Содержание

1. Дефекты гибки
2. Главные правила
3. Как гнуть?
4. Что гнуть?
5. Выбор прототипа
6. Описание конструкций
7. В заключение
> Обсуждение

Обустраивая хозяйство, рано или поздно сталкиваешься с необходимостью изогнуть трубу. В городской квартире – реже, но тоже. Цены на трубогибочные инструменты и приспособления, что продажные, что арендные, не то чтобы непомерны, но, мягко говоря, не радуют. Поэтому желающих сделать трубогиб своими руками более чем достаточно, а назначение настоящей публикации – помочь им подыскать подходящую для своей конкретной цели конструкцию и дать действенные практические рекомендации по ее изготовлению.

Мастера-любители делают самые разнообразные установки для сгибания труб, от простейших приспособлений до настоящих гибочных станов, см. рис.:

Самодельные трубогибы

Но немалая часть самодельных трубогибов гнет по принципу «как вышло, так и будет». Вместе с тем те, кому довелось видеть внутренности самолета или ракеты, наверняка обратили внимание на пучки и хитросплетения труб, гнутых, порой самым причудливым образом, чисто и ровно «как так и было». Но никаких «высокосмических» секретов в соотв. производственном оборудовании нет. На аэрокосмических заводах гнутьем труб занимаются рабочие низших разрядов или вовсе ученики. Секреты – в правильных пропорциях некоторых особенностях изготовления трубогибочных станков и устройств и в выборе подходящего для определенной работы их типа. В данной статье эти «секреты» раскрываются, с упором на трубогиб для профильной трубы, поскольку, с одной стороны, именно профтрубы нужнее всего в частном хозяйстве, а с другой – их гибка существенно сложнее, чем круглых.

Примечание: далее в статье рассматривается холодная плоская производственно-технологическая и, частично, декоративно-художественная гибка. Так что, если вы горите желанием наладить в собственном сарае массовое механизированное производство, ну, скажем, гиперболических змеевиков для самогонных аппаратов, то – см. где-то еще.

Дефекты гибки

На военных советах принято прежде всего докладывать о противнике. Так что и мы «разбор полетов» начнем с того, чего нужно избежать.

Типичные дефекты гнутья труб показаны слева на рис.:

Дефекты сгибания круглых и профильных труб

Для бытовых и др. трубопроводов общего назначения допустимы тянучка и волна, вместе уменьшающие площадь просвета трубы не более чем на 10% в самом узком месте. На трубах для газов и хладоагентов любая тянучка и, особенно, волна, нежелательны, т.к. там могут оказаться микротрещины. Волна, пусть и небольшая, недопустима в трубчатых силовых элементах строительных конструкций и механизмов, поскольку резко и непредсказуемо уменьшает их несущую способность.

Характерный дефект гнутья прямоугольных профтруб – «пропеллер» (в центре на рис.), когда труба в процессе гибки закручивается по оси. Арку или полуарку, согнутую с «пропеллером», исправить до пригодности в дело чаще всего невозможно. Причина «пропеллера» – несимметричное распределение технологических нагрузок во время гибки, и гибочное оборудование для профильных труб должно обеспечивать их правильно растекание по заготовке.

Еще один характерный дефект, но уже круглых тонкостенных труб из мягких металлов (меди, алюминия) – «плюшка» (справа на рис.), наружный и/или внутренний продольный рубец; чаще всего при этом на глаз заметно и сплющивание трубы, откуда и название. Микротрещина в «плюшке» где-то обязательно да будет. Хроническая протечка в домовом водоразборе или теряющий фреон кондиционер это не дешевая «запара», а утечка из топливного трубопровода просто опасна. Строительные конструкции, включающие трубчатые элементы с «плюшкой», склонны к внезапному разрушению. Причина «плюшки» гнутых труб – неправильный выбор и/или настройка трубогиба.

Главные правила

Основные причины дефектов изгибания труб – неправильный (чаще – слишком малый) радиус изгиба и короткий технологический хвостовик («хвост»), расстояние от ближайшего к изгибу конца трубы до его начала. «Хвост» нужен не только для надежного закрепления трубы, «хвост» еще и поглотитель отдачи технологических напряжений. Совершенно правильный трубогиб может дать волну или брак (паразитный изгиб).

Правила выбора радиуса изгиба трубы R_ИЗГ и длины технологического хвостовика L сведены в табл.:

«Хвост» нужен в начале изгиба, т.е. труба заправляется в трубогиб с некоторым избытком на выходе. Значения R_ИЗГ рассчитаны на бездефектное сгибание. Если же допустимые дефекты (см. выше) приемлемы, то R_ИЗГ можно уменьшить на ступень след. образом:

• Если разница реального и ближайших табличных значение поперечника трубы П более 10%, значения исходных расчетных величин вычисляем интерполяцией. В противном случае – берем ближайшее.
• Приводят табличный R_ИЗГ к относительной величине r_ИЗГ, т.е. выражают его в диаметрах трубы D или ее высотах H.
• Для труб диаметром до 10 мм из r_ИЗГ вычитают 1.
• Для труб диаметром от 11 до 15 мм из r_ИЗГ вычитают 0,85.
• Для труб диаметром от 16 до 24 мм из r_ИЗГ вычитают 0,75.
• Для труб диаметром от 25 до 40 мм из r_ИЗГ вычитают 0,65.
• Для труб диаметром более 40 мм из r_ИЗГ вычитают 0,5.
• Переводят относительный r_ИЗГ обратно в численный (миллиметровый) R_ИЗГ.
• От полученного значения R_ИЗГ берут ближайшее практически удобное большее.

Пример: нужно выгнуть из стальной трубы 24х24х1,5, т.е. уже относящейся к тонкостенным, сложные полуарки для цветочного домика или шалаша. Строение нежилое, легкое, сложная полуарка несущей конструкцией не является (см. далее), т.е. «водопроводно-бытовые» волна и тянучка приемлемы. Берем данные для трубы H=25. По табл. находим r_ИЗГ = R_ИЗГ/H = 80 мм/25 мм = 3,2. Вычитаем поправку (для трубы H=25!): 3,2 – 0,65 = 2,55. Переводим обратно в миллиметры (снова по табличному H=25!): 2,55х25 = 63,75 мм. Т.е., если взять новый радиус изгиба 65 мм вместо «бездефектного» 80, то подбор гибочного приспособления и работа упростятся, возможности художественного выражения формой строения увеличатся, а видимых в готовом строении и/или опасных дефектов не будет.

Примечание: для некоторых типов трубогибочных устройств, напр. дорновых и 3-роликовых, см. далее, начальный (стартовый) «хвост» вроде бы не нужен. Но его роль в данном случае играет еще не изогнутый остаток заготовки, поэтому обрезать исходную трубу заранее точно в размер нельзя, выйдет брак. Отрезок на единичное «бесхвостое» изделие, напр. завиток для холодной ковки, вырезается в запасом на «задний хвост» такой же, как «передний». Запас идет в отход, поэтому изделия без прямых отрезков в начале и/или в конце лучше гнуть партиями последовательно из одной трубы, тогда в отход пойдет только самый последний «хвостик».

Просто – радиус

Конкретный трубогиб разрабатывается под радиус изгиба в определенных пределах. Но для выбора прототипа конструкции сразу нужно знать только его очень обобщенное значение:

1. на малые радиусы R_ИЗГ<5D (или 5H);
2. на средние радиусы 5<R_ИЗГ<20 D или H;
3. на большие радиусы 20D(H)<R_ИЗГ;

Как гнуть?

Имеются в виду факторы качества изгиба:

• Чистый (бездефектный) или нет – приемлемы ли допустимые дефекты.
• На домонтаж – искажения профиля изгиба не существенны, лишь бы лег в траншею/штробу/на опоры. «Хвосты» (прямые концы) изогнутого участка подрезаются в размер, т.е. отрезок трубы на гибку вырезается с запасом, который идет в отход.
• В размер – искажения профиля также не существенны, но «хвосты» при монтаже должны встать на место с заданной точностью. Так гнут заранее отмеренные части трубопроводов из дорогостоящих материалов: медные трубки для опусков газопроводов, части сплит-систем кондиционеров, трубчатые детали производственного оборудования. Напр., некоторые эксклюзивные ликеры получают в дистилляторах, парожидкостный тракт которых серебряный.
• По профилю на домонтаж – профиль изгиба выдерживается с заданной точностью; может подгоняться по месту вручную. Гибка производится с технологическими «хвостами» на подрезку по месту. Строительные конструкции, декоративные детали архитектурных форм.
• По профилю в размер – детали из ценных металлов производственного оборудования, приборов, машин и механизмов, которые при монтаже должны встать сразу на место или с минимальной подгонкой в точно установленных пределах.

Что гнуть?

В смысле – какого вида изгибы вам нужны? Это второй фактор, определяющий тип необходимого для данной работы трубогиба.

В хозяйственно-бытовой сфере чаще всего возникает необходимость в след. видах изгибов труб (см. также рис.):

Виды изгибов труб

• Общего назначения – разного рода распределительные трубопроводы, вентиляционные устройства, вводы проводных коммуникаций, детали производственного оборудования, машин, механизмов, и т.п. Гибка более всего в размер или на домонтаж по малым; реже – по средним радиусам. В деталях водопроводов и вводных устройств приемлемы допустимые дефекты. Изгибы частей газо- и паропроводов, деталей технических устройств по умолчанию бездефектные, если в ТУ на изделие не указано иного.
• Строительные дуги – трубчатые изогнутые детали строительных конструкций, способные длительное время нести эксплуатационную нагрузку без опасности внезапного разрушения. Гибка почти исключительно по профилю в размер по большим радиусам, изредка – по средним. В ЛПХ самый востребованный вид такого рода деталей – арки из профтрубы для теплиц и др. хозпостроек. Из допустимых дефектов приемлема тянучка не более чем на 5% площади сечения просвета трубы.
• Архитектурные формы – радиус изгиба знакопеременный (то в одну, то в другую сторону) от малого до большого. Из-за «провалов» профиля изгиба несущая способность много ниже, чем у строительных дуг сопоставимых размеров. По той же причине возможно внезапное разрушение не изношенной детали. Гибка – по профилю на домонтаж; редко – в размер. Область применения преим. легкие нежилые сооружения для ландшафтного дизайна: беседки, альковы, цветочные коридоры и тоннели, декоративные шпалеры, заборы, и т.п. В конструкциях жилых и временно обитаемых сооружений применяются только совместно с дополнительными несущими элементами. Допустимые дефекты приемлемы, чаще всего даже на 20-25% площади просвета.

Выбор прототипа

По всему комплексу указанных выше показателей производится выбор трубогиба определенной конструкции. Из доступных или частично доступных для самостоятельного изготовления таковыми являются приспособления, инструменты и станки для изгибания труб:

1. ручной гибочный рычаг – гибка на средние и большие радиусы круглых труб со стенками нормальной толщины. Тонкостенные трубы плющит и мнет, на профильных дает «пропеллер» при незначительном качании рычага вбок. Непременно дает допустимые дефекты. Изгиб на домонтаж или, с дополнительным контрольным шаблоном, по профилю на домонтаж. Прост, дешев, энергонезависим. Постоянной производственной площади для размещения не требуется. Мобилен: можно переносить вручную на дальние расстояния. Низкая производительность, высокая трудоемкость изгиба и утомляемость работника. Достаточно высокие требования к физической силе, квалификации, выносливости и добросовестности оператора. Сфера применения – единичные нестандартные части строительных конструкций;
2. гибочная плита (доска) – подобна рычагу, но для малых и средних радиусов. Мобильность вручную ограничена стройплощадкой. Производительность выше, а трудоемкость, утомляемость и требуемая квалификация работника ниже, чем для рычага. Применяется преим. в ходе строительных работ для изготовления на площадке частей трубопроводов и трубчатых вводных и/или вентиляционных устройств;
3. гибочный шаблон (кондуктор) – обладает свойствами, похожими на таковые гибочного рычага, но предназначен для изгибания труб тонкостенных, из мягких металлов и профильных. Возможен бездефектный изгиб по профилю в размер. Очень низкая производительность (особенно – по стальным трубам) вследствие «отстоя» на релаксацию металла, см. далее. Если некуда торопиться (скажем, зимой к летнему строительному сезону), может заменить вальцовый трубогиб. Возможно также изготовление многорадиусных архитектурных форм (с контршаблоном). Требуемая квалификация работника в обработке металла – начальная;
4. роликовые (обкатные) трубогибы – ручная гибка труб до 30-40 мм по радиусному профилю на домонтаж и в размер. Радиусы изгиба – малые. Сложность и трудоемкость изготовления невысокие. Отдельной производственной площади не требуется, требования к квалификации оператора минимальные. Производительность невысокая. Возможен бездефектный изгиб тонкостенных труб из мягких металлов. Мобильны вручную. Преим. область применения – изгибы общего назначения (см. выше) в ходе слесарных и ремонтно-строительных работ. Сложность и трудоемкость самостоятельного изготовления невысокие;
5. арбалетные (обжимные) трубогибы – по свойствам похожи на роликовые, но повышенной производительности для круглых труб из мягких металлов со стенками средней толщины. Возможна оперативная перенастройка по ходу работы. Мобильны ограниченно (перевозятся авторанспортом) или устанавливаются стационарно. Самостоятельное изготовление неоправдано, см. далее. Чаще всего применяются при монтаже домашних и квартирных медных и алюминиевых трубопроводов. В производственных условиях – для выполнения изгибов общего назначения на стальных трубах диаметром до 60 мм;
6. дорновые (обводные) трубогибы – также похожи на роликовые, но возможен изгиб с переменным радиусом без стартового хвостовика. Требования к физической силе работника достаточно высокие. Основное назначение – изготовление мелких фрагментов архитектурно-декоративного назначения и для художественной ковки. Сложность и трудоемкость изготовления своими силами весьма высокие.
7. вальцовые (прокатные или протяжные) трубогибочные станки – высокопроизводительная гибка любых труб по большим и средним радиусам. Устанавливаются стационарно в специально подготовленном помещении или на оборудованной площадке; реже – перевозятся к месту работы. Гибка – бездефектная по профилю; возможно – по профилю в размер. Основное назначение – производство радиусных строительных дуг из профтрубы до 80 мм шириной.

