Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Застывшая смола используется в качестве флюса так же, как канифоль.

Если под рукой канифоли или другого флюса нет, то в самом крайнем случае канифоль можно заменить таблеткой аспирина, имеющейся в домашней аптечке. Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяющийся при плавлении аспирина.

При пайке в домашних условиях припой обычно наносят с помощью горячего паяльника. Контролировать количество расплавленного припоя, переносимого паяльником, крайне затруднительно: оно зависит от температуры плавления припоя, температуры и чистоты жала и от других факторов. Не исключено при этом попадание капель расплавленного припоя на проводники, корпуса элементов, изоляцию. Это заставляет вести работу крайне осторожно и аккуратно, и все же бывает трудно добиться хорошего качества пайки.

Облегчить пайку и улучшить ее можно с помощью паяльной пасты. Для приготовления пасты напильником измельчают припой и смешивают его опилки со спирто-канифольным флюсом.

Количество припоя в пасте подбирается опытным путем. Если паста получилась слишком густой, в нее добавляют спирт. Хранить пасту нужно в плотно закрывающейся посуде. На место пайки пасту наносят небольшими дозами металлической лопаточкой. Применение паяльной пасты позволяет избежать перегрева малогабаритных деталей и полупроводниковых приборов.

При сращивании проводов, трубок, стержней, когда нет возможности воспользоваться электрическим паяльником, применяют «паяльную ленту». Чтобы изготовить паяльную ленту, необходимо сначала составить пасту из порошка припоя, канифоли и вазелина. Порошок получают путем опиливания прутка припоя напильником с крупной насечкой (мелкая забивается припоем).

Приготовленную пасту наносят тонким слоем на миткалевую ленту. Место пайки обматывают в один слой «паяльной лентой», смачивают бензином или керосином и поджигают. Соединяемые поверхности желательно предварительно облудить.

1.7. ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ

1.7.1. Пайка алюминия

Пайка алюминия припоями ПОС затруднительна, но все же возможна, если оловянно-свинцовый припой содержит не менее 50 % олова (ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90). В качестве флюса применяют минеральное масло. Лучшие результаты получаются при использовании щелочного масла (для чистки оружия после стрельбы). Удовлетворительное качество пайки обеспечивает минеральное масло для швейных машин и точных механизмов. На место пайки наносят флюс и поверхность алюминия под слоем масла зачищают скребком или лезвием ножа (механическим путем), чтобы удалить всегда имеющуюся на поверхности алюминия оксидную пленку. Паяют хорошо нагретым паяльником. Для пайки тонкого алюминия достаточна мощность паяльника 50 Вт, для алюминия толщиной 1 мм и более желательна мощность 90 Вт. При пайке алюминия толщиной более 2 мм место пайки нужно предварительно прогреть паяльником и только после этого наносить флюс.

При химическом методе удаления окисла пленки пайку производят следующим способом: место на алюминиевой панели, к которому предполагается подпаять провод, зачищают и на него аккуратно наносят две — три капли насыщенного раствора медного купороса. Далее к панели подключают отрицательный полюс источника постоянного тока, а к положительному полюсу подсоединяют кусок медной проволоки, конец которой опускают в каплю так, чтобы проволока не касалась панели. На панели через некоторое время осядет слой красной меди, к которому (после сушки) припаивают обычным способом нужный провод. В качестве источника тока может быть применена батарейка от карманного фонарика или аккумулятор.

При пайке дюралюминия оксидную пленку можно удалить механическим путем. Для этого предварительно зачищенное место пайки заливают расплавленной канифолью и густо посыпают железными опилками, собранными при опиливании мелким напильником какого-либо гвоздя, винта и т. п. Затем горячим залуженным паяльником, потирая с усилием, хорошо зачищают место пайки, залитое канифолью и посыпанное железными опилками.

Железный порошок очистит место пайки от пленки, при этом произойдет облуживание, после чего опилки можно удалить. Далее пайка ведется обычным путем.

Флюс с железными опилками можно приготовить заранее. Для этого опилки собирают на бумагу с помощью приставленного с обратной стороны магнита и добавив канифоли; можно приготовить и флюс-карандаш. Вылейте расплав канифоли с добавленными опилками в трубочку, скрученную из пропитанной парафином бумаги. После остывания такая «самокрутка» легко разматывается, освобождая готовый канифольный стержень.

Паять дюралюминий можно также паяльником со стальным жалом, нанося припой на дюралюминий. Спаиваемые поверхности надо предварительно зачистить и покрыть флюсом, предохраняющим металл от окисления. При этом в качестве флюса нужно использовать стеарин.

К известным способам пайки можно добавить еще один, очень простой. Зачищенное и обезжиренное место пайки покрывают с помощью паяльника тонким слоем канифоли, а затем сразу же натирают таблеткой анальгина (бенальгина). После этого облуживают поверхность припоем ПОС-50 (или близким к нему), прижимая к ней с небольшим усилием жало слегка нагретого паяльника.

