Приемники с питанием от «земляной» батареи

В. Ногин, П. Усов Радио №10/1963 ст.48

Любые два электрода из различных материалов, помещенные во влажный грунт, образуют свое­образный земляной гальванический элемент. Качество такого элемента зависит от грунта, а также от разме­ров и материала электродов. Так, при жирных влажных грунтах качество элемента выше, чем при песчаных или сухих. С увеличением площади электродов понижается внутреннее сопротивление источника, а значит, и максимально возможная отдаваемая им мощность. От материалов элект­родов зависит в небольших пределах (0,8—1,1) в эдс. Наибольшую эдс уда­ется получить, используя гальва­нические пары цинк —уголь, алюми­ний—медь, цинк — медь. На рис. 1 приведены кривые зависимости нап­ряжения U элемента и отдаваемой мощности Р от тока нагрузки I для гальванической пары цинк — уголь (использованы угли от элемен­тов типа 6С и лист цинка размером 170×210 мм) во влажном илистом грунте. При подключении к такому источнику сопротивления нагрузки напряжение на последнем начинает снижаться и только через 15—30 мин достигает установившегося значения. Поэтому каждая точка кривой U—f(I) фиксировалась по истечении этого времени. Числовые данные, приведенные на рис. 1, не могут быть распространены на каждый ча­стный случай, но из него видно, что для того, чтобы земляной элемент отдавал приемнику максимальную мощность, приемник должен быть рассчитан на определенные ток и напряжение питания. Как показал эксперимент, для маломощных гер­маниевых транзисторов типа П13— П15 величина начальных участков выходных характеристик в схеме с общим эмиттером составляет по коллекторному напряжению, в сред­нем 0,15 в (для токов коллектора до 5 ма). Полагая, что 90% тока от источника потребляет выходной кас­кад, можно написать зависимость (рис. 1) максимально достижимой вы­ходной мощности от тока, потребля­емого приемником (выходной каскад выполнен по однотактной схеме с общим эмиттером).

Чтобы наилучшим образом использо­вать элемент, надо взять напряжение U и ток I, соответствующие максиму­му Кривой Р_{выхмакc} и на них рассчитать приемник. Для круглогодичной работы электроды надо помещать на глубину 1—1,5 м на расстоянии не­скольких десятков сантиметров друг от друга или размещать их в подполе, так как промерзание земли вокруг электродов парализует рабо­ту земляного элемента. Выводы от положительных электродов (уголь, медь) можно делать голым медным проводом, а от отрицательных (цинк, алюминий) .либо .алюминиевым, либо медным изолированным (голый мед­ный провод заметно ухудшает ка­чество земляного источника, так как при этом образуется довольно ак­тивный дополнительный элемент, замкнутый накоротко цинк—медь или алюминий — медь).у Места присое­динения проводов к электродам нуж­но пропаять.

Рассмотрим теперь некоторые схе­мы приемников с питанием от земля­ной батареи. На рис.2 показана схема приемника, обеспечивающего значительно более громкий прием, чем детекторный. Катушка L кон­тура намотана внавал проводом ПЭЛШО-0,25 на каркасе диаметром 9 мм, расстояние между щечками — 8 мм. Внутрь катушки вставлен ферритовый (Ф-600) сердечник диа­метром 8 и длиной 30 мм. При наружной антенне длиной 40 м и высотой 10 м для диапазона длинных волн 170—250 кгц катушка должна содержать 165 витков. Для диапазо­на средних волн (1734—1000 кгц) требуется 36 витков. Выполнить двухдиапазонный приемник можно, сделав отвод от 32-го витка катушки, но при этом сильно снижается добротность средневолновой секции (от 87 до 20), поэтому лучше сделать отдельные катушки, а в схему ввести переключатель. Можно рекомендо­вать вместо контура LC применить переменную индуктивность, напри­мер блок настройки от радиоприемни­ков «Тула» или «Заря». При исполь­зовании пьезоэлектрических теле­фонов их надо шунтировать сопро­тивлением 15 ком. Близ мощных радиостанций транзистор может ра­ботать с отсечкой коллекторного то­ка в области насыщения, и появятся нелинейные искажения (передача бу­дет слышна слабой с хрипом). В этом случае-телефоны надо зашунтировать переменным сопротивлением 10 ком и установить его в такое положение, при котором искажения минимальны, а громкость максимальна. Если ока­жется, что величину этого сопро­тивления приходится устанавливать не более 2 ком, то целесообразно телефоны соединить параллельно, что еще больше увеличит громкость. Диод Д₁ можно, применить любой, не обязательно — точечного типа, од­нако, чтобы повысить громкость, нужно- по авометру отобрать, диод, обладающий наименьшим, прямым сопротивлением (отбирать можно и на слух по максимуму громкости).

Если принимаемый сигнал слаб, громкость работы и чистоту звучания можно повысить, подав дополни­тельное смещение на транзистор (рис. 3). Это выводит рабочую точку из области очень малых токов кол­лектора, где характеристика i_k= =f(iб) нелинейна, а коэффициент уси­ления в транзистора мал. Величина сопротивления R₁ устанавливается по максимальной слышимости стан­ции. Применение такой схемы уве­личивает напряжение на выходе в среднем в 2 раза, причем выигрыш тем больше, чем больше в транзис­тора (в стандартном режиме) и чем слабее сигналы, и иногда доходит до 5.