Описание конструкций

Изложенного выше материала достаточно для предварительного выбора конструкции необходимого для данной конкретной работы трубогибочного оборудования. Для уточнения к окончательному решению даем более развернутые описания.

Рычаг

Устройство ручного гибочного рычага – проще некуда, см. рис. Однако таким вот примитивным приспособлением века и тысячелетия выгибались детали, порой ставящие в тупик и современных технологов. Трубу можно уложить и просто на землю, подложив под нее деревянные чурбачки и закрепив вбитыми в грунт скобами. Работать рычагом лучше с придерживающим заготовку подсобником, сверяясь в ходе гибки по заранее подготовленному шаблону.

Ручной гибочный рычаг для труб

Плита

Гибочная плита (опорно-упорный ручной трубогиб) известна так же давно, как и рычаг. Конструкция в некотором роде гениальная: в качестве гибочного рычага используется сама изгибаемая труба, а вместо «дырки» (хомута на рычаге) его противоположность – прочный опорно-упорный штырь или несколько их. В общем, все по законам Мерфи: если никак не получается, как надо, попробуй сделать все наоборот.

Устройство гибочной плиты понятно по рис. (слева):

Гибочная плита (опорно-упорный ручной трубогиб) и ее “грунтовая” модификация для изготовления дуг каркаса теплицы

Наиболее употребительная разновидность – 4х4. На плите можно делать на доомонтаж (с допустимыми дефектами) все общеупотребительные изгибы. Мешающие упоры просто снимаются; недостающие подставляются. Шаг установки опорно-упорных штифтов берется таким, чтобы между ними входила самая толстая из используемых труб. Бетонную плиту можно залить прямо на грунт в каком-то непотребном месте стройплощадки, напр. где будет фундамент сарая (внутри, не под лентой!) или, допустим, выгребная яма. Марка готового раствора – от М250; армирование не менее чем 2-ярусное. Лунки до штифты формируются деревянным палками, обернутыми пленкой или обильно смазанными солидолом (хуже). Штифты для бетонной плиты нужно делать с хвостовиками длиной в толщину плиты; можно применять и простые круглые штифты из отрезков толстостенной трубы или стального прутка.

«Земляная» модификация гибочной плиты показана в центре и справа на рис. Опоры/упоры – вбитые в грунт трубы или деревянные колья. На таком «станке» можно за раз выгнуть до 5-6 тепличных дуг из трубы до 16х15х2. Важная особенность: трубу нужно обводить по упорам медленно, в несколько приемов, иначе вследствие отдачи напряжения возможен брак – обратная волна. Пленка на ней будет все время протираться, а качественно смонтировать поликарбонатное покрытие вряд ли получится. Уложенные дуги оставляют в «станке» на сутки (лучше – до недели), чтобы остаточные напряжения в металле трубы «рассосались» (релаксировали) и профиль дуг не «сплеснул» за допустимые пределы.

Примечание: на основе гибочной плиты можно сделать универсальный опорно-упорный ручной станок для гибки труб и прутков, см. видео:

Видео: самодельный универсальный гибочный станок

Кондуктор

«Земляная гибочная плита» это уже в сущности гибочный шаблон – кондуктор. По цельным кондукторам гнут трубы на средние и большие радиусы (поз. А и Б на рис.); возможно, с переменным радиусом изгиба. В таком случае концы заготовки на шаблоне стягивают на время релаксации металла сдвоенной тетивой, которую туго закручивают вставленным посередине куском прутка.

Гибка труб по кондуктору

Гибка по кондуктору возможна без использования производственной площади, если повесить шаблон на стену. Тогда фиксацию заготовки делают струбциной и ручной лебедкой (поз. В). Возможна гибка по знакопеременному радиусу, для этого трубу в вогнутостях профиля зажимают контршаблонами. О гибке труб обводкой по кондуктору см. также сюжет:

Видео: кондуктор для холодной ковки от А до Я своими руками

Слово и вальцах и роликах

Сердце всех описанных далее трубогибочных инструментов и приспособлений – профилированные ролики и вальцы. Именно эти детали в первую очередь определяют качество изгиба. Если хороший на вид станок гнет трубу 20х40х2 по радиусу 2 м с волной и/или «пропеллером» – на 99% виноваты неправильные вальцы.

Профили, размерные параметры и установочные соотношения для вальцов и роликов трубогибочных устройств показаны на рис.:

Профили, размерные параметры и установочные соотношения для вальцов и роликов трубогибочных устройств

Канавки и гребни в ручьях (рабочих желобах) роликов/вальцов для профильных труб нужны для рассредоточения технологических напряжений таким образом, чтобы исключить «плюшку» на изгибаемых сторонах и общий «пропеллер». Ширина пазов и гребней в ручьях вальцов для широких труб (справа на рис.) – в пределах 5-10 мм. Для гарантии от «пропеллера» этого еще недостаточно, см. далее. Внизу на рис. показано и устройство рычага-рукояти для ручных роликовых трубогибов. Ролики от выпадания фиксируются гайками за резьбовые хвостовики осей, но вжимание оси в косой паз при повороте рычага намного уменьшает способность ролика «пустить волну». Если сделать пазы с шагом 20 мм (по соображениям прочности), то, имея 2-4 сменных малых ролика разных диаметров, можно достаточно оперативно перенастраивать инструмент на R_ИЗГ где-то в пределах 20-120 мм с шагом 10 мм, чего для практических целей вполне достаточно. Численно выраженные размеры к рис. даны в табл:

А вот что для вальцов трубогиба для дуг из профтрубы не обязательно, так это «космическая» точность – в работе прикатаются до зеркала, как рельсы под колесами поезда. Поэтому, во-первых, вальцы трубогибочного станка для мелкого профиля на большие радиусы (самое то для тепличных дуг) можно набрать из фанерных дисков (см. рис.). Тогда радиус вальцов по ручью R должен быть не менее (0,2-0,25) R_ИЗГ, иначе труба может «слизать» ручей, и станок заклинит, а заготовка будет «запорота».

Трубогибочный станок с фанерными вальцами

Во-вторых, долговечные стальные вальцы/ролики на малые и большие радиусы можно сделать без токарки:

Видео: ролики для трубогиба без токарки

или

и даже без сварки и токарки:

а вальцы простого трубогиба для тепличных дуг в ручной протяжкой – из подшипников:

Роликовые

Ручные обкатные трубогибы бывают 3-роликовые (с прижимным роликом) и 2-роликовые (со скользящим упором трубы). Ролики там и там нужны точеные по профилю (точность – обычная машиностроительная), поэтому, понятно, 3-роликовый трубогиб (см. рис. ниже) обойдется дороже, но, если не рвать рычаг резко, на минимальном для данной трубы R_ИЗГ даст чистый бездефектный изгиб. Рабочее усилие на рычаге 3-роликового трубогиба меньше, чем на рычаг инструмента с упором, но 3-роликовая гибка в размер невозможна – труба заметно тянется за обводным роликом, поэтому заранее отмеренные ценные заготовки гнут на отводы и калачи 2-роликовым.

Устройство и чертежи 2-х вариантов двухроликового ручного трубогиба

Устройство 2-роликового трубогиба показано слева на след. рис., а в центре и справа даны чертежи 2-х его вариантов для слесарных, хозяйственных и монтажно-ремонтных работ: настольного и съемного для установки в тиски. Обратите внимание: пользоваться съемным трубогибом с горизонтальной плитой много удобнее. Поэтому к исподу плиты многие любители крепят Т-образно уголки от 60х60х3 и так зажимают приспособление в тиски. Но – только если их губки стальные или из серого либо белого инструментального чугуна. А сейчас в продаже полным-полно красивых, как шоколадки, тисков из сырого чугуна. От сравнительно небольшого усилия наперекос из губки отламываются очень даже хорошо.

Устройство трехроликового ручного трубогиба

Примечание: дополнительно, как собственноручно сделать без токарных работ роликовый трубогиб для профильных труб, см. видео:

Видео: простой трубогиб за 2 часа без токарки

Арбалетный

Трубогиб арбалетного типа это по сути гибочный пресс, действующий по принципу продавливания заготовки между парой точеных профилированных роликов, являющихся в данном случае матрицей пресса. Поэтому ручные арбалетные трубогибы с реечным храповым приводом редкость: на 3-4 сгибе медной трубы-десятки рука уже устает. Большая часть арбалетных трубогибов снабжается гидроприводом с подкачкой от руки или электронасоса. Скажем сразу: делать самому арбалетный трубогиб особого смысла нет. Причина не точеные ролики и/или гидравлика, но его главная часть: пуансон (башмак). Нужное для его изготовления оборудование разместить дома или в гараже и запитать от бытовой электросети совершенно нереально. Если же найти старый изношенный башмак (а их нужно несколько), то вместо более-менее приличного изгиба пойдет рвань да дрань. Поэтому назначение данного раздела – более помочь читателю  выбрать подходящий арбалетный трубогиб из имеющихся в продаже или под аренду.

Арбалетные трубогибы

Оправдано может быть только самостоятельное изготовление стационарного арбалетного трубогиба (поз. 1 на рис.) на старте микропредприятия соотв. профиля. Набор башмаков и автодомкрат от 10 тс для него обойдутся в разы дешевле готовой единицы оборудования, тем более, что домкрат можно снимать для использования по назначению. На такой случай примерные размеры рамы установки приведены на поз. 2; ее металл должен держать усилие разрыва от 10 тс, а сдвиговое прим. до 7 тс. Но учтите: делать можно будет только сравнительно небольшие детали. Чтобы перегнуть посредине под 90 градусов 6-м трубу, весь станок нужно будет приподнять над полом более чем на 1,7 м. Что означает: высокий потолок, прочная опорная конструкция и подмости для оператора. А с точки зрения надзорных органов – работа на высоте, которая требует особого лицензирования.

Если же вы намерены купить гибочный арбалет (вариант торгового наименования), то лучше брать с двойной угловой рамой и в полном комплекте (поз. 3): докупать потом башмаки/ролики/правила поштучно обойдется в 2-4 раза дороже. Нежелательно брать инструмент с прямой рамой (поз. 4), такой дает тянучку, что заметно и на рекламном фото. Ряды установочных отверстий роликов должны быть расположены с изломом прим. на 150^о, вершина которого должна приходиться на центр кривизны башмака на его рабочем выходе. Тогда гибка под 90^о будет чистой, а, если приемлемы допустимые дефекты, то можно согнуть и калач.

Правильное расположение установочных отверстий обводных роликов в раме арбалетного трубогиба

Что же касается «дешевых» инструментов с одинарной рамой и скользящими упорами (поз. 5), то это откровенно-коммерческая халтура. Усилие изгиба – сотни кгс или тонны, и уход изгиба от плоскости («задир усов») из-за перекоса рамы может достигать 3-5 мм/м, причем по краям изгиба идет волна. Это еще не так страшно, поначалу инструмент гнет удовлетворительно. Но вскоре покрытие скользящих губок изнашивается, их металл омедняется, и на изгибе идут задиры, а то и «плюшка» с видимыми трещинами. В общем, такой инструмент – для продажи, но не для долгой регулярной работы.

Дорновые

Дорном называется гибочный шаблон (кондуктор), к которому заготовка не прижимается, но обводится по его ручью. Применяются дорновые (обводные) трубогибы, во-первых, если изгиб малого радиуса должен быть максимально чистым и точным. С этой целью ручной привод делается храповым с понижающей передачей или электрогидравлическим. Ручные рычажные дорновые трубогибы используются, во-вторых, если нужен недорогой инструмент для быстрой гибки  более чем на 90^о с удовлетворительным качеством (заготовки скоб, калачи, змеевики).

