Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

В электрических схемах, работающих при повышенных температурах, в качестве изоляции применяется асбест, керамика, слюда. Электрические провода, подводящие ток к нагревательным элементам, обычно изолируются асбестом, защищенным сверху хлопчатобумажной оплеткой. Слюда и керамика применяются в качестве основы для обмоток нагревательных элементов, например утюгов, паяльников (они хорошие изоляторы и выдерживают значительный нагрев).

В высокочастотных цепях в качестве изоляторов применяют стеатит (радиофарфор) и полистирол.

В таблице 1.3 приведены примеры использования различных диэлектриков.

1.2.2. Работа с изоляционными материалами

Обработка органического стекла

Склеивать детали из органического стекла можно целлулоидным клеем, который легко приготовить, растворив в ацетоне очищенную от эмульсии фотопленку (вместо ацетона можно использовать жидкость для снятия маникюрного лака). При использовании целлулоидного клея получается средняя прочность склеиваемого шва. Лучшие результаты дает дихлорэтановый клей, который растворяет органическое стекло и образует более прочный шов. Для изготовления этого клея стружку или отходы органического стекла погружают в раствор дихлорэтана (50 г). Густота клея зависит от количества органического стекла — чем его больше, тем гуще клей. На склеиваемую поверхность палочкой или кисточкой наносят густой слой клея и через 2–3 минуты производят склеивание. Излишний клей удаляют тряпкой. Хранить клей следует в стеклянной посуде с притертой пробкой. Склейку следует производить под вытяжной трубой или в проветриваемом помещении, потому что, высыхая, клей выделяет вредные вещества.

Так как достать дихлорэтан не всегда удается, дихлорэтановый клей можно заменить клеем для кожи, который продается в магазинах хозяйственных товаров. Процесс склеивания очень прост: склеиваемые поверхности густо смазывают клеем, соединяют и просушивают в течение 15 минут при температуре 30…35 °C. Клей для органического стекла может быть получен также, если растворить стружки органического стекла в уксусной кислоте.

Для поверхностной окраски органического стекла можно приготовить состав из опилок органического стекла, уксусной эссенции (уксусной кислоты) и пасты для заправки шариковых ручек. В шести частях (по объему) крепкой уксусной эссенции следует полностью растворить одну часть опилок органического стекла и в раствор добавить пасту. От ее количества зависит интенсивность краски. Уксусная эссенция растворяет поверхностный слой органического стекла, и краска, проникая в него, придает стеклу соответствующий цвет.

Полировка органического стекла производится вручную чистой сухой суконкой или же суконкой с зубным порошком. Для получения блестящей, зеркальной поверхности органическое стекло полируют мелкозернистыми составами полировочных смесей. Хорошие результаты дает использование зубной пасты.

При механической полировки нужно использовать полировальный круг из хлопчатобумажной, а не из суконной ткани, так как при сильном прижимании детали к суконному вращающемуся кругу полируемую поверхность можно оплавить. Такой изъян ликвидировать очень трудно, а порой и невозможно.

Работа со стеклотекстолитом

Лист стеклотекстолита можно расщепить с угла неострым ножом и разделить его на два тонких листа. Такому приему хорошо поддается и фольгированный стеклотекстолит.

Двусторонний из одностороннего. Если вам необходима пластина двустороннего стеклотекстолита, а есть только односторонний, то это затруднение может быть разрешено сравнительно просто: надо склеить две заготовки эпоксидным клеем (или, в крайнем случае, клеем БФ-2).

В случае, когда имеющийся односторонний стеклотекстолит слишком толст, можно рекомендовать удалить часть слоев стеклоткани. Для этого лезвием ножа расщепляют каждую заготовку с одного из углов и разделяют ее на две части. Следует заметить, что расщепить заготовку удается не всегда.

Резка листового материала

Для этих целей наиболее удобны специальные резаки, изготовленные из старых ножовочных полотен. Детали сложной конфигурации можно вырезать лобзиком, используя ножовочное полотно для металла.