С облуженного места ацетоном смывают остатки флюса, еще раз осторожно прогревают и снова смывают флюс. Спаивание деталей производят обычным образом.

1.7.2. Пайка нихрома

Пайка нихрома с нихромом, нихрома с медью и ее сплавами, нихрома со сталью может быть осуществлена припоем ПОС-61, ПОС-50, хуже ПОС-40, с применением флюса следующего состава (граммы): вазелин — 100, хлористый цинк в порошке — 7, глицерин — 5. Флюс приготовляют в фарфоровой ступке, в которую кладут вазелин, а затем добавляют, хорошо перемешивая до получения однородной массы, последовательно хлористый цинк и глицерин. Соединяемые поверхности тщательно зачищают шлифовальной шкуркой и протирают ватой, смоченной в 10 %-ном спиртовом растворе хлористой меди, флюсуют, лудят и только после этого паяют.

Значительно лучшие результаты, чем пайка, дает сварка, в особенности, если приходится соединять между собой концы тонкой проволоки. Преимущество сварки состоит в том, что для ее выполнения никаких припоев не требуется. Контакт при этом получается очень надежный, так как температура нагрева свариваемых металлов значительно выше, чем, например, у оловянно-свинцовых припоев. Поэтому при эксплуатации даже от сильного нагрева сваренного контакта соединение проводов не нарушается.

Для соединения проводов из нихрома, константана, манганина и т. п. их следует зачистить, скрутить и пропустить через них ток такой силы, чтобы место сварки накалилось докрасна. На это место пинцетом кладется кусочек ляписа (азотнокислого серебра), который при нагревании расплавляется, в результате чего в месте соединения возникает прочный контакт.

Если диаметр свариваемой проволоки не превышает 0,15…0,2 мм, то ее концы накладывают друг на друга (расстояние 15…20 мм) и на них наматывают тонкую медную проволоку диаметром 0,1…0,15 мм. Затем соединенные таким образом проволочки вносят в пламя горелки. Медь при этом начинает плавиться и прочно соединяет оба высокоомных провода. Оставшиеся концы медной проволоки обрезают, а место сварки изолируют, если нужно. Этот способ применим для соединения медных проводов с проводами из сплавов высокого сопротивления.

Перегоревший провод электронагревательного прибора (нихром, никелин, константан) можно соединить следующим способом: концы провода в месте обрыва вытянуть на длину 15…20 мм и зачистить до блеска шкуркой. Затем из листовой стали или алюминия вырезать небольшую пластинку и из нее сделать муфту, надеваемую на провода в месте их соединения. Провода должны быть предварительно скреплены обычной скруткой. В заключение муфту плотно сжимают плоскогубцами.

1.7.3. Лужение провода в эмалевой изоляции

Для зачистки эмалированных проводов малого сечения можно использовать полихлорвиниловую трубку. Отрезок трубки кладут на дощечку и, прижимая провод к трубке плоскостью жала хорошо разогретого паяльника, легким усилием 2–3 раза протягивают провод. При этом одновременно происходит разрушение эмалевого покрытия и лужение провода. Применение канифоли при этом не обязательно. Вместо полихлорвиниловой трубки можно воспользоваться обрезками монтажного провода или кабеля в полихлорвиниловой изоляции.

1.7.4. Вместо припоя — клей

Часто бывает необходимо припаять провод к детали, изготовленной из металла, трудно поддающегося пайке, — нержавеющей стали, хрома, никеля, сплавов алюминия и др. В таких случаях для обеспечения надежного электрического и механического контакта можно использовать следующий способ.

Деталь в месте присоединения провода тщательно зачищается от грязи и оксидов и обезжиривается. Луженый конец провода обмакивают в клей БФ-2 и жалом нагретого паяльника прижимают к месту соединения в течение 5…6 с. После остывания на место контакта наносят 1–2 капли эпоксидного клея и сушат до полного затвердения.

1.7.5. Провод типа «литцендрат»

Снимая изоляцию с проводов типа «литцендрат», необходимо быть очень осторожным. Если хотя бы одна из жил литцендрата окажется не зачищенной или даже не пропаянной, то добротность колебательного контура снизится во много раз (такие провода используются в основном для изготовления катушек индуктивности). Для зачистки литцендрата лучше всего предварительно обжечь изоляцию в пламени спиртовки или спички, не допуская при этом оплавления проволочек, а затем мягкой фланелевой тряпочкой, смоченной в спирте, или опустив конец провода в спирт, аккуратно снять обгоревшую изоляцию.

1.7.6. Лак для закраски паек

После того как монтаж полностью завершен, места пайки для придания монтажу законченного красивого вида можно закрасить лаком. Подходит для этих целей лак для ногтей. Но можно приготовить и специальный лак: в ацетоне или жидкости для снятия лака с ногтей растворяют очищенную от эмульсии фотопленку и добавляют в раствор несколько капель чернил для авторучек. Цвет изготовленного этим способом лака зависит от цвета и количества влитых в него чернил.