Устройство и принцип действия ручного дорнового трубогиба с поворотным кондуктором и шестеренчато-храповым механизмом показаны слева на рис.:

Обводные трубогибы с поворотным кондуктором

Покупной ручной обводной трубогиб с неподвижным кондуктором (в центре) нужно выбирать по тем же критериям, что и арбалетный: мощная устойчивая конструкция, прикатка заготовки к шаблону роликами (вверху в центре). На производстве достаточно широко применяются дорновые гибочные станки с электрогидравликой (справа на рис.) для очень точной и чистой гибки в размер по профилю (возможно, переменной кривизны). Дополнительный к прижимному «висячий» (паразитный) ролик служит гасителем вибраций. Электромотор через зубчатую передачу вращает кондуктор и одновременно гидронасос, от которого работает гидроцилиндр, прижимающий ролики с точно заданным усилием.

Вальцовые

Прокатные (протяжные, вальцовые) трубогибочные станки известны также в 2-х вариантах определенного назначения: с неподвижным и ломающимся столом. Те и другие, ручные и с машинным приводом, устанавливаются стационарно либо выполняются возимыми автотранспортом для использования по месту производства работ. Применяются, как правило, для гибки по большим радиусам профильных труб прямоугольного сечения, однако можно гнуть и круглые трубы. Дуги из кругляка выходят гнутыми немного винтом (по пологой спирали), но этот дефект в данном случае (круглая труба) вполне исправим в ходе монтажа. Но «винт» профтрубы обязательно пойдет и с «пропеллером», который на круглой трубе просто незаметен.

С неподвижным столом

Вальцовые трубогибы с неподвижным столом гнут профтрубы по большим радиусам без дефектов точно по профилю. Технологические «хвосты» заготовки на старте и в конце процесса не нужны, т.е. возможна гибка по профилю в размер. Однако профиль единственный: циркульная (однорадиусная) дуга. В целом такие гибочные станки – оптимум для массового производства несущих арок теплиц, навесов, гаражей и пр. хозпостроек, в т.ч. на выезде у заказчика.

Устройство вальцового трубогиба показано на рис.:

Устройство вальцового трубогиба с неподвижным столом

Слева вверху – его принцип действия: заготовка укладывается на нижние вальцы и поджимается до нужного радиуса изгиба верхним, затем вальцы приводятся во вращение, пока не выйдет «задний хвост». Нижние вальцы – одинаковые, это обеспечит симметричное растекание технологических напряжений и, соотв., чистый бездефектный изгиб. Верхний валец обычно делают диаметром в 1,5-2,5 раза больше, чем у нижних, это ускоряет прокатку, не увеличивая существенно рабочего усилия. Приобретая или проектируя самодельный трубогиб такого типа, проследите, чтобы на нем были шкала радиусов изгиба, а установочные пазы нижних вальцов – косые «обратной елочкой» (показано зелеными стрелками). Без шкалы радиусов придется испортить несколько заготовок, а вальцы в прямых пазах, поперечных или продольных (см. ниже), могут вследствие биений или смещения «пустить волну». В работе – берегитесь несимметричной установки или смещения вальцов, тогда никакая их правильная профилировка не спасет от «пропеллера». Чертежи вальцового трубогиба для профтруб до 45 мм по широкой стороне даны на рис.:

Чертежи вальцового трубогиба с неподвижным столом

Недостаток данной конструкции – установка нижних вальцов в прямых продольных пазах, лучше бы предусмотреть косые, как показано на врезке там же. Оперативность перенастройки станка заметно не снизится, зато несимметрия и сбои настройки в работе исключаются.

Еще о приводе

Симметрия приводного усилия также важна в первую очередь «от пропеллера». Симметричное расположение вальцов в данном случае еще не вполне достаточная мера.

Для симметричного растекания технологических напряжений ведущий валец также должен быть расположен симметрично относительно ведомых, т.е. привод станка нужен на центральный (верхний) валец. Если же, напр., по эргономическим соображениям, привод просто перенести на нижний валец (слева на рис.), то станок рано или поздно (или сразу же) даст «пропеллер» и, возможно, волну на больших радиусах.

Неправильное и правильное выполние привода вальцового трубогиба

В таком случае ведущими нужно сделать оба нижних вальца, синхронизировав их жестким вторичным приводом, напр. цепным, в центре. А лучше всего сделать все вальцы одинаковыми и синхронизировать все 3. Прокатка несколько замедлится, но ее неустранимые дефекты будут исключены. Если же заменить рычажный ворот штурвалом, как на рис. в начале раздела, да потяжелее, чтобы работал и как маховик, то гибка пойдет – «хоть для ракеты».

С ломающимся столом

Рабочий стол вальцового трубогиба данного типа состоит из 2- частей: неподвижной и подвешенной на шарнире. «Висячая» часть подпирается домкратом, и на ней устанавливается исходящий нижний валец. Таким образом точно и плавно выставляется радиус изгиба трубы. Конструкция получается довольно громоздкой и тяжелой, поэтому устанавливается только стационарно.

Распределение технологических напряжений заготовки в трубогибе с ломающимся столом изначально немного асимметрично. Простая мера борьбы с этим – одна-единственная, организационная: не крутить привод слишком быстро, выжимая производительность. Зато, во-первых, можно гнуть не только на большие, но и на средние радиусы: пределы регулировки R_ИЗГ в трубогибе с ломающимся столом много шире. Это обстоятельство существенно и при неподвижном столе, поэтому некоторые мастера-механики делают вальцовые трубогибы с неперемещаемым верхним вальцом, а установку R_ИЗГ производят подъемом исходящего реечным механизмом, см. рис.:

Регулировка радиуса изгиба вальцового трубогиба перемещением исходящего вальца

Во-вторых, располагая квалифицированным помощником, можно гнуть с плавно переменным радиусом, напр., стрельчатые полуарки: один крутит привод (или регулирует электрический), а второй подкачивает домкрат. А зачем лишняя красота? Настоящая красота лишней не бывает. К примеру, теплицы на стрельчатых арках более чем актуальны в северных регионах, где Солнце и летом-то не поднимается высоко. Прим. +15-20% прибавки урожая и 10-12% экономии на освещении это уже красота экономическая, материально очень ощутимо выражающаяся.

Устройство, приблизительные размеры и некоторые конструктивные особенности вальцового трубогибочного станка с ломающимся столом показаны на рис.:

Устройство и размеры трубогиба с ломающимся столом для профтрубы

Установка ведомых вальцов скользящими в продольных пазах – довольно-таки ценная находка. Расширение диапазона регулировки R_ИЗГ это, как говорится, еще семечки: раздвигая нижние вальцы несимметрично от верхнего, можно компенсировать асимметрию растекания напряжений. В принципе, потратив массу времени и материала на опыты, можно построить установочную кривую или таблицу для разных R_ИЗГ, по которой станок настраивается на бездефектную гибку. Правда, возможность изготовления полуарок переменного радиуса при этом, скорее всего, пропадет или существенно сузится. Что, конечно, не есть хорошо.

Примечание: дополнительно об изготовлении вальцового трубогиба с ломающимся столом см. ролик:

Видео: вальцевый трубогиб с ломающимся столом

В заключение

Производство арочных и полуарочных деталей строительных конструкций из профтрубы дело довольно прибыльное и не требующее существенных затрат на старт. Поэтому напоследок см. видео в 2-х частях, как своими руками сделать вальцовый трубогиб уровня, близкого к профессиональному, для изготовления из профильных труб арок для теплиц и хозпостроек, ч. 1:

Видео: серьезный трубогиб своими руками

Содержание

1. О ТБ
2. А о чем, собственно, речь?
3. Настоящие маятниковые
4. Болгарка умеет много
> Обсуждение

В мастерской домашнего умельца или ИП технического либо ремонтно-строительного профиля отрезной станок второй по нужности после сверлильного. Или после сварочного аппарата, если мастер специализируется по деревянным и/или металлоконструкциям.

Просто на хозяйстве маятниковая поперечная пила много облегчит заготовку дров и сократит расходы на нее. Поэтому в настоящей статье мы расскажем, как изготовить отрезной станок своими руками, обходясь минимумом точных и сложных работ. Или даже без них, если уже есть угловая шлифовальная машина – болгарка.

О ТБ

Работа на самодельных отрезных станках

Рис. выше не просто заставочный. Там показано, как не надо работать на отрезном станке, чтобы самому не травмироваться, не попортить материал и не угробить невзначай свою же самоделку. Ну, тут понятно: руки должны быть защищены от опилок (как и глаза, и все тело), и пользоваться данным оборудованием без защитного кожуха(ов) нельзя.

Теперь посмотрим на след. рис.:

Небезопасная конструкция самодельного отрезного станка

Вроде бы все путем, даже лицевой щиток вместо защитных очков. Что, безусловно, надежнее. А что не так? Приглядитесь. По сути, не по пунктам из толстых томов нормативных документов. Что ж, кто не увидел – вот: станок из болгарки. Стало быть, качалка не уравновешена. Но вместо обязательной в таком исполнении отбойной пружины (см. далее) – эластичное звено (стяжка для вело/мото багажника вроде). Ненадежно, вероятность порыва наиболее высока как раз в аварийной ситуации, а делать глубокий рез трудно, упрямая резинка так рвет рукоять из руки.

А о чем, собственно, речь?

Только традиционных конструкций агрегатов для точной порезки листовых, рулонных и длинномерных материалов известны десятки, это не считая лазерных и пр. из века высоких технологий. Мы далее будем рассматривать станки с качающимся рабочим модулем и круглым вращающимся режущим органом – абразивным или пильным диском. Такие отрезные станки называются маятниковыми. Они наиболее универсальны (в т.ч. пригодны для протяжки – ведения продольного реза ограниченной длины) и выполнимы самостоятельно в сарайно-гаражной мастерской. Когда говорят «отрезной станок», то в подавляющем большинстве случаев подразумевается именно маятниковый (pendulum cut grinder по англ.).

Примечание: маятниковый отрезной станок пригоден для работы по металлу, дереву, МДФ, листовым пластикам и любым другим поддающимся резанию материалам. Вся перенастройка – замена рабочего органа (абразивный или соотв. назначения пильный диск).

Мотор или УШМ?

Имеется в виду привод станка – отдельный или совмещенный в моноблоке с рабочим (режущим) органом и силовой передачей на него. Отдельный мотор имеет то преимущество, что качающуюся часть агрегата – качалку (маятник, коромысло) можно сделать должным образом уравновешенной, что намного упрощает работу на станке и повышает его производительность; последняя сравнительно слабо зависит от сопротивления материала резанию. Кроме того, весь станок можно сделать пригодным для интенсивной круглосменной работы, что может быть важно для извлекающих доход при помощи рук, растущих откуда надо, и головы, работающей как надо. УШМ (болгарка), как известно, может работать непрерывно в течение 20-60 мин. (смотря по модели), а затем – вынужденный техпростой для остывания инструмента. Но для эпизодического использования УШМ имеет ряд преимуществ:

• Достаточно выносливый и точный отрезной станок из болгарки может быть изготовлен без точеных деталей и с минимумом сварочных работ или вовсе без них, см. далее.
• Базовый инструмент остается пригодным для ручной работы вне станка.
• Электропитание – однофазное 220 В из бытовой розетки.
• Не требуются пусковые устройства и защитное заземление, т.к. в широкую продажу поступают только УШМ с двойной изоляцией.
• Внешняя характеристика коллекторного электродвигателя УШМ мягче, чем асинхронного электромотора с короткозамкнутым ротором, что экономит мощность мотора и расход электричества. В большинстве случаев (кроме порезки толстых прочных и/или вязких материалов) можно считать, что болгарка на 800 Вт электрических эквивалентна асинхронному мотору с 1,2 кВт на валу (см. далее), а УШМ на 1300 Вт – отдельному мотору на 2,2 кВт.
• Отрезные станки из УШМ более легки, компактны и транспортабельны, чем с отдельным приводом.
• Недорогие болгарки не снабжаются регуляторами частоты вращения, но к ним подходит обычный регулятор оборотов для дрели (не более $20; обычно $5 – $6). «Частотник» для асинхронного мотора до 2,5 кВт стоит от $50.

В целом, если вы занимаетесь сборкой металлоконструкций на месте и располагаете автотранспортом, или торгуете металлопрокатом (либо древесным длинномером) с порезкой в размер от заказчика, то вам нужно делать станок с отдельным приводом. Если же торцовка и порезка точно под углом для вас не каждодневная необходимость, то лучшей будет отрезная станина для болгарки.

О регулировании оборотов

А зачем регулировать обороты диска? Чтобы на превысить указанную на нем же максимальную линейную скорость края и/или частоту вращения. Иначе диск, может быть, и не разорвет, но его производительность сильно упадет, износ усилится, а качество реза ухудшится. Номинальные скорости вращения асинхронных моторов 2800-2850 мин^–1 позволяют использовать обычные диски диаметром до 350-400 и более мм, что дает глубину реза как минимум до 150 мм. Шпиндель болгарки крутится гораздо быстрее (от 6000 мин^–1), и ставить на него обычный диск диаметром более 160 мм опасно. Глубина реза выходит до 50-60 мм, а скоростной диск стоит дорого и быстро стирается. Установка регулятора оборотов решает проблему. Производительность и качество реза не страдают, т.к. определяются линейной скоростью вращения по режущей кромке.