Органическое стекло можно разрезать обыкновенной ниткой № 00. Нитку натягивают в станке для ножовочного полотна или в лобзике. Резку производят так, как и ножовкой. Этим способом можно выполнять фигурную резку органического стекла с большой точностью. Для фигурной резки можно также воспользоваться отрезком нихромовой проволоки (или никелиновой) диаметром 0,2…0,3 мм, натянув на изоляторах в станке для ножовочного полотна или в лобзике и подключив к электрической сети через низковольтный трансформатор или автотрансформатор. Температуру проволоки надо подобрать опытным путем, изменяя приложенное к ней напряжение.

Трещины в органическом стекле

Продолжение трещины в органическом стекле можно приостановить, если в конце трещины просверлить отверстие диаметром 2…3 мм.

Нарезание резьбы в пластмассах

Вполне удовлетворительные результаты, особенно для резьбы М4 и менее, можно получить, спилив резьбу винта или шпильки с двух сторон вдоль длины. Чтобы нарезанная резьба была более чистой, по резьбе изготовленного метчика нужно «пройти» соответствующей плашкой или гайкой. Шпилька, болт или винт должны быть стальные и иметь нарезную, а не накатную резьбу.

Восстановление резьбы в деталях из термопласта

Подбирают гайку с нужной резьбой и небольшими внешними размерами и, подогревая паяльником, слегка вдавливают ее в деталь до полного утопления. При этом надо следить за тем, чтобы гайка была зафиксирована без перекоса. После остывания гайки заусенцы вокруг нее аккуратно удаляют.

Восстановление резьбы в деталях из любого материала

Отверстие с испорченной резьбой очищают, обезжиривают и заполняют заготовленным эпоксидным клеем. Винт смазывают вазелином или машинным маслом, излишки которого удаляют. Обмакивают винт в эпоксидный клей и ввинчивают в отверстие. Если винт входит в отверстие слишком свободно, целесообразно поместить туда два — четыре отрезка суровой нитки и, завернув винт, обрезать их у края отверстия. Через сутки, когда клей затвердеет, винт вывинчивают. Это, как правило, не требует усилий, так как резьба была смазана вазелином. И все же винт для этих целей лучше брать с глубоким и хорошим шлицом или с головкой под ключ, и с резьбой не накатной, а нарезной.

Изгибание листового термопластичного материала

Изгибание можно осуществить, только прогрев материал, причем хороший изгиб правильной формы получается лишь при равномерном прогреве материала (органическое стекло, полистирол, винипласт и др.), с обеих сторон на ширину 5…15 мм (в зависимости от толщины листа).

Для разогревания на лист пластика с обеих сторон вдоль линии изгиба накладывают полосу нужной ширины из тонкой алюминиевой фольги и прижимают. Концы полосы подключают к обмотке трансформатора на напряжение порядка нескольких вольт (напряжение подбирают опытным путем). Не следует допускать перегрева, так как при этом прозрачность или цвет материала по линии изгиба могут значительно измениться. Как только материал прогреется, фольгу снимают, лист изгибают на требуемый угол и выдерживают заготовку до полного остывания.

Вырезание слюдяных прокладок. При установке мощных транзисторов и диодов на теплоотвод радиолюбителю приходится сталкиваться с изготовлением прокладок из тонкой (от 0,04 до 0,5 мм) слюды. Наибольшую трудность здесь представляет прорезание отверстий. Для этого можно воспользоваться обычным чертежным измерителем или циркулем с двумя иглами. На нарисованный из плотной белой бумаги в масштабе 1:1 чертеж прокладки наложить заготовку слюды. Установить одну иглу циркуля в центр будущего отверстия и осторожно вращать циркуль так, чтобы вторая игла процарапывала окружность требуемого диаметра. Вращать циркуль нужно без большого нажима и обязательно в одну сторону, иначе слюда может расслоиться.

