам 3—4 включается аккумулятор, Э — катушка с железным сердечником, Я — якорь из стальной пружинки, X — стойка с пружинкой, Y и Z — стойки с регулирующими винтами. Когда в цепи нет тока, то якорь должен касаться регулирующего винта Z (рис. 2b). Когда ток пойдет по обмотке электромагнита Э, то его сердечник притянет якорь и он коснется уже винта Y, автоматически этим самым включив заряжаемый аккумулятор в цепь зарядного тока (рис. 2а). Когда аккумулятор будет достаточно заряжен, то зарядку прерывают разрывом цепи зарядного тока. Тогда якорь опять отойдет в прежнее положение. Часто, особенно в провинции, электростанция внезапно выключает ток на некоторое время. Если это случится в отсутствие лица, производящего зарядку, то включенный в сеть аккумулятор начнет разряжаться на нее через зарядное сопротивление. Во избежание этого надо устроить так, чтобы аккумулятор при падении напряжения в сети автоматически выключался из нее. Эту задачу н выполняет автомат. Действительно, если в зарядной цепи ток упадет до нуля, то электромагнит перестанет притягивать якорь, который мгновенно вернется в прежнее положение (рис. 2b), и аккумулятор будет отключен от сети. По возобновлении подачи тока, электромагнит опять притянет якорь и зарядка автоматически возобновится 1.
Стоимость зарядного щитка может колебаться в зависимости от того, какие . детали будут употреблены для его устройства. На описываемый щит были употреблены следующие детали и материалы.
1) 2 ламповых патрона по 56 коп. .... 1 р. 12 к. 2) 1 фарфоровый щиток с предохранителями .... 64 к. 3) 2 выключателя завода «Карболит» по 33 коп .... 66 к. 4) 3 двухполюсных вилки того же завода
по 20 коп..... 60 к. 5) 10 клемм обыкновенных по 17 коп. .... 1 р. 70 к. 6) 12 гнезд телефонных по 11 к. .... 1 р. 32 к. 7) 14 контактов без упора по 6 к. .... 84 к. 8) 0,5 метра мягкого двойного шнура .... 10 к. 9) 3 метра изолированного провода
для монтажа.... 12 к. 10) 50 грамм проволоки ПБД 0,2 .... 60 к. 11) 80 грамм проволоки ПБД 0,5 .... 40 к. Итого .... 8 р. —
Конструкция автоматов очень проста и изготовление их не составляет большого труда. Для щитка, как уже упоминалось, их надо сделать два: один для зарядки анодного аккумулятора и другой для зарядки аккумулятора накала. Два автомата взяты по той причине, что одним трудно обслужить два различных по емкости аккумулятора и вот почему. Так как для зарядки аккумулятора накала нужен ток довольно большой силы, то и обмотку катушки автомата надо будет сделать из довольно толстого провода и, следовательно, с небольшим числом витков (иначе она будет сильно греться и даже может сгореть). Если эту же катушку включить в цепь зарядного тока анодного аккумулятора, то (там как зарядка производится через ламповый реостат большего сопротивления), пружина не притянется сердечником автомата по той причине, что ток, проходящий по катушке, будет слишком мал.
На рис. 3 показаны детали автомата. Фиг. 1 и 3 этого рисунка — катушка, на которую мотается обмотка. Она склеивается из картона или пресшпана по размерам, указанным на рисунке, и пропитывается парафином или шеллаком. Катушек надо склеить две. Затем в катушках надо сделать по два отверстия (их лучше сделать на одной стороне катушки). Когда катушки готовы, приступают к намотке: кусок мягкого шнура в 10—15 см припаивают к одному концу обмоточного провода. Затем свободный конец мягкого шнура связывают ниткой и протаскивают изнутри катушки в то отверстие, которое ближе к середине катушки. Затем этим же мягким шнуром нужно сделать 2—3 оборота на катушке и продолжать мотать уже обмоточной проволокой (место спая надо изолировать бумагой и покрыть шеллачным лаком). Мотать надо по возможности ровно и через каждые 5—6 слоев класть прокладки из парафинированной бумаги. Окончив намотку, отрезают проволоку (катушку надо намотать почти до краев) и припаивают второй кусочек мягкого шнура, которым делаем 1—2 оборота; конец шнура продевается во второе отверстие и выводится наружу. Затем катушка оклеивается полоской парафинированной бумаги, а поверх обертывается полоской дермантина, которая придаст катушке приличный вид и предохранит ее от повреждений. Вторая катушка для другого автомата мотается точно так же, как и первая.