О названии

УШМ звучит «технически», но по сути дела неточно, т.к. болгаркой много больше режут, чем шлифуют. «Угловая дрель» еще неудачнее, т.к. to drill – сверлить, буровить, для чего УШМ вообще непригодна. Угловая шлифовальная машина это калька с англ. «angle grinder machine». Но английское to grind по смыслу гораздо шире всех видов абразивной обработки. Напр., мясорубка это meat grinder. У «to grind» точного русского аналога нет; по смыслу это что-то вроде «кромсать в клочки по закоулочкам». В общем, просторечное «болгарка» терминологически некорректно, но достаточно кратко, и понятно, что это такое.

Примечание, к слову. Войскам США во время Корейской войны пришлось вплотную спознаться со штурмовиком Ил-2. Отчего к ряду почетных прозвищ этой легендарной машины прибавилось английское «Meat grinder from Hell» (адская мясорубка). Что косвенным образом свидетельствует о стойкости духа американских солдат сравнительно с немецкими; те более употребляли «Betonflugzeug» (бетонный самолет). Уж очень трудно было сбить «горбатого» (это уже по-нашенски, по-пехотному).

Настоящие маятниковые

Как устроен «настоящий маятниковый» отрезной станок по металлу, показано на рис.; качающийся «маятник» выделен цветами.

Устройство маятникового отрезного станка по металлу

«Фишка» конструкции – качалка-коромысло, сбалансированная весом мотора так, чтобы усилие холостой подачи (без резки) на всю длину рабочего хода было прибл. равномерным и составляло ок. 5 Н (где-то 0,5 кгс). Именно такое «холостое» усилие позволяет опытному станочнику наилучшим образом чувствовать материал и машинально работать с максимальной производительностью без накопления усталости, буквально играючи. Если же возникла опасная ситуация и рабочий бросил рукоять подачи, то инерция мотора и хребтины коромысла обеспечивают плавный отскок диска. Вероятности перехода опасной ситуации в аварийную и порчи режущего органа много уменьшаются, да и заготовка чаще всего остается неиспорченной – посмотрел, что не так, поправил, дорезал.

Примечание: возвратная пружина коромысла в сбалансированных маятниковых отрезных станках почти всегда есть, но роли отбойной аварийной (см. далее) она практически не играет, только дает начальный толчок тяжелой качалке, если диск «закусило». Чаще всего возвратная пружина в станках данного типа используется для установки усилия холостой подачи «под себя».

Примеры самоделок

Самый сложный сборочный узел показанной выше конструкции – поворотный стол с угловым делителем; сделать его дома «на колене» невозможно. Резка под заданным углом всеми описанными ниже конструкциями осуществляется поворотом и фиксацией всего станка относительно стола (верстака) для заготовок с продольным упором (или наоборот, верстака относительно станка). С отрезными станками из болгарок проще, см. далее.

Внешний вид и чертежи основных деталей наиболее универсального самодельного отрезного станка даны на след. рис.

Внешний вид и чертежи основных деталей универсального самодельного отрезного станка

Для тех, кто еще путается в допусках-посадках, также на рис. даны условия согласования сопряженных размеров; размеры D32 согласовываются по правилу для D15. Чтобы получить нужную соосность (центровку) шеек рабочего вала под подшипники (D20_–0.03) на токарном станке обычной точности, их нужно точить начисто в один установ и один проход резца (подача – минимальная, это вам не окалину драть).

Коромысло в данном случае – лист стали S>4, усиленный хребтиной из трубы D30; ее отгиб – рычаг подачи. Коромысло может быть рамным, из профтрубы от 30х30х2. Его размах (длина) не критичен в пределах 400-500 мм. Возвратной пружины нет (можно поставить). Отброс коромысла вверх устанавливается выносом его «хвоста» назад от шарнира (см. ниже).

Обоймы подшипников рабочего вала устанавливаются зеркально отверстиями D21 друг к другу. Такой прием монтажа на неформальном конструкторском жаргоне называется «попка к попке» (смягчено в общедоступной публикации). В данном случае он позволяет без дополнительных конструктивных элементов исключить продольное смещение вала в подшипниках, т.к. чашки их обойм закрыты справа планшайбой, а слева ведомым шкивом. Сборка узла рабочего вала на коромысле производится след. порядком:

1. подшипники вкладываются в готовые обоймы (с приваренными и подрезанными на плоскость укосинами);
2. обоймы с подшипниками надеваются на вал, как указано выше;
3. на длинный хвостовик D15 (левый на чертеже) надевается ведомый шкив;
4. поверх шкива на тот же хвостовик надевается проставка;
5. шкив через проставку туго затягивается гайкой М14;
6. вал в подшипниках и со шкивом ставится на испод коромысла и временно притягивается к нему за середину струбциной (не туго!);
7. обоймы подшипников также временно распираются деревянными лучинами;
8. вал выставляется точно параллельно переднему обрезу коромысла: его проекции вверх должны быть касательны обоймам подшипников. Пользоваться двумя слесарными угольниками одновременно!
9. прихватами быстро подвариваются укосины обойм. Ток – не более 60-80 А;
10. струбцина и распорки снимаются, проверяется легкость вращения вала. Заедает – отрезаем обоймы по сварке и повторяем пп. 6-10;
11. обоймы подшипников привариваются окончательно. Варить короткими стежками попеременно-поочередно правую-левую;
12. даем сборке полностью остыть и снова проверяем вращение вала. Клинит, заедает – увы, перегрето при сварке. Рукам еще нужно дорасти, как надо, а обоймы придется делать (заказывать) заново. Возможно, и подшипники менять;
13. вал крутится легко, плавно – закрывает подшипниковый узел легким кожухом от опилок и окалины.

Шарнир коромысла собирается аналогично, но «попкой от попки» (чашками обойм внутрь) и также закрывается легким кожухом от пыли. Ось шарнира – отрезок кругляка D(21…45), какой есть под рукой. По концам проточены шейки подшипников, такие же, как на рабочем валу, и хвостовики М14 длиной от 40 мм. Станина – из профтрубы, уголка от 40х40 и т.п. подручного металлохлама. Шарнир крепится в проушины ее стоек парами гаек (внутри и снаружи). Еще вариант сборки шарнира – обоймы его подшипников привариваются к плоской раме вместе с осью, как на врезке в рис. Затем коромысло приваривается к оси шарнира или крепится к нему резьбовыми метизами. Но таким способом отцентрировать шарнир гораздо труднее, и сложнее защитить его подшипники от пыли.

Ведущий шкив двигателя нужно сделать/подобрать таким, чтобы частота вращения диска была близка к номинальной. Пусковую схему двигателя заранее собирают на левое (смотря со стороны вала) вращение, «искрами от себя». В таком случае отдача усилия резания будет затягивать гайки шкивов и диска; они будут прочно держаться на трении, шпонок, шплинтов и т.п. дополнительных «неудобных» технологически фиксаторов не понадобится.

Чертежи отрезного станка меньшей мощности, но более точного (пригоден для работы с алмазными дисками) даны на рис. Электромотор на 350-400 Вт 2800-3000 об/мин.

Чертежи самодельного отрезного станка повышенной точности

Разбивка по позициям: 1 – электродвигатель; 2 – станина; 3 – защитный кожух рабочего органа (сталь s2); 4 – рабочий орган (абразивный диск); 5 – защитный кожух ременной передачи (сталь s2); 6 – клиновой ремень А-1018; 7 – винт М8х14; 8 – ведущий шкив (Д 16); 9 – крышка кожуха ременной передачи (сталь s2); 10 – ведомый шкив (Д 16); 11 – распорная втулка (сталь); 12 – шайба (сталь); 13 – рукоять подачи; 14 – болт М6х12; 15 – винт М5х10; 16 – рабочий вал (сталь); 17 – передняя крышка подшипникового узла (Д 16); 18 – задняя крышка подшипникового узла (Д 16); 19 – втулка (сталь); 20 – шайба (сталь); 21 – гайка (сталь); 22 – шариковый подшипник № 203; 23 – корпус шпинделя (сталь); 24 – бобышка кожуха передачи (сталь); 25 – винт М6х8; 26 – винт М8х16; 27 – бобышка кожуха диска (сталь); 28 – консоль коромысла (сталь); 20 – болт М6х16; 30 – корпус шарнира коромысла (труба 1/2”, сталь); 31 – ось шарнира (сталь); 32 – втулка (сталь); 33 – шайба; 34 – гайка М10; 35 – монтажная плита электродвигателя (сталь), 36 – корпус пускового устройства электродвигателя (Д 16).

Примечание: корпуса шпинделя и шарнира коромысла перед сборкой набиваются смазкой ЦИАТИМ-221.

Особенности данной конструкции, первое, отсутствие шарикоподшипников в шарнире коромысла. Это позволило упростить изготовление сборку станка (отпадает сложная токарка его оси и ее центровка). Второе – длинное плечо коромысла не прямая хребтина, а ломаная в плане консоль. Это делает станок компактнее, а рабочий орган более стойким на кручение по оси маятника. Т.е., в этом станок можно без опасений заправлять чувствительные с заклиниванию и выкрашиванию тонкие алмазные диски. Но грубых работ и частых перевозок с места на место такой станок не выдержит: в шарнире маятника появится поперечное биение, что сведет на нет все заботы и труды по повышению точности. В общем, это станок для аккуратной работы с достаточно качественными материалами.

Примечание: в станках подобного назначения успешно применяются более «мягкие» и включаемые непосредственно в бытовую электросеть двигатели от стиральных машин, см. напр. ролик:

Видео: отрезной станок по металлу с мотором от стир. машины

Следующий станок (см. рис.) еще более специализирован: это маятниковая пила по дереву. На заготовке дров в северных регионах она (сравнительно с бензопилой) намного ускоряет и облегчает работу. В домовладении с дровяным отоплением окупается за 1-2 сезона; на лесопилке или лесобирже, для порезки материала на мерные тесины, еще быстрее.

Чертежи маятниковой пилы по дереву

Особенности конструкции таковы:

1. мощность мотора уменьшена, т.к. дерево довольно-таки мягкий материал;
2. неприхотлива к электропитанию. Однофазный движок 1,5 кВт 220 В найти в продаже можно, а преобразователь напряжения 12/24 В DC -> AC 220 V 50/60 Hz стоит до $30-40;
3. скорость вращения рабочего органа оптимизирована под пильный диск по дереву;
4. поскольку вероятность заклинивания пилы в древесине много выше, чем абразива в металле, центр масс маятника смещен далеко назад от оси качания (шарнира). Для этого тяжелый двигатель установлен на задней консоли качалки;
5. согласно п. 4 удлинено и переднее плечо качалки, чтобы оператору не пришлось прикладывать к рычагу подачи чрезмерного усилия;
6. возвратной пружины нет – при таком размахе плеч маятника она или бесполезна, или нужна очень тугая и сильно затрудняющая работу;
7. вследствие п. 6 и потому, что особой чистоты и точности реза не требуется, шарнир маятника – отрезок трубы и кусок круглого шкворня;
8. в связи с пп. 4 и 5 направление вращения рабочего органа изменено на прямое (опилками от себя);
9. из-за п. 8 крепление шкивов ременной передачи шпоночное, а пильного диска – на левой резьбе;
10. опилок от древесины намного больше, чем от металла, и они липучие. Поэтому узкий защитный кожух-«карман» диска заменен широким передним козырьком (показан пунктиром слева на рис.);
11. опять-таки по причине п. 4 ведущий и ведомый шкивы применены с параболическим профилем ложа ручья. Клиновой ремень в параболических шкивах хорошо гасит рывки на мелких сучках, но при застревании диска в древесине проскальзывает, не давая нештатной ситуации развиться в аварийную;
12. работая на данной пиле, нужно соблюдать дополнительные меры ТБ. В частности, нельзя стоять сзади работающей пилы и наклоняться над рычагом подачи, чтобы ненароком не получить «коромыслом в морду».

Примечание: шпиндель маятниковой пилы по дереву может быть конструктивно идентичен описанному выше (для универсального мобильного станка), но резьба на его хвостовиках и гайки под нее нужны левые.

О выборе мотора

В описаниях конструкций выше указана механическая мощность двигателей на валу P_м. Для асинхронных моторов ее отличие от паспортной электрической P_э существенно, т.к. их крутящий момент не может изменяться в широких пределах. Подбор подходящего асинхронного электромотора для проектируемого «отрезника» производится след. образом:

1. смотрим на шильдике или в спецификации P_э и cos ? (аналог КПД для электродвигателей переменного тока);
2. определяем номинальную мощность на валу P_н = P_эcos ?;
3. если мотор однофазный на 220 В, считаем P_м = P_н;
4. если 3-фазный мотор на 380 В конвертируется под однофазное включение 220 В звездой, считаем P_м = 0,707P_н;
5. то же, треугольником, P_м = 0,5P_н.

Пример расчета «от обратного». Нужен мотор на 1,2 кВт «механики». Питание однофазное бытовое. Типовое значение cos ? для мощностей данного порядка 0,85. Значит, надо искать на P_н/cos ? = 1,2/0,85 = 1,4 кВт. Однофазных на такую мощность в пределах досягаемости не просматривается, так что ищем 3-фазный на P_н/0,707 = 2 кВт с обмотками, соединенными звездой, или такого же типа на P_н/0,5 = 2,8 кВт, если обмотки соединены треугольником.