Обработка стекла

Для вырезки фигурной пластины можно применять нагретый паяльник. Для этого предварительно изготовляют шаблон и на него накладывают стекло. Затем напильником или стеклорезом процарапывают неглубокую борозду по линии контура. После этого жало нагретого паяльника прикладывают к борозде и, не отрывая от стекла, без нажима ведут паяльник по нарисованной линии. За паяльником останется трещина в стекле.

Чтобы разрезать широкую трубку, вокруг того места, где она должна быть разрезана, делают надпил. Затем с обеих сторон оборачивают полосками сырой фильтровальной бумаги шириной 2…4 см. Потом совершенно сухое пространство, где имеется надпил, нагревают одним из возможных способов:

— вращая трубку над острым пламенем газовой горелки;

— используя обернутую вокруг трубки и подключенную в сеть через трансформатор или реостат нихромовую проволоку (проволока должна быть плотно прижата к трубке и нагрета до красного каления);

— или, наконец, применяя для этой цели толстую, пропитанную в керосине нитку. Нитку плотно обвязывают вокруг трубки и поджигают.

Между полосками фильтровальной бумаги образуется при этом кольцевая трещина и одна часть трубки отделяется от другой. Острые края каждой из частей следует после этого отшлифовать. Если при разрезании трубки не пользоваться полосками влажной бумаги, то разрез получится шероховатым.

Способ проделывания отверстия в стекле с помощью припоя Для этого одну сторону стеклянной пластины тщательно обезжиривают ацетоном, бензином или спиртом. Затем на место, где должно быть сделано отверстие, насыпают горкой горсть слегка смоченного мелкого речного песка. После этого остро заточенной палочкой в песочной горке делают конусообразное углубление гак, чтобы была видна поверхность стекла (диаметр очищенной от песка поверхности в нижней части конуса должен быть равен нужному диаметру отверстия в стекле). В сделанную песочную форму наливают расплавленный припой с температурой плавления 200…300 °C. После застывания припоя песок ссыпают и вынимают конус припоя вместе с прилипшим к нему кружком стекла.

Полимерная масса и ее применение

В бытовых изделиях, в том числе и в радиоаппаратуре, широко применяется полистирол, в просторечии называемый «пластмасса», из которого изготавливают различные узлы, детали и корпуса. Он растворяется в органических растворителях (ацетон, дихлорэтан, толуол).

Раствор полистирола в ацетоне быстро густеет снаружи, на поверхности образуется тонкая пленка, под которой масса остается жидкой, и поэтому с ней весьма неудобно работать. Гораздо удобнее применять массу из полистирола, растворенного в смеси ацетона с растворителем N646. Растворитель менее летуч, чем ацетон, и растворенная масса застывает дольше, что и обеспечивает удобство ее применения.

При этом нужно иметь в виду, что чем больше растворителя, тем дольше масса застывает. При застывании массы наблюдается ее усадка.

Полистирол бывает разных цветов: комбинируя различные цветные обломки, можно получить массу разных цветов.

Данная полимерная масса оказывается полезной в самых разнообразных случаях. Ее можно использовать для склейки деталей и узлов из полистирола и других пластмасс, заливки монтажных плат с радиокомпонентами, что увеличивает их механическую прочность и дает защиту от пыли и повышенной влажности. Эта масса годится для крепления конденсаторов, транзисторов, реле и других радиокомпонентов к монтажной плате с целью увеличения механической прочности крепления. Кроме того, можно использовать массу как добавку в эпоксидных компаундах.

Полимерную массу также можно использовать для крепления монтажных проводов и жгутов к алюминиевым панелям. Место крепления желательно хорошо зачистить и обезжирить, иначе крепление будет непрочным. Можно также покрывать пайки, но масса должна быть в этом случае очень жидкой. При ее использовании нужно помнить, что ацетон вреден, и сушку нужно производить в проветриваемом помещении.