1.7.7. Защита переводных надписей

При окончательной отделке своих конструкций многие радиолюбители пользуются переводным шрифтом. Однако надписи, выполненные таким шрифтом, недостаточно стойки, и их необходимо каким-то образом защитить.

Надежные результаты можно получить, если надпись сначала покрыть тонким слоем яичного белка, а через несколько часов сушки — уже бесцветным нитролаком. Покрытие можно выполнять мягкой кистью.

Глава 2

Постоянный электрический ток

В этой главе вы познакомитесь с понятием электрическая цепь, источник и приемник энергии, изучите основные законы постоянного тока, научитесь решать задачи по расчету электрических цепей. Кроме того, на основе приведенного подробного описания устройств вы можете самостоятельно собрать миллиавометр, усилитель звуковой частоты «Электронное ухо». В конце главы приведены полезные советы, которые, надеемся, будут полезны вам в вашей практической работе.

2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электрическая цепь постоянного тока состоит из источника электрической энергии, приемника электрической энергии и линейных соединительных проводов (рис. 2.1). Вместо слов «приемник энергии» в литературе чаше встречается другое название — «потребитель энергии», «нагрузка источника».

Рис. 2.1. Поясняющий, из каких элементов состоит электрическая цепь постоянного тока

Приведем несколько примеров электрических цепей:

• Источник электрической энергии — электрохимический элемент G (рис. 2.2) или электрохимическая батарея GB (рис. 2.3). Приемник электрической энергии — резистор R (рис. 2.2) или электрическая лампа накаливания EL (рис. 2.3).

И, конечно, соединительные провода.

Рис. 2.2. Электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента и резистора

Рис. 2.3. Электрическая цепь, состоящая из электрической батареи и лампы накаливания

• Источник энергии постоянного тока — выпрямитель переменного тока UZ (рис. 2.4) или электрохимическая батарея GB (рис. 2.5). Приемник энергии — телевизионный приемник (рис. 2.4) или электродвигатель постоянного тока М (рис. 2.5). И, конечно, соединительные провода.

Рис. 2.4. Электрическая цепь, состоящая из выпрямителя (преобразователя переменного напряжения в постоянное) и телевизора

Рис. 2.5. Электрическая цепь, состоящая из аккумулятора и электродвигателя постоянного тока

• В некоторых случаях источник энергии становится приемником энергии, например аккумулятор в режиме подзарядки (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Электрическая цепь, состоящая из зарядного устройства и аккумулятора (здесь аккумулятор является приемником энергии)

Для автономного питания радиоэлектронной аппаратуры наиболее широко используются электрохимические источники тока — гальванические элементы и батареи, а также аккумуляторы (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Внешний вид гальванических элементов и батарей, их УГО и БЦО

Наибольшее распространение получили элементы 373 (а), 343 (б) и 316 (д). Они различаются размерами и емкостью, исчисляемой в ампер-часах. При одних и тех же условиях эксплуатации химические элементы большего размера обеспечивают питание устройства более продолжительное время. Начальное напряжение элементов в среднем равно 1,6 В. У их аналогов — элементов таких же размеров «Орион М», «Юпитер М» и «Уран М» — электрические характеристики на 10…30 % лучше.

Параметр «емкость в ампер-часах», широко применявшийся для оценки количества электричества, отдаваемого гальваническими элементами или батареями, в настоящее время почти полностью вышел из употребления. Причина этого в том, что определение величины емкости, как произведения величины разрядного тока на время разряда, встречает затруднения, поскольку в процессе разряда элемента или батареи разрядный ток не остается постоянным.

Более удобным параметром, который в настоящее время и является основным для большинства гальванических элементов и батарей, является продолжительность работы, Это время, в течение которого напряжение на выводах элемента (или батареи), разряжаемого на внешнюю цепь с заданным сопротивлением, снижается до некоторой конечной, тоже заданной величины.

Продолжительность работы большинства цилиндрических элементов при непрерывном разряде, в том числе применяемых для питания транзисторных приемников, определяется в нормальных условиях (комнатная температура) при разряде на цепь с сопротивлением 20 Ом до конечного напряжения 0,85 В. Гарантированная продолжительность работы в этом режиме свежеизготовленных элементов типа 332 составляет 6 часов, элементов типа 343 — 12 часов и элементов 373 «Марс» — 40 часов.

Если элемент или батарею разряжать на сопротивление меньшей величины или после длительного хранения, то продолжительность их работы сокращается.

Основные параметры некоторых элементов и батарей приведены в таблице 2.1.

В таблице приняты следующие обозначения: U — напряжение в начале разряда; R_н — сопротивление нагрузки; I — разрядный ток; Е_мк — емкость элемента или батареи (в ампер∙часах); во второй колонке приводятся габариты источника — там, где приведены две цифры, первая означает диаметр круглого элемента, а вторая его высоту; там, где приведены три цифры, они, как обычно, относятся к высоте, длине и ширине; в последней колонке таблицы приведена масса m в граммах.

В таблице 2.1, а представлены результаты испытаний 200 экземпляров различных батареек.