Примечание: видеопримеры выполнения любительских отрезных станков – универсального «гаражно-хозяйственного» на диск до 350 мм:

Видео: отрезной станок по металлу с диском 350 мм

с электронным регулятором частоты вращения (мощность двигателя взята избыточная, т.к. регулировка производится изменением рабочей частоты, при понижении которой крутящий момент существенно падает):

Видео: отрезной станок с электрорегулятором частоты вращения

мощного высокопроизводительного в комплекте в поворотным столом-тисками:

Видео: отрезной станок 5,5квт на 2880 об.мин. с поворотными тисами

Болгарка умеет много

В том числе – стать основой отрезного станка по металлу, дереву и прочим режущимся материалам, т.к. заменить отрезной диск на любой пильный из имеющихся в продаже пустячное дело. Не пустяк в таком случае – дисбаланс одноплечей качалки (см. далее), так что маятниковым в полном смысле УШМ из болгарки уже не будет. Двуплечая качалка с уравновешивающим грузом не выход – аварийный отскок будет с недопустимо большой задержкой в начале и слишком резкий в конце.

К сожалению, дать чертежи с пояснениями готовых самоделок такого рода нет возможности – слишком уж много разных болгарок есть в продаже. Поэтому остановимся на самых существенных моментах. Если вы хоть приблизительно разобрались в чертежах выше, то и сами сконструируете. А мы подскажем, как добиться успеха, не располагая токаркой и даже сваркой. Время воплощения в металле? Полдня-день, если уже делали руками какие-нибудь вещи.

Конструктивная схема

Болгарка крепится к станине болтом в одно из резьбовых отверстий для боковой рукояти. Отрезные станки на основе УШМ выполняются в основном по горизонтальной и вертикальной схемам. В первом случае корпус базового инструмента крепится вдоль качалки; во втором – поперек вверх. Продольная схема хороша тем, что болгарку легко уберечь от проворота в работе, пристегнув за корпус хомутом-«удавкой». Но вертикальная схема (см. рис. справа) лучше во всех прочих отношениях: работать гораздо удобнее, короткое жесткое плечо качалки позволяет с очень простым ее шарниром (см. далее) добиться «настоящего маятникового» качества реза, и отбойная пружина нужна послабее, что тоже эргономично.

Самодельный отрезной станок вертикальной схемы из УШМ (болгарки)

Кажущийся недостаток вертикальной схемы – возможность проворота инструмента на ходу, т.к. крепежный болт может ослабнуть из-за вибрации. Но в большинстве болгарок рядом с крепежным отверстием рукояти можно насверлить пару мелких глухих отверстий (возможность определяется по осмотру разобранного редуктора. А в монтажную плиту без проблем ввинчиваются фиксирующие штифты. Чтобы переделывать не пришлось, действуем таким порядком:

• Осмотром разобранного инструмента определяем, где можно расположить фиксаторы. Глубина лунок под них нужна 3-4 мм; диаметр такой же. Глубже и шире не надо, зачем зря ослаблять корпус редуктора.
• Замеряем поточнее, где будут фиксаторы относительно резьбового крепежного отверстия, вычерчиваем эскиз.
• В монтажной плите размечаем отверстия под фиксирующие штифты. В зеркальном отражении, не забудьте! Можно набросать эскиз на тонкой бумаге и наложить ее на плиту рисунком так, чтобы контуры крепежного отверстия совпали.
• Сверлим пионерные отверстия под фиксаторы. Пока помельче, лишь бы пролезла чертилка потоньше. Лучший ее вариант в данном случае – цыганская игла или сапожное шило.
• Ставим на плиту инструмент с диском побольше и при помощи пары слесарных угольников выставляем его (диск) строго вертикально. Осторожно, чтобы не сбить установку, потуже затягиваем крепежный болт. Эту операцию лучше производить с толковым помощником.
• Сквозь отверстия в плите размечаем на корпусе редуктора, где сверлить лунки под фиксаторы.
• Сверлим лунки в болгарке, а в плите рассверливаем в размер отверстия под фиксаторы и ставим их. Можно использовать винты М3-М4, завернутые с изнанки плиты; тогда и отверстия под них нужны резьбовые.
• Ставим на место инструмент, проверяем диск на вертикальность. Чуть ушел – не страшно. Можно подпилить один или оба фиксаторы сбоку надфилем до эксцентричности и подвернуть, подправив инструмент. В таком случае фиксаторы фиксируются (вынужденный повтор) краской, клеем по металлу или холодной сваркой.

Пружина

Пружина отброса (возвратная, отбойная) устанавливается в любом подходящем месте самодельного отрезного станка, см. рис. ниже. Нужно соблюсти только 2 условия: первое, начальное усилие подачи должно быть 10-12 Н (1-1,2 кгс), подбирается по руке. Это больше, чем в маятниковом станке, так что и работать будет не так удобно. Второе – если прижать инструмент вхолостую до конца и резко бросить рукоять, обратный его отскок недопустим. В этом смысле предпочтительнее конструкции слева и справа на рис.

Возможные варианты установки пружины отброса в отрезных станках из болгарок

Шарнир

Качество реза болгаркой почти нацело определяется качанием инструмента в поперечной диску вертикальной плоскости и боковым смещением по ней же. Конструкция шарнира (и части станины), практически полностью исключающей то и другое, показана на след. рис. Основные материалы – обрезки трубы, прутка и шарики от подшипников D(8…15). Сделанный «на колене» узел не менее точен и устойчив, чем сложные «фирменные». Проварить нужно только углы вильчатой рамы, но, если ее согнуть из толстой полосы, то и этого не понадобится.

Устройство шарнира коромысла (качалки) самодельного отрезного станка из болгарки

Перед сборкой в полости трубы набивается любая консистентная смазка, хоть паровозный тавот. Центровка и устранение люфта – боковыми болтами, которые фиксируются внутренними контргайками, а те – краской/клеем. Крепление хребтины сваркой производится до сборки; резьбой ее можно крепить и после.

Чего не надо

Самые серьезные ошибки при изготовлении самодельных отрезных станков на основе УШМ, во-первых, недостаточно жесткое крепление инструмента к качалке, напр. разбалансированное относительно точки приложения обратного усилия резания (поз. А на рис.). Инструмент в работе перекашивается, рез идет туго, получается скошенным по вертикали и рваным, а диск быстро изнашивается.

Примеры неоправданно сложного исполнения самодельных отрезных станков из болгарок

Во-вторых, крепить болгарку за защитный кожух (поз. Б) просто опасно. И зачем, спрашивается? Ради лишней бессмысленной работы? Там же есть штатные, рассчитанные под нагрузку, крепежные отверстия, одно из которых всегда свободно.

Раз уж речь зашла о бессмыслицах, нельзя не задержаться на конструкциях станин и качалок. Посмотрите на след. рис.:

Примеры неправильного конструктивного исполнения самодельных отрезных станков из болгарок

Стремление авторов сих произведений добиться их жесткости и устойчивости похвально. Но отнюдь не мешало бы прежде подучить хотя бы самые основы сопромата, термеха и строительной механики. А расчеты по ним показывают: вилки из профтрубы от 25х25х1,5 шириной до 200 мм, высотой до 150, и хребтины из такой же трубы от 40х40х2 длиной до 350 мм (любая болгарка укладывается лежа) более чем довольно, чтобы получить точность реза лучше 1 мм. Вполне достаточно для такой тонкой работы, как подрезка на угол наличников межкомнатных дверей. Если же станок все равно «играет», не подпирайте дубовыми кряжами фанерную хибару (образно). Ищите конструктивные недочеты.

Примечание: варианты самодельных станин для болгарок под отрезные станки см. в видео:

Видео: самодельные стойки для болгарки

Дополнительные возможности

Кроме перпендикулярных поперечных резов, очень часто требуются угловые на 45 градусов; редко – на произвольный наперед заданный угол. Докупать поворотный стол с угловыми делителем? Влетит в «копеечку» где-то от $40, если хороший долговечный. А нерегулируемого стусла для реза ручной ножовкой под станком хватит максимум на 4-5 заготовок.

Простейшее решение – стол для отрезного станка с боковым продольным упором и рисками на фиксированные углы, поз. А на рис.:

Конструкции столов к отрезным станкам для резки под углом

Наладка – поворотом стола или станка с фиксацией струбцинами. Серьезный недостаток – долгая и утомительная переналадка с угла на угол. Ее можно облегчить, выставив по разу на каждый угол точно прорезав диском в столе пазы. Тогда наладка сводится к установке диска по пазу, но все равно – при непрерывной работе за 8 час. смену зря теряется до часа и более времени. Трубчатую поворотную станину и самодельный стол с упором-делителем на произвольный угол (поз. Б) сделать сложнее, но потери рабочего времени с ними не превысят таковых на «отдых» инструмента.

Иногда, и не так уж редко, на поперечном в общем-то отрезном станке приходится делать продольные резы ограниченной длины. Напр., узкие прямые пазы и канавки в тонком материале. Что на циркулярке вообще невозможно, а фрезером со специальным столом (достаточно сложным и громоздким) вряд ли. Здесь поможет отрезной станок с протяжкой – выдвижным по ходу реза рабочим органом, см. след. рис.:

Самодельный отрезной станок с протяжкой из болгарки

Конструкция его никак не для начинающих мастеров, поэтому ограничимся ее видео описанием, см. ролик:

Видео: стойка для болгарки с протяжкой

Гораздо чаще встречается иная ситуация: резать нужно только перпендикулярно, но быстро, много и точно в размер; места под «нормальный» отрезной станок просто нет. Напр., мастер нарезает заготовки для строительства в тесном хозблоке, используемом также как временное жилье. Или ИП торгует длинномером «в разрез» в палатке на железном базаре. Что ж, умельцы придумали и на такие случаи придумали отрезной мини-станок в виде приставки к обычным слесарным тискам, см. рис.:

Отрезной мини-станок из болгарки – приставка к слесарным тискам

А как сделать такое полезное приспособление – видео напоследок:

Видео: мини-отрезной станок из болгарки и тисков

Содержание

1. Какую делать?
2. О технике безопасности
3. Какие брать диски
4. Ручная с рейсшиной
5. Стол для ручной циркулярки
6. Стационарный с фугованием
7. И еще одно приспособление
> Обсуждение

Циркулярная пила, или попросту циркулярка – нужнейшее оборудование в первую очередь при самостоятельном деревянном строительстве. Если закупить начерно опиленный на пилораме сырой строевой лес, выдержать его и самостоятельно распустить на длинномер циркуляркой, сметная стоимость постройки падает буквально в разы. Необходима циркулярка и при разного рода отделочных работах, любителям мастерить, да и просто на хозяйстве будет полезна. Стационарная циркулярная пила заводского изготовления стоит очень и очень недешево, но вполне пригодную для хозяйственных нужд или, скажем, постройки сарая, возможно соорудить из подручного хлама; лишь несколько точеных деталей придется заказать на стороне. В этой статье рассказывается, как делается стационарная циркулярная пила своими руками, как приспособить ее же для фугования и отпиливания поперек или под углом, а также описываются самодельные принадлежности для применения ручной циркулярки как стационарной.

Какую делать?

Первый вопрос – какая нужна глубина реза? Зубья пильного диска должны входить в материал под определенным небольшим углом, иначе рез пойдет рваный, а работа станет опасной. Угол входа зуба определяет допустимый выступ пильного диска над рабочим столом. Для дисков с зубьями разного профиля величины выступа несколько отличаются но, в общем, «выпихивать» диск более чем на 1/3 его диаметра не надо – может «закусить», что создаст опасную ситуацию.

Итак, в зависимости прежде всего от требуемой глубины запила циркулярка своими руками делается различного типа конструкции; много значит и нужная длина реза. Для распиловки дерева толщиной прим. до 120 мм нужен диск диаметром от 350 мм. Толщину распиловки можно удвоить, проводя каждый рез дважды с противоположных сторон, но тогда распущенный длинномер нужно будет отфуговать. В таком случае нужен стационарный деревообрабатывающий станок с пильным диском и фуговальным барабаном, поз. 1 на рис. Длина реза на нем определяется длиной заготовки и размерами мастерской. Для привода хватит асинхронного двигателя на 1,2-2 кВт; электромотор такой мощности можно найти однофазный на 220 В. Если же хочется построиться совсем дешево, заготовив неокоренный кругляк, то нужна уже намного более сложная пилорама, а не циркулярка.

Виды самодельных циркулярных пил

Для чистой распиловки на месте в ходе отделочных работ (допустим, на выезде) на длину до 1,5-2,5 м, в т.ч. под произвольным углом, требуется ручная циркулярная пила с направляющей-рейсшиной, фирменной (поз. 2а) или самодельной (поз. 2б). К ней же можно построить циркулярный стол с боковым упором (поз. 3а и 3б). Длина реза становится неограниченной (в пределах помещения), но его глубина не превысит 40-50 мм, с учетом ее уменьшения на толщину рейсшины или столешницы.