1.3. РАБОТА С ДРЕВЕСИНОЙ

1.3.1. Покрытие эпоксидным клеем

Покрытие эпоксидным клеем (смолой) мало уступает по внешнему виду покрытию полиэфирным лаком, которое широко используется при отделке мебели и футляров для радиоаппаратуры в промышленных условиях. Процесс состоит из следующих операций. Удалив изъяны (царапины и др.) и зачистив поверхность, размешают одну из панелей футляра в горизонтальной плоскости и ровным слоем заливают заранее приготовленной смолой с отвердителем. Готовя панель к покрытию, шлифовать ее поверхность не требуется. Толщина слоя смолы — 1,5…2 мм. Воздушные пузырьки с покрываемой поверхности нужно тщательно удалить, прокалывая их иголкой. Через 6…7 часов поверхность затвердеет, и тогда можно будет заливать другую панель. После двух — трех суток выдержки панели на воздухе приступают к се шлифовке и полировке. Сначала пользуются более грубой наждачной бумагой, а затем переходят на мелкозернистую. Бумагу нужно закрепить на ровном деревянном бруске. Во время обработки панель поливают водой. Полирование производят любой полировочной пастой с помощью куска войлока. Полученное покрытие достаточно теплостойко, не боится влаги и органических растворителей.

1.3.2. Как освежить изделия и детали из светлой древесины

Изделия и детали из светлой древесины можно «освежить» следующим способом. В чистой посуде растапливают немного белого стеарина (например, кусочек свечки) и добавляют к нему такое же количество бензина (соблюдая меры предосторожности — вблизи не должно быть открытого огня), чтобы получилась однородная, не очень густая смесь. Остывшей смесью с помощью тампона из льняной ткани натирают поверхность древесины, а через 2…3 часа полируют все шерстяной тканью.

1.3.3. Ремонт трещин

Трещины, появившиеся на деревянных футлярах, можно замаскировать пчелиным воском, после чего тщательно протереть обработанные места шерстяной тканью.

1.4. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Все магнитные материалы можно разделить на две основные группы — магнитно-мягкие и магнитно-твердые. Магнитно-мягкие материалы легко намагничиваются и легко размагничиваются.

Магнитно-твердые материалы с большим трудом намагничиваются, но будучи намагниченными, могут долго сохранять магнитную энергию. Поэтому их применяют главным образом для изготовления постоянных магнитов.

По составу все магнитные материалы делятся на металлические, неметаллические и магнитодиэлектрики. К металлическим относятся чистые металлы (железо, кобальт, никель) и магнитные сплавы некоторых металлов. К неметаллическим относятся ферриты, получаемые из порошкообразной смеси оксидов железа и других металлов. Ферриты, как и металлические материалы, могут быть магнитно-мягкими и магнитно-твердыми. Магнитодиэлектрики представляют собой композиционные материалы, состоящие из 60…80 % порошкообразного магнитного материала и 40…20 % диэлектрика.

Основными металлическими магнитно-мягкими материалами, применяемыми в РЭА, являются карбонильное железо, альсиферы и низкоуглеродистые кремнистые стали. Карбонильное железо применяется при изготовлении высокочастотных магнитодиэлектрических сердечников. Из альсифера изготовляют литые сердечники, работающие в диапазоне частот не более 50 кГц, и магнитные головки. Низкоуглеродистые кремниевые стали применяют в менее ответственных узлах РЭА: они значительно уступают пермаллоям. Пермаллой — сплав железа с никелем или железа с никелем и кобальтом. Основные достоинства пермаллоя — высокое значение магнитной проницаемости в слабых полях и малое значение коэрцитивной (удерживающей) силы, недостатки — большая чувствительность к механическим напряжениям, сравнительно высокая стоимость. Применяют в магнитных элементах измерительных, автоматических и радиотехнических устройств при их работе в слабых постоянных и переменных полях с частотой до нескольких десятков килогерц. Для уменьшения потерь на гистерезисе и вихревые токи магнитно-мягкие материалы при работе в области высоких частот должны обладать высоким активным сопротивлением. К таким материалам относятся ферриты и магнитодиэлектрики. Магнитно-мягкие ферриты широко используются для изготовления сердечников различного рода трансформаторов, катушек индуктивности, магнитных антенн и других изделий РЭА, работающих в широком диапазоне частот, вплоть до СВЧ-диапазона.