Когда катушки готовы, к ним подбираются сердечники. В данной конструкции был применен сердечник из болта с размерами, указанными на фиг. 2 рис. 3. Если болтика с указанными размерами найти не удастся, можно применить сердечник любой формы. Важно лишь то, чтобы он входил в катушку и был бы хорошо отожжен, во избежание остаточного магнетизма.
Покончив с катушкой и сердечником, делаем стойки для катушек по размерам фиг. 6 и 7 рис. 3. Они делаются из латуни в 1,0—1,5 мм. Отверстие в 4 мм в горизонтальной части предназначено для крепления стоек контактом; можно просверлить одно или два меньших отверстия и прикреплять стойки к панели шурупами. Сделав стойку, вставляем сердечник в катушку, причем конец болтика с гайкой должен быть обращен к щеке катушки с выводами обмотки. Теперь надеваем стойку и прикрепляем ее гайкой возможно туже. Затем приступаем к изготовлению регулирующих винтов, для которых делаются стойки из той же латуни (фиг. 4 и 5 рис. 3). Таких стоек надо сделать 4. В них выпиливаются пазы такого размера, чтобы в них плотно входила гайка от контакта, которая там и припаивается. Затем у 4-контактных болтиков спиливаем концы на конус и ввинчиваем эти болтики во впаянные гайки. Если сила тока, проходящего через автомат, велика (2—3 ампера), то лучше на концы винтов (во избежание окисления) напаять по кусочку серебра, золота или платины. После этого в 4-мм отверстия вставляются контакты — и регулирующие винты готовы. Остается сделать только стойки с якорями, которые делаются из той же латуни (фиг. 8 и 9 рис. 3). Когда они будут готовы, к ним припаиваются якоря, длиной около 100 мм, которые делаются из пружины толщиной 0,3—0,4 мм. Упругость пружины для якоря не должна быть слишком велика, так как якорь при наличии нормального зарядного тока не притянется, но не должна быть и слишком слабой, чтобы не было ее случайных прикосновений к контакту Y (см. рис. 2). Расположение частей автомата приведено на рис. 4 (с теми же обозначениями, как и на рис. 2).
Теперь еще о диаметре проволоки для катушек. Если аккумуляторы у любителя имеют большую емкость, то для их зарядки необходим и большой ток. Для аккумулятора накала (зарядный ток 2—5 ампер) придется сделать катушку из более толстого провода, — звонкового (0,8) и даже толще (1,0—1,5). Естественно, что такого толстого провода на катушку войдет гораздо меньше, но это будет компенсироваться увеличением силы тока в обмотке. Для анодных аккумуляторов диаметр проволоки для катушки автомата должен быть взят 0,3—0,5 мм. Вообще же можно считать, что допустимая нагрузка для проводов может колебаться в пределах от 2 до 5 ампер на 1 кв. мм их поперечного сечения, но так как провод плотно свернут в обмотку, то охлаждение его будет затруднено. В силу этой причины лучше не допускать, во избежание чрезмерного названия, нагрузки больше, чем в 2 ампера на 1 кв. мм. и из этой нормы определять диаметр провода для катушки автомата.
Описываемый щит удобнее всего сконструировать так, чтобы его можно было укрепить на стене. Надо приготовить 2 дощечки 230 × 30 мм в 2 дощечки 300 × 30 мм. Концы их срезаем под угол в 45°. Далее делаем 4 угловых стойки 30 × 13 × 13 мм и сбиваем при их помощи все 4 дощечки вместе. Затем делаем дно из фанеры 3—5 мм и прибиваем его к полученной раме (рис. 5).