Любители пробуют также приспосабливать под циркулярки УШМ (болгарки) и ручные дрели (поз. 4 и 5). Мощности болгарки на 1300 Вт, по идее, хватит на рез глубиной 200-250 мм. Но ставить на УШМ пильный диск больше штатного (как правило, 120-160 мм) нельзя, даже если он рассчитан и на большую скорость вращения. Реально же глубина реза получится не больше 30-32 мм; если «взять глубже», пойдут опасные «закусы». Дело тут во внешней характеристике коллекторного электромотора, см. далее.

Циркулярка из дрели возможна только маломощная, на глубину не очень-то качественного реза до 15-20 мм. Почему? Потому, что осевое биение патрона дрели с ударным механизмом (или перфоратора) недопустимо велико для пильного диска, а точные безударные дрели маломощные. Пытаться пилить ими глубже понемногу, ограничивая скорость подачи заготовки, бесполезно – пила «кусает» и рвет материал. Причина все в том же коллекторном моторе.

О технике безопасности

Деревообрабатывающие станки являются оборудованием, создающим повышенную опасность. Для изложения содержания томов ТУ и ТБ на них в популярной статье нет места, да и отвечает домашний мастер сам за себя. Поэтому вкратце покажем «от обратного»: каким не должен быть циркулярный станок, чтобы работа на нем была возможна без травматизма и увечий. Пример «произведения», нарушающего все непременные правила более-менее безопасного устройства распиловочно-фуговальных станков, показан на рис. (электрическая часть – тема отдельная).

Пример неправильного и опасного устройства циркулярного распиловочно-фуговального станка

Пояснения к нему:

• А – пильный диск без защитного кожуха. Это общая болезнь едва ли всех самодельных циркулярок. Мол, держим пальцы подальше от пилы, пользуемся толкателем заготовки, и все OK. Так вот, к вашему сведению – сейчас в интернете можно запросто нарваться на пильный диск, изготовленный методами порошковой металлургии. Наткнувшись на гвоздик, очень даже охотно разлетается на мелкие острые осколки.
• Б – выступ диска явно больше 1/3 диаметра. «Закусы» дергающейся в руках заготовки, лохматый ступенчатый рез – неизбежны. Травмы в работе – более чем вероятны.
• В – силовая передача также не закрыта коржухом.
• Г, Д – стол из разнородных некачественных материалов. Поперечный перекос заготовки и «увязание» пилы со всевозможным нехорошим последующим также вполне вероятны.

Какие брать диски

Пильный диск – важнейшая часть циркулярки, рабочий орган, ради которого она и делается. К нему же привязывается и вся конструкция станка, так что нужно заранее определиться, какие диски будем использовать в работе, и как выбрать нужный заочно (онлайн) по обозначениям на нем или в описании..

Типы и системы обозначений пильных дисков

Наиболее распространены 2 системы обозначений. По первой (п. А поз. 1 на рис.) последовательно обозначаются:

1. диаметр диска по вершинам зубьев, мм;
2. ширина реза, мм;
3. диаметр установочного (посадочного) отверстия, мм. Типовой (по умолчанию) допуск +0,05 мм не указывается;
4. нетиповой допуск на посадку (возможно);
5. количество зубьев;
6. буквой Т или пиктограммой – наличие на зубьях твердосплавных напаек;
7. частота вращения – рабочая (номинальная) просто цифрами, максимально допустимая с приставкой max.

По второй системе обязательно, цифрами через дефисы, указывается типоразмер диска: диаметр по основаниям зубьев, их количество, посадочный диаметр (допуск по умолчанию тот же). Напр., 190-36-30 в п. Б поз. 2 означают диск диаметром 190 мм (по вершинам зубьев будет 200) на 36 зубьев под посадку 30 мм. Отдельно указывается частота вращения, но здесь она максимальная по умолчанию; рабочая на 10% меньше. Остальные параметры указываются или условными обозначениями (п. В поз. 2) или текстуально. Минимальная частота вращения, при которой еще обеспечивается должное качество реза, для сертифицированных дисков со стабилизирующими прорезями (поз. 1, 2, 4, 5) на 50% ниже рабочей, а для сплошных дисков на 25% меньше.

В продаже встречаются вполне качественные «внесистемные» диски (поз. 3-5). Но во всех случаях просто «по дереву» (поз. 2-4) обозначает соответствующую ТУ деловую древесину, фанеру, ДСП, ламинат и др. достаточно качественные древесные материалы. Пилить таким диском не выдержанное сырое дерево опасно – может заклинить и разлететься. Для распиловки дикой древесины выпускаются специальные диски с обозначениями Forest (лес, поз. 5), Wildwood (дикое дерево), Timber (древесина), Log (бревно) и т.п. Диски с такими обозначениями применяются в стационарных маятниковых пилах, циркулярных пилорамах и др. оборудовании для распиловки сырой древесины.

Примечание: если собираетесь пилить циркуляркой металл, будьте внимательны – диски для стали и алюминия не взаимозаменяемы. Продаются также универсальные диски для распиловки любых материалов, но работают они грубо. Пилить «универсалами» ламинат, ЛДСП и др. ламинированные материалы нельзя – покрытие слущивается.

Наконец, в продажу поступает много пильных дисков безо всяких обозначений, поз. 6 на рис. В общем, пилят, но с ними нужно осторожнее: линейную скорость вращения такого диска лучше не давать более 40 м/с. Чтобы получить из нее скорость вращения (для расчета передачи), измеряем диаметр диска по основаниям зубьев D (в мм), и вычисляем его рабочую скорость вращения как 60(40 000/(3,1415хD)). Напр., рабочая скорость вращения «мутного» диска на 200 мм получится 3815 об/мин; лучше взять 3500.

Ручная с рейсшиной

Глубоко и «длинно» пилить домашнему мастеру приходится нечасто, а ручная циркулярка и сама по себе штука полезная. Кроме того, ручной циркулярной пилой с направляющей-рейсшиной можно резать дерево и поперек, и вдоль волокон, и под любым углом. А длины реза до 1,5-2 м вполне достаточно для почти всех отделочных работ и овеществленного творчества.

Рейсшин для ручных циркулярок в продаже достаточно, и стоят они недорого, но универсальной нет. Принцип устройства фирменной рейсшины иллюстрирует рис.: опорная плита (башмак) пилы изготавливается с продольным пазом, а рейсшина штампуется с соотв. гребнем (показано стрелкой на рис.).

Использование ручной циркулярной пилы с направляющей-рейсшиной

В работе удобно: нужно только прижимать инструмент сверху, а вбок и на перекос он не уйдет. И в ходе конкурентной борьбы тоже удобно: делаем свои пилы так, чтобы на направляющие «партнеров» они не садились.

Неудобно мастерам – рейсшину подешевле не подберешь. А циркулярка с пазом под направляющую стоит несоразмерно дорого сравнительно с такой же, но с гладким башмаком. Любители делают наоборот: рейсшину с пазом из ламинированной фанеры, а к башмаку крепят пару бобышек (поз. 2б на большом рис. в начале). Но для этого, во-первых, нужен фрезерный стол по дереву, который надо еще сделать (непросто) или купить (за дорого). Во-вторых, и так небольшая глубина реза уменьшается на 16-20 мм. В-третьих, если инструмент еще гарантийный, то от сверления отверстий в башмаке гарантия сгорает. В-четвертых, если пила арендная, то ничего дорабатывать в ней нельзя.

Есть еще один способ, но инструмент в работе нужно будет удерживать в 3-х плоскостях: прижимать, от ухода вбок и от проворота. Фанерное основание направляющей с таком случае может быть тоньше, 6-8 мм. Собственно рейсшиной будет закрепленная на нем ровная рейка (или отрезок стального уголка и т.п.), см. след. рис.:

Как самому сделать направляющую для ручной циркулярки

«Наладка» приспособления сводится к тому, что циркуляркой просто отрезают лишнее от основания. Крепится такая направляющая к доске/листу материала струбцинами, как и фирменная. При работе на верстаке под основание подкладывают проставки толщиной чуть больше таковой материала; глубина реза от этого соотв. уменьшается.

Стол для ручной циркулярки

Конструкций самодельных распиловочных столов для ручных циркулярок множество, но большинство из них плоды творческого поиска и/или самовыражения. Впрочем, вполне работоспособные. Однако оптимальные варианты для тех кому надо не сделать и показать, а работать на нем, просматриваются достаточно ясно.

Это – откидной распиловочный стол для ручной циркулярной пилы (слева на рис.). Столешница – ламинированная фанера от 12 мм; царги высотой от 400 мм – мебельная ЛДСП 16-24 мм. Делать царги составными из досок нежелательно, нужной жесткости стола не получится. Свесы столешницы – 30-60 мм.

Конструкция распиловочного стола для ручной циркулярной пилы

Конструкция столешницы циркулярного стола показана справа на рис. Сквозные пазы под выход пильного диска (можно один паз) вырезаются шириной 6-10 мм. Особой точности при этом не требуется, т.к. упор (см. ниже) выставляется на распиловку по пильному диску. Размеры столешницы можно менять произвольно (до прим. 900х1200 мм из 16 мм фанеры). Фиксация в рабочем положении (узел С на рис.) – винтами М8 с гайками-барашками. Узел вращения (поз. В) – отрезок трубы (можно пластиковой). Его крепление к столешнице – можно винтами с потайными головками через сквозные отверстия.

Вместо петель – Г-образные куски прута D8; небольшой люфт в трубе на качество распиловки не влияет. Каждая «петля» дополнительно сгибается в вертикальной плоскости под углом 30-45 градусов. На длинных палочках «Г» нарезается резьба, и они крепятся в царге парами гаек с разрезными шайбами. Крепежные отверстия в царге лучше размечать по месту, вставив «петли» в трубу и уложив столешницу на основание.

Упор

Делать массивный скользящий упор для заготовки, как на поз. 3б на большом рис. в начале, не обязательно. Его (упор) лучше изготовить из отрезка стального уголка от 40х40, обрезав вертикальную полку как показано здесь на рис. (вид сзади).

Конструкция скользящего упора из стального уголка для самодельного циркулярного стола

Крепится такой упор к столешнице струбцинами, а выверять его параллельность пильному диску нужно в любом случае; делается это слесарным угольником с миллиметровыми делениями.

Крепление инструмента

Крепление ручной циркулярки в распиловочном столе в зажимах

Циркулярка крепится к исподу столешницы диском вверх. Если инструмент не гарантийный, а потеря глубины реза несущественна, в башмаке пилы сверлятся 4 отверстия D8, и крепится она сквозными винтами с головками впотай. Весьма желательно между башмаком и столешницей проложить 1-2 мм резину (напр., от автокамеры), качество реза заметно улучшится вследствие гашения вибраций инструмента. Если же потери глубины реза необходимо свести к минимуму, в столешнице делают сквозной вырез под башмак инструмента, пилу крепят к стальному листу толщиной 3-6 мм, а его – в прямоугольной лунке на лицевой (рабочей) поверхности столешницы (см. рис. слева). Но лунку придется выбирать ручным фрезером по дереву, стамеской точно заподлицо не получится.

Если инструмент гарантийный или арендный, потери глубины реза неизбежны, т.к. дырявить башмак пилы нельзя. На такой случай известен вариант крепления пилы в зажимах (см. след. рис.). Для регулярной работы в больших объемах не годится, но сделать можно быстро и день-два ровно попилить получится.

Крепление ручной циркулярной пилы в распиловочном столе с минимальной потерей глубины реза

Примечание: о вариантах самостоятельного изготовления распиловочных столов на основе ручных циркулярных пил см видео; стационарного в мастерскую:

Видео: переделка ручной дисковой пилы Интерскол в циркулярную

настольного домашнего:

Видео: изготовление настольного распиловочного станка

складного в чемодане для работ на выезде:

Видео: переносной компактный распиловочный станок

Стационарный с фугованием

Стационарную циркулярную пилу лучше сразу проектировать с фуговальным барабаном. Без него большая часть трудов по ее изготовлению просто потеряет смысл, разве что ради самого процесса создания.

Устройство стационарной циркулярной пилы с фуговальным барабаном показано на рис.:

Устройство стационарной циркулярной пилы с фуговальным барабаном

При ее конструировании нужно применить дополнительные меры по безопасности и обеспечению качества работы станка. Во-первых, на время распиловки фуговальный барабан должен накрываться надежно закрепляемой защитной крышкой на подкладках на глубину фугования или чуть больше, поз. А на след. рис.:

Как приспособить фуговальный барабан к стационарной циркулярной пиле

Потери глубины реза составят ок. 6-8 мм (глубина фугования до 3-4 мм + 3-4 мм толщина крышки. Для фугования на столешницу по всей ее длине за барабаном (по ходу заготовки) крепится рабочая накладка такой же толщины (поз. Б), т.к. нависание отфугованной детали за барабаном приведет к ее состругиванию на клин; очень пологий, но вследствие накопления погрешности в процессе строительства или отделочных работ может выясниться, что весь обработанный материал запорчен.

Примечание: увеличивая толщину рабочей накладки, можно регулировать глубину фугования от максимальной до 0,5 мм.

Мотор имеет значение

Во-вторых, безопасность пользования самодельной циркуляркой и качество распиловки ею (особенно отделочных материалов) во многом определяется внешней характеристикой (ВнХ) двигателя привода станка. ВнХ это зависимость крутящего момента на валу Т от частоты его вращения N; частота вращения (обороты) зависит от сопротивления обрабатываемого материала резанию, а оно, в свою очередь, от скорости и усилия подачи заготовки.