Схема радиоприемника, изобра­женная на рис. 4, может работать как на головные телефоны, так и на громкоговоритель. С нагрузки детек­тора R₁C₂ напряжение подается на двухкаскадный усилитель НЧ с не­посредственным межкаскадным сое­динением. За счет жесткой стабили­зации режима транзистора Т₁ вся схема достаточно, стабильна. Регу­лятор громкости R₁ исключает воз­можные перегрузки усилителя при сильных сигналах, поэтому его по­ложение при прослушивании пере­дачи определяется необходимой громкостью и приемлемыми иска­жениями.

Выходной трансформа­тор собирается из пластин типа Ш14, толщина набора 14 мм. Такой сердечник широко применяется в трансформаторах трансляционных громкоговорителей. Первой наматы­вают первичную обмотку, можно и внавал. Приемник может быть рассчитан на источник питания либо 0,5 в, 1 ма, либо 0,6 в, 2мА. В первом случае I обмотка трансформатора должна содержать 470 витков ПЭЛ-0,18, а// — 63 витка провода ПЭЛ-0,55. Во втором — 380 витков ПЭЛ-0,23 и 73 витка провода ПЭЛ-0,55. Чувствитель­ность приемника в первом случае составляет 4 мв, а во втором — 3мв. Во втором случае, несмотря на большую выходную мощность, чув­ствительность больше за счет того, что транзистор Т₁ работает при боль­шем токе покоя, где больше коэф­фициент усиления транзистора в. Громкоговоритель лучше всего ис­пользовать типа 1ГД-8, поскольку он чувствительнее других. Но если его достать не удастся, то можно купить абонентский громкоговори­тель, перемотав его трансформатор, и весь монтаж схемы разместить в его футляре. Если полное сопротив­ление звуковой катушки громкого­ворителя Z не равно 6 ом, то число витков вторичной обмотки должно быть умножено на коэффициент √Z/6, причем если Z<6 ом, то, насколько позволяют размеры окна сердеч­ника трансформатора, надо увели­чить диаметр провода вторичной обмотки. Подбор сопротивления R₂ проще всего произвести при питании приемника от одного гальванического элемента через потенциометр соп­ротивлением около 100 ом, устано­вив необходимое напряжение пита­ния. Величина сопротивления R₂ подбирается такой, чтобы миллиам­перметр, включенный в цепь кол­лектора транзистора Т₂, показывал соответственно 1 или 2 ма. Подби­рать сопротивление R₂ можно и на слух при питании прямо от земля­ной батареи, для этого вместо сопро­тивления R₂ ставят переменное сопротивление около 100 ком и, регулируя R₂ и R₁, добиваются максимальной неискаженной гром­кости, после чего переменное соп­ротивление заменяется постоянным. Следует отметить, что чувствитель­ность такого приемника повышается в 2—3 раза, если диод Д1 подсоеди­нить прямо к базе транзистора Т1, а сопротивления R1, R₂, R3 и конден­сатор С₂ убрать. Но тогда режим приемника по постоянному току полностью определяется уровнем несущей и приемник становится кри­тичным к величине сигнала. При увеличении ее сверх нормального уровня чрезмерно увеличивается сме­щение в выходном каскаде и начи­нается одностороннее ограничение, в результате чего снижается гром­кость и качество звучания.

Более совершенный приемник для работы на громкоговоритель можно собрать по схеме, изображенной на рис. 5. Приемник может быть рас­считан (см. таблицу) на те же данные источника питания, что и приемник, описанный выше. Сопротивление R₂ подбирается по максимуму громкости. Сопротивления R4 и R₆ можно подоб­рать описанным выше способом с помощью миллиамперметра, руко­водствуясь данными, приведенными в таблице. Неплохо можно наладить приемник и на слух при питании прямо от земляной батареи. В этом случае сопротивления R₂, R4 и R₆ заменяются на время потенциомет­рами в 1 Мом, 220 ком и 22 ком соответственно. Регулируя величины сопротивлений R₂, R4 и R₆ пооче­редно по несколько раз, нужно до­биться максимальной неискаженной громкости при речевой передаче. Величина сопротивления R₂ уста­навливается по максимальной гром­кости. После этого все три потенци­ометра заменяются постоянными со­противлениями с округлением до номиналов в сторону увеличения.

Все описанные приемники обла­дают полосой пропускания от 200 гц до 8 кгц, а коэффициент нелинейных по входу не превышает 10%. Для выключения приемников можно пред­ложить схему, изображенную на рис.6, в которой при выключении прием­ника антенна заземляется автома­тически. Переключатель П₁ исполь­зуется от грозопереключателя. Если после нескольких месяцев работы напряжение земляного элемента при работе приемника будет в среднем значительно ниже, чем требуется по расчету, то необходимо увеличить площадь электродов или, в крайнем случае, уменьшить ток, потребля­емый выходным каскадом.