Панель щитка делается из 7—8-мм фанеры. Если фанеру такой толщины достать не удастся, то можно склеить столярным клеем 4-мм фанеру в два слоя. Панель берется 230 × 300 мм. Затем панель 4-мя шурупами крепится к раме щитка. Готовые панель и рама обрабатываются стеклянной бумагой, а затем можно их окрасить морилкой; по углам ящика привинчиваются 4 металлические планки с отверстиями, служащие для прикрепления щитка к стенке. Когда панель будет готова, на ней производят разметку согласно рис. 6. Отмеченные крестиком сквозные отверстия делаем в 3,5—4,0 мм, за исключением отверстий у переключателей, которые делаются в 5 мм, так как сквозь них приходится пропускать два провода вместе.
Во избежание путаницы, около каждой клеммы и гнезда ставится обозначение соответствующего полюса и буквы З, Р, Н, А, как показано на рис. 6 (З — зарядка, Р — разрядка, Н — накал, А — анод). Надписи можно делать так: намечаются на панели буквы и по их контурам вырезается верхний слой фанеры так, чтобы буквы получились вдавленные (так же делаются и обозначения полярности). Затем надписи закрашивают белой краской.
Панель и рама лакируются, как обычно, спиртовым лаком. Каждый новый слой наносится после того, как высохнет предыдущий. После лакировки, когда последний слой лака высохнет, приступают к монтажу.
Для монтажа снимаем панель c ящика и монтируем сперва мелкие детали (гнезда и клеммы), затем привинчиваем ламповые патроны, выключатели и предохранители и после всего монтируем автоматы, выводы от катушек которых присоединяются под контакты, установленные на панели. Затем изолированным проводом под панелью делаются все нужные соединения. В штепсельные вилки переключателей заправляются куски двухжильного мягкого шнура, который пропускается через 5-мм отверстия за щит и прикрепляется к соответствующим клеммам, при этом необходимо соблюдать полярность, которая должна быть обозначена на самой вилке. Концы проводов надо надежно закреплять под гайки контактов, гнезд и клемм и после проверки соединений их можно для большей надежности пропаять.
После того как монтаж окончен и проверен, панель опять прикрепляется шурупами к раме и весь щит укрепляется на стене. К верхним клеммам присоединяется осветительная сеть в 220 или 120 вольт с соблюдением полярности. (Для определения полярности можно оба провода от сети опустить в стакан с водой, которая около минуса как бы закипит от выделения пузырьков водорода.) В патроны ввинчиваются соответствующей яркости лампочки и затем присоединяются аккумуляторы. Переключатель П1 ставим хотя бы в верхнее положение (в гнезда с надписью «Н»), соблюдая полярность. После ставим переключатель П2 в гнезда с надписью «З». В таком положении при повороте выключателя В1 лампочка Л1 должна зажигаться и тухнуть, а якорь левого автомата должен притягиваться и отходить в прежнее положение. Для того, чтобы якорь мог при наличии нормального зарядного тока притягиваться к сердечнику электромагнита, надо, подвинчивая винты в ту или другую сторону, менять расстояние от якоря до концов регулирующих винтов. Когда будет найдено правильное положение винтов, переключатель П1 ставим в нижние гнезда («А») и переключатель П3 ставим в гнезда «З». Затем производим регулировку другого (анодного) автомата. Когда и эта регулировка окончена, то можно заряжать аккумуляторы. К средним четырем клеммам постоянно включен шнур питания приемника.
Управление щитом очень несложно и сводится к перестановке трех переключателей, так что обращению с ним можно научиться очень быстро, и каждый любитель, построив его, на опыте убедится в его удобстве, особенно, если штепсельные вилки, гнезда и клеммы щита будут иметь свои обозначения. Тогда можно будет быть вполне спокойным за сохранность своих аккумуляторов.
1 Принцип устройства автомата взят из статьи М. Боголепова «Автоматические выключатели для аккумуляторов» («Р. В.» № 12 за 1929 г., стр. 344).
(стр. 395.)