ВнХ коллекторного мотора последовательного возбуждения (болгарка, дрель, перфоратор) не монотонна (см. рис.).

Внешние характеристки коллекторного электродвигателя последовательного возбуждения и асинхронного с короткозамкнутым ротором

Максимум крутящего момента приходится на некоторую частоту вращения n_р, несколько меньшую оборотов холостого хода (без нагрузки) n_хх. Это хорошо: в области рабочих нагрузок на вал ?T_р мотор тем сильнее крутит пилу, чем тверже материал. Изменение усилия подачи в этих пределах практически не влияет на качество реза, т.к. диск держит обороты в пределах оптимального, и можно работать с наивысшей производительностью.

То же самое, но уже без «приноравливания» пилы к сучкам и пр. неоднородностям, наблюдается в достаточно широком диапазоне перегрузок (область ?T), т.е. высокой квалификации и тонкого тактильного чувства от оператора не требуется – новичок (не безрукий, разумеется) приложился раз-другой, и все, работа пошла. Но, если сильно нажать, или попадется нечто вроде гвоздя, проявляется опасное в данном случае свойство коллекторного мотора – значительный нулевой крутящий момент Т₀. Двигатель, якорь которого насильно заторможен, будет стремиться во что бы то ни стало все-таки провернуться: заготовка может вывернуться и дать по зубам; диск – разлететься.

Примечание: в ручных циркулярках применяются коллекторные моторы параллельного возбуждения и/или со специальными схемами намотки якоря, уменьшающими Т₀, но при этом сглаживается и «горб» ВнХ. Поэтому в дрелях и болгарках, где важна «грызущая» способность инструмента при небольшом рабочем ходе, Т₀ остается большим. Именно поэтому ставить в болгарку пильный диск больше штатного нельзя – брак в работе неизбежен, а вероятность травматизма резко возрастает; абразивных дисков это касается в меньшей степени.

ВнХ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором монотонная и достаточно жесткая (на том же рис. справа). В оптимальном для данного диска диапазоне скоростей вращения n_min – n_max усилие подачи нужно выдерживать очень точно, тонко чувствуя сопротивление материала, т.е. требуется довольно высокий рабочий навык. «Переподача» приводит к падению как производительности, так и качества реза – слишком медленно крутящийся диск рвет материал. Но, вдруг пилу заклинит – мотор остановится и на начнет разгоняться до полного снятия нагрузки. Если же применяется 3-фазный мотор с устройством запуска от однофазной сети, то его придется выключить и перезапустить. На распиловке длинномера, когда много увеличивается вероятность неловкости в работе, это качество «асинхронной» ВнХ приобретает ценность – новичок/любитель может постепенно научиться работать, не рискуя собой и не портя много материала. Поэтому самодельный циркулярно-фуговальный станок нужно делать только с асинхронным электродвигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Подвес мотора

В высокопроизводительные промышленные циркулярные пилы, рассчитанные на долговременную круглосменную работу, ставят большие и тяжелые моторы на 3-5 кВт и более. Помимо прочего, таким образом снижается чувствительность пилы к неоднородностям материала и расширяется диапазон допустимых усилий подачи (см. выше), что, в свою очередь, уменьшает зависимость качества работы от квалификации и усталости работников. Еще одна особенность циркулярок по сравнению с пилорамами – ременная передача с мотора на диск оказывается лучше цепной, поскольку пилить нужно чище, но более качественный материал.

Однако натяжение ремня со временем слабеет, поэтому двигатели промышленных циркулярных пил ставят на опорах, скользящих (и фиксируемых) в пазах (показаны стрелками на поз. 1 рис.).

Преимущества маятникового подвеса мотора в самодельной циркулярной пиле перед скользящим

Вырезать длинный ровный паз в металле без специального оборудования (фрезерного станка по металлу) нереально, но и мотора в 1-2 кВт для домашне-хозяйственной циркулярки хватит с запасом, а его можно поставить на маятниковый подвес (поз. 2). Натяжение ремня таким образом обеспечивается автоматически без трудоемких регулировочных работ. Износ ремня в маятниковом подвесе больше, но ведь на своей циркулярке не работают день ото дня полную смену.

Примечание: сборочный узел на поз. 1 рис. выше – маятниковый пильный модуль промышленной циркулярной пилы, позволяющий оперативно устанавливать выход пильного диска над столешницей. Но в аспекте данного раздела это несущественно, а выход диска самодельной циркулярки можно менять не столь оперативно, то конструктивно и технически гораздо более проще, см. рис.:

Устройство механизма подъема/опускания пильного диска самодельной циркулярной пилы

Шарнир подвеса (показан стрелкой на поз. 2) может быть довольно грубым (стальная труба, надетая на штырь и набитая консистентной смазкой), на качество реза это заметно не влияет. Можно обойтись и без шарнира на стальной лист s(4…6) с винтовыми опарами-фиксаторами (показана стрелкой на поз. 2а). Дополнительное преимущество маятникового подвеса мотора – рабочий стол можно сделать наклоняемым, поз. 2б. При распиловке большого количества длинномера (напр. на стройку) достаточно опытным работником это существенно снижает его утомляемость и ускоряет работу.

Примечание: видео материал о постройке своими силами циркулярной пилы с фуговальным барабаном (распиловочно-фуговального станка) см. также сюжет:

Видео: простая самодельная циркулярная пила с фуганком

Узел вращения

Подшипниковый узел (узел вращения) – самая сложная и нагруженная часть циркулярного станка. Мы попробуем обойтись для него минимумом дорогостоящих точных токарных работ на заказ.

Чертежи самодельного подшипникового узла традиционной конструкции даны на рис.

Чертежи подшипникового узла самодельной циркулярной пилы

Критические размеры выделены цветом:

• На поз. 3 D32 – под установочный размер пильного диска (см. выше). Допуск –0,05 мм.
• На поз. 4 D40 – под установку подшипников (см. ниже). Допуск +0,03 мм. Несоосность не более 0,01 мм. Точить начисто в один установ на станке повышенной точности.
• На поз. 6 D17 – под посадку подшипников. Допуск –0,03 мм. Несоосность не более 0,01 мм. Точить начисто в один установ на станке повышенной точности.
• Шкив (поз. 7) вытачивается по размерам согласно передаточному числу, исходя из скорости вращения наличного двигателя, диаметра шкива на его валу и рабочей скорости вращения пильного диска (см. выше).

Ввиду более жестких требований к чистоте реза, чем для пилорамы, но такой же, как на ней, или сравнимой его длине, обычные шарикоподшипники качения, как, напр., для отрезного станка, в циркулярке довольно быстро изнашиваются, и пила начинает бить. Поэтому в данной конструкции применены более выносливые подшипники №60203; на них же будем ориентироваться и далее.

А как бы попроще?

Описанная конструкция подшипникового узла не лишена серьезных недостатков:

1. нет фуговального барабана;
2. проточить начисто в один установ внутренние диаметры – задачка не для токаря-дилетанта или даже специалиста начальных разрядов;
3. от нагрева при приваривании обоймы подшипников 4 к опорной плите 5 обойму может повести, и подшипники не встанут в гнезда, а проточить их начисто в сборе возможно только на карусельном или шейпинговом станке.

Ненадежная конструкция корпуса и подшипникового узла самодельной циркулярной пилы

С фуговальным барабаном на вид вроде решаемо: распилить обойму с плитой пополам, да и все тут. Но настроить станок на вертикальность и устранение перекоса пильного диска вне производственных условий будет стоить мучительного труда без гарантии успеха. Или придется выточить с высокой точностью (на однократное использование) монтажный штырь. Но тогда, чтобы настройка скоро не уплыла, нужен прочный жесткий корпус станка. Вроде сварного УБДС-1 или УБДН-1. Самодельный аналог на резьбовых соединениях (см. рис. справа), быстро разболтается, а после 2-3 перенастроек разобьются и подшипники.

Нетрадиционный подход

А что, если вовсе отказаться от обоймы с опорной плитой? Тогда точить с высокой точностью нужно будет только вал. А крепить как? В дереве к дереву, это еще упростит и удешевит станок. Древесина архаичный, в массовом производстве дорогой и слабо технологичный материал, но для штучной работы совсем не плохой. В старину деревянные парусные линкоры служили по 120-150 лет, с периодическими модернизациями. А современные 40-летние боевые корабли ставят на обновление, только если нет готовой полноценной замены.

Способ крепления подшипникового узла самодельной циркулярной пилы в деревянных обоймах к фанерной столешнице показан на рис.:

Крепление узла вращения самодельной циркулярной пилы в деревянных обоймах

На обоймы нужна плотная мелкослойная достаточно упругая лиственная древесина. Лучше всего – клен; далее – орех, граб, дуб. Прочный жесткий корпус станка в таком случае также не нужен, достаточно простой «тумбочки», как для стола под ручную циркулярку. Из современных достижений использованы мебельные винты – конфирматы; в мелкослойной древесине они сидят плотно и не развинчиваются от вибраций. «Фишка» конструкции в том, что в процессе юстировки (см. ниже) подшипники вжимаются в дерево и тем самым надежно фиксируются.

Сборка всего узла совмещается с юстировкой:

• В столешнице заранее прорезается паз под пильный диск и сверлятся отверстия под головки конфирматов D6.
• В заготовке обойм также заранее насверливаются пионерные (установочные) отверстия под конфирматы D4,8х60.
• Пустые обоймы «наживляются» пока только верхними конфирматами.
• В обоймы вкладывается вал с подшипниками.
• На вал монтируется пильный диск.
• Верхние конфирматы подтягиваются так, чтобы подшипники встали в обоймах без люфта, но не туго.
• Диск расклинивается в пазу симметрично 4 парами клиньев: 2 парами сверху ближе к центру, 2 парами снизу ближе к краю.
• Подбивая клинышки, выравнивают диск вдоль прорези и по вертикали.
• Верхние конфирматы затягивают до утапливания головок заподлицо со столешницей.
• Затяжку конфирматов ведут поочередно на обоих обоймах в 3-4 приема «конвертом», т.е. с переходом по диагонали.
• Оставляют узел «устояться» на ночь или, лучше, на 2-3 суток, чтобы подшипники вжались в дерево.
• Вынимают клинья, проверяют, не повело ли диск. Если конфирматы затягивались аккуратно и правильно по схеме, не поведет.
• Ставят и затягивают, тоже «конвертом», нижние конфирматы.
• Дают столешнице с подшипниковым узлом еще разок «устояться».
• Снова проверяют установку диска. Не повело, правильно нижние тянули? Узел готов к дальнейшей сборке и работе.

Чертежи вала для данной конструкции даны на рис.:

Чертежи вала для циркулярной пилы с фуговальным барабаном

Заготовка – кругляк Ст45 D60. Готовый вал в сборе с фуговальными ножами обязательно (!) балансируется в центрах. Материал в ходе балансировки можно выбирать как с «сырой» поверхности D60, так и с площадок под ножами.

И еще одно приспособление

А что делать, если нужно обрезать заготовку поперек или под углом? Мастерить отрезной станок? Возможно своими руками, но, для тонких заготовок (досок, паркета, ламината, дверных наличников) не обязательно.

Для таких целей существуют поперечные/угловые каретки к циркулярным пилам.

Устройство и чертежи поперечных/угловых кареток к циркулярной пиле

Если есть фрезерный стол или доступ к нему, то в столешнице (снятой со станка) выбирают продольный паз и делают к нему угловой упор (слева вверху на рис.); стрелкой показано направление подачи, а заготовка во время нее прижимается к упору. Если нет – можно сделать поперечную каретку (слева внизу и, справа, чертежи); возможно, с упором на самый востребованный фиксированный угол 45 градусов. Для поперечного отпила доску укладывают вдоль каретки; для реза под 45 градусов – с перекосом. Каретку двигают так, чтобы пильный диск прошел по прорези в ней, вот и все. Не очень хорошо, что много глубины реза теряется, но при выходе диска в 50 мм доски толщиной до 20-25 мм пилить можно. Дополнительно – видео, как сделать поперечную каретку к циркулярке:

Видео: простой и практичный циркулярный станок

Содержание

1. Общие сведения
2. Терминология
3. Принцип действия
4. Какой делать?
5. Устройство «настоящих»
6. Детали и узлы
7. Ручной мини-пеногенератор из опрыскивателя
> Обсуждение

Использование пены стоит в ряду таких догадок человека, как применение орудий труда, овладение огнем, изобретение рычага, клина и колеса. Достаточно вспомнить – хлеб, который мы едим, это застывшая пена. В современной жизни вспенивание находит широчайшее применение, как и генераторы пены – устройства для ее получения в больших количествах. В этой статье мы разберем, как изготовить пеногенератор своими руками для достаточно узкой, но актуальной области применения – бесконтактной мойки автомобиля и др. хозяйственно-бытовых целей. И в этом никак не широком сегменте, как увидим, используются различные конструкции со своими особенностями.