На основе магнитно-твердых ферритов изготовляют постоянные магниты. Магнитодиэлектрики, несмотря на несколько пониженные магнитные характеристики, чем у ферритов, применяют для изготовления сердечников высокочастотных узлов РЭА. Это обусловлено большой стабильностью их характеристик по сравнению с ферритами и возможностью изготовления из них сердечников сложной формы.

1.5. ПРОВОДА

В таблице 1.4 указаны диаметры некоторых проводов и примеры их применения.

1.5.1. Обмоточные провода

1.5.1.1. Медные обмоточные провода

Они предназначены для изготовления обмоток трансформаторов, дросселей, реле, высокочастотных катушек, резонансных контуров и т. п. Эти провода могут иметь эмалевое покрытие, из волокнистых материалов и комбинированную изоляцию из эмали и волокнистых материалов. Эмалевая изоляция обладает лучшими электроизоляционными свойствами по сравнению с волокнистой изоляцией. Эмалированные провода на масляных лаках марок ПЭЛ и ПЭЛ У применяются для изготовления обмоток различного рода катушек, однако если провод при изготовлении обмотки или в процессе работы катушки испытывает повышенные механические воздействия, то эти провода дополнительно защищают обмоткой из хлопчатобумажной пряжи, капроновым волокном или натуральным шелком (марки ПЭЛБО, ПЭЛШКО, ПЭЛШО и т. п.). Термостойкость проводов перечисленных марок, включая ПЭЛ и ПЭЛУ, порядка 100…105 °C, причем обмотка из капронового волокна выше по термостойкости, чем из натурального шелка и хлопчатобумажной пряжи. Кроме того, капроновое волокно превосходит натуральный шелк по стойкости против истирания и более надежно при воздействии таких растворителей, как бензин, бензол, трансформаторное масло и т. п. Электроизоляционные свойства капрона такие же, как у натурального шелка, и несколько выше, чем у хлопчатобумажной пряжи.

Однако, несмотря на высокую механическую прочность, провода с волокнистой изоляцией имеют значительно больший наружный диаметр, чем эмалированные. Поэтому созданы высокопрочные эмалированные провода марки ПЭВ-1 и ПЭВ-2, ПЭЛР-1, ПЭЛР-2, ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2. Провода последних марок обладают повышенной термостойкостью, выдерживая длительный нагрев до 130 °C, а кратковременный до 150…180 °C. По сравнению с другими высокопрочными эмалированными проводами они обладают большим сопротивлением изоляции и меньшим tgδ. Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ характеризует удельные потери энергии в диэлектрике, находящемся в переменном электрическом поле. Чем больше tgδ, тем больше нагрев диэлектрика. Поэтому они особенно пригодны в качестве провода для намотки высокочастотных катушек индуктивности. Кроме того, провода марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 залуживаются путем погружения в расплавленный припой или при помощи паяльника без предварительной зачистки эмали и без применения флюсов. Наиболее термостойки провода марки ПЭТВ — до 155 °C. Кратковременный нагрев они выдерживают до 200 °C.

Основные параметры наиболее часто применяемых медных обмоточных проводов приведены в таблице 1.5.

Пробивные напряжения эмалевой изоляции четырех видов обмоточных проводов приведены в таблице 1.5, а.

При выборе марки провода учитывают рабочую температуру, электрическую прочность изоляции и надежность провода. В аппаратуре на полупроводниковых приборах используются в основном провода с эмалевой изоляцией. При повышенных требованиях к надежности аппаратуры рекомендуются провода с двухслойной изоляцией. Провода с комбинированной изоляцией применяют при повышенных механических нагрузках в процессе намотки или эксплуатации аппаратуры.