Общие сведения

Рыдваны-«броневики», окрашенные по грунту в несколько слоев, ушли туда же, куда бензин по 7 коп. или 10 центов за литр и его расход легковушками (!) в 30-50 л на 100 км по трассе. Сейчас автомобили окрашиваются одним тончайшим слоем прямо по металлу. Современные краски очень стойки, но тереть машину щеткой или губкой все равно не рекомендуется. В наше время автомобили моют преим. бесконтактным способом. Напомним на всякий случай: раствор автошампуня наносят на загрязненную поверхность, выжидают некоторое время, пока ПАВ разъест грязь, и смывают водой. Сообщество машиномойщиков распадается на два непримиримых (шутка) лагеря: по одним, наносить ПАВ нужно в виде эмульсии без вспенивания; другие считают, что хорошо моет только активная пена. Те и другие приводят обоснованные аргументы в свою пользу, но, раз вы читаете этот текст, то вы, скорее всего, сторонник пенной мойки.

«Пеномои» (еще шутка), в свою очередь, делятся на две секты (и это тоже шутка): «низкократников» и «высокократников». Мойка пеной низкой кратности (слева на рис. ниже) требует недолгой выдержки до смыва (обычно до 5 мин). Жидкая текучая пена хорошо проникает в труднодоступные места, но из-за стекания ее много и теряется, а вместе с ней – дорогого автошампуня. Воды на смывку тоже нужно немало, и все равно могут остаться потеки, которые нужно дотирать мягкой губкой. Воды и шампуня на получение высокократной пены, и снова воды на ее смывку, нужно в 1,5-3 и более раз меньше, плотная липкая «шуба» (справа) сама почти не стекает, но ждать ее полного действия приходится до получаса, и в узких щелях может остаться грязь.

Мойка автомобиля пеной низкой и высокой кратности

Вопрос и в цене тоже

Приобрести пенную насадку к моечному пистолету, как слева на том же рис. выше, не проблема: стоят они недорого, и нередко входят к комплект пистолета. Но насадка дает только низкократную пену. Цены на высокократные пеногенераторы уже другого порядка, плюс нужен достаточно производительный воздушный компрессор. Поэтому мы далее рассмотрим, как изготовить пеногенератор для мойки авто, позволяющий получать пену различной кратности с обычным компрессором для накачки шин или самодельным. Цена упрощения – пониженная производительность и соотв. удлинение моечного цикла. Но для периодической помывки своей машины или мойщику-индивидуалу по вызову это не страшно.

Терминология

Видов искусственной пены насчитываются сотни, а типов пеногенераторов многие десятки (без учета особенностей конструктивного исполнения). Поэтому во избежание путаницы с дальнейшим определимся с терминами:

• Пена – мелкодисперсная система в дисперсионной среде. Попросту – жидкая, упругая, эластичная или твердая пузырчатая субстанция, в которой суммарный объем полостей пузырей как минимум в несколько раз больше, чем суммарный объем перегородок между пузырями.
• Вспенивание – превращение исходной диспергируемой среды в пену.
• Пенообразователь – исходная диспергируемая среда, вещество или смесь веществ, вспенивающаяся в определенных условиях.
• Наполнитель – газ, наполняющий пузырьки пены. В пузырьках ненаполненной пены вакуум.
• Генератор пены или пеногенератор – техническое устройство, на входы которого подаются пенообразователь и наполнитель, а из выхода выходит пена. Генератор ненаполненной пены – вакуумная камера с непрерывной откачкой, в которую поступает активный наполнитель.
• Барботер (вспениватель) – часть пеногенератора, в которой и происходит вспенивание.
• Активный барботер тем или иным образом взбивает пену, действуя механически, пневматически (пузырьковый барботер), либо посредством электрических, химических или электрохимических процессов.
• Пассивный барботер – твердая химически стойкая дисперсная система, сквозь которую принудительно прокачивается золь пенообразователя в наполнителе. Вспенивание происходит за счет микротурбулентности в порах пассивного барботера.
• Активный пенообразователь – не требует подачи наполнителя, т.к. сам вспенивается в определенных условиях (нагрев, сброс давления, добавка вспенивающего реагента и др.).
• Кратность пены – отношение в единице ее объема совокупного объема наполнителя к таковому пенообразователя. Напр., если на создание 1 л воздушной пены ушло 1 мл пенообразователя, то ее кратность 999.

Примечание: современные пеногенераторы специального назначения могут выдавать пену кратности выше 1000. Для бесконтактной мойки автомашин применяется пена кратности от 15-20 до 50-70.

Принцип действия

Итак, мы будем конструировать воздушно-жидкостный пеногенератор с пассивным барботером. Такой вид данного класса устройств технически прост и доступен для самостоятельного изготовления, а его показатели по производительности и кратности пены достаточны для индивидуальной автомойки. Воздушно-жидкостный значит, что пенообразователь жидкий (раствор автошампуня в воде), а наполнитель пены атмосферный воздух.

Принцип действия генератора пены указанного вида иллюстрирует рис.:

Принцип действия пеногенератора для мойки машины

В зависимости от способа подачи пенообразователя и наполнителя данное устройство конструктивно может быть выполнено:

•  Инжекционным (с наддувом) – пенообразователь и наполнитель подаются принудительно под давлением. Возможности регулировки кратности и расхода пены наиболее широкие. «Дальнобойность» (см. ниже) наибольшая. Воздушный компрессор – низкой или средней производительности на давление от 4-5 ати (4-5 бар (прибл.) или 55-70 psi). Расход шампуня на мойку легковой машины 30-50 мл; воды на пенообразователь – 5-6 л.
• Эжекционным прямого действия (с наддувом) – воздух подается также принудительно и подсасывает пенообразователь из расходной емкости с атмосферным дренажем, как в распылителе одеколона с грушей. Конструктивно проще пред. вида (не нужен сосуд на давление), но возможности установки параметров пены несколько уже. Компрессор на давление от 2-2,5 ати (бар, или 29-36 psi); расход воды и шампуня прибл. в 1,5-2 раза больше, чем в пред. случае. С компрессором низкой производительности (для накачки шин) возможно получение только низкократной пены. По данной схеме строится большинство пенных насадок к моечным пистолетам.
• Эжекционным обратного действия – струя пенообразователя из сопла подтягивает атмосферный воздух. Его расход определяется падением давления на срезе сопла, которое не может быть больше 1 атм (0,987 бар или 14,5 psi), поэтому получение высокократной пены невозможно. Актуальные для автомойки дополнительные параметры (см. ниже) неудовлетворительны, но на модели такого устройства из моечного пистолета с грязевой фрезой и обрезка пластиковой бутылки с «талией» (внизу на рис.) можно наглядно понять принцип действия и поучиться настраивать пену.

Дополнительные параметры

На производительность пенной автомойки существенно влияют и дополнительные параметры генератора пены:

1. дальность выброса пенной струи (дальнобойность) – чем с большего расстояния можно «обстрелять» заданную площадь, чем меньше времени уйдет на мойку и тем лучше будет ее качество, т.к. у набрызганной в начале пены меньше риска «перестояться»;
2. однородность струи – моет машину преим. пена из плотного ядра струи, а образующие ореол хлопья более стекают без толку;
3. поперечное сжатие струи – мойка сжатой «лопатой» пены дает гораздо меньшую потерю ПАВ, чем круглой в поперечном сечении «метлой».

Дальше всего «стреляют» инжекционные генераторы, на 3 м и дальше. Однородность и сжатие струи в значительной мере определяются распылительной насадкой, см. далее.

Еще один генератор

Часть пенных насадок к моечным пистолетам выпускается с двойным барботированием, активным пневматическим и пассивным. Воздух в расходный резервуар накачивается через распылитель в виде струи пузырей сквозь пенообразователь, над зеркалом которого образуется шапка низкократной пены. При нажатии на спуск часть ее поступает в камеру с пассивным барботером, который повышает кратность пены. За счет этого резко падает дальность выброса струи, зато под генератор такого типа для мойки небольших поверхностей может быть очень просто приспособлен бытовой помповый опрыскиватель (см. далее), причем возможность его использования по прямому назначению не теряется.

Какой делать?

Виды самодельных пеногенераторов

Выбор типа пеногенератора для самостоятельного построения производится исходя из наличных производственно-хозяйственных потребностей, сосуда для расходного и допустимых затрат на создание установки (см. также рис.):

1. из бытового помпового опрыскивателя – только мини-генератор с двойным барботированием. Но с его помощью можно вымыть самые загрязняющиеся места машины: колеса, колесные ниши и пороги кузова (см. рис. ниже), мотоцикл (простите – байк), скутер/мопед, велосипед, резиновые сапоги после выхода на природу или работы на огороде;
   

   Мойка пеной колеса и колесной шиши автомобиля

2. из помпового переносного садового опрыскивателя – без компрессора такой же пеногенератор, но пригодный для мойки компактного городского автомобиля. С компрессором – любой из описанных выше типов. Лучший агрегат-основа – российский «Жук», его танк без проблем держит 6 бар;
3. из автомобильного огнетушителя – пеногенератор с наддувом для мойки личного автомобиля или микроавтобуса/фургончика типа «Газели». «Форд Транзит», «Мерседес Транспортер» и т.п. Компрессор для накачки шин или из холодильного агрегата подойдет;
4. из стационарного огнетушителя – генератор пены для профессиональной мойки, в т.ч. большегрузных автомобилей. Компрессор – на производительности от 120-150 л/мин (напр. на основе бортового от ЗИЛ-130);
5. из канистры, ведра с крышкой и т.п. – эжекционный с наддувом. Параметры генератора определяются типом имеющегося компрессора.

Устройство «настоящих»

Для качественной мойки машины нужен все же инжекционный или «прямой» эжекционный пеногенератор. Конструктивно они во многом сходны, так что разберем оба сразу.

Устройство генератора моечной пены с наддувом показано на рис.:

Устройство пеногенератора с наддувом расходного резервуара

Пенообразование начинается уже в подающем патрубке, поскольку вследствие т. наз. дроссельного эффекта давление за сетчатым фильтром падает и из смеси выделяются микропузырьки воздуха. Это еще не пена, но много ее зародышей. Жиклер пенообразователя конструкторы-любители обычно не ставят, пропуская готовую вспениться смесь сразу через барботер. А зря: резкое падение давления за жиклером дает не аэрозоль, но «пенозоль» из мельчайших капелек высокократной пены. В барботере они «набухают» воздухом, почти не теряя кратности, и в шланг идет густая, липучая, почти не стекающая «Nivea for cars».

Настройка пеногенератора с наддувом не требует квалификации:

• редуктор компрессора устанавливают на давление от 4 бар (мин.) до 6 бар (макс.) в зависимости от требуемого расхода пены;
• вентили наддува и настройки полностью открывают;
• включают подачу воздуха и вентилем настройки устанавливают кратность пены (визуально, по ее густоте и текучести);
• вентилем наддува устанавливают расход пены;
• по необходимости (редко) корректирую качество пены вентилем настройки.

Пеногенератор эжекционного типа ( на след. рис.) подключается к компрессору также через редуктор давления; обратный клапан в данной установке не обязателен, хватит штатного в компрессоре. По устройству эжекционный генератор пены похож на инжекционный, только жиклер переставлен в другое место.

Устройство пеногенератора без наддува расходного резервуара

Но его настройка сложнее:

• запорные вентили закрывают;
• регулировочный вентиль воздуха открывают прим. наполовину;
• регулировочный вентиль пенообразователя закрывают;
• включают воздух, открывают запорные вентили;
• плавно открывая регулировочный вентиль пенообразователя, добиваются появления пены из сопла насадки (см. далее);
• оперируя поочередно или одновременно регулировочными вентилями, добиваются нужной консистенции и расхода пены. Регулировки взаимозависимы!

Примечание: если нужно мыть одну и ту же машину, эксплуатируемую с одних и тех условиях, одним и тем шампунем, то после настройки пены рукояти регулировочных вентилей лучше аккуратно, чтобы не сбить регулировку, снять.

Особенности конструкций

Расходный резервуар инжекционного пеногенератора должен выдерживать давление не менее 8-9 бар. Назначение обратного клапана скорее технологическое: когда пенообразователь выработается прим. на 2/3, компрессор можно выключить, а остаток смеси выработается под остаточным давлением, т.к. его колебания в пределах 30-35% существенно не влияют на параметры пены. Диаметр отверстия в шайбе жиклера 1-3 мм подбирается под конкретный шампунь; можно завести комплект шайб с отверстиями разного диаметра. Длина L смесительной камеры инжекционного генератора 120-180 мм; эжекционного 220-350 мм. Диаметр канала соотв. 8-20 и 9-12 мм.

Детали и узлы

Критически важными узлами описанных здесь и далее пеногенераторов являются:

1. пассивный барботер;
2. сетчатый фильтр;
3. обратный клапан;
4. распылительная насадка.

Барботер

Пассивные барботеры для моечных пеногенераторов продаются по названием пенных таблеток. Любители, как правило, делают пенные таблетки сами из стальной кухонной губки (скребка, «ёршика»). Но – не надо.

Качественная фирменная пенная таблетка это путанка (ударение на первом слоге) из круглой нержавеющей проволоки, см. рис.:

Пенная таблетка для пеногенератора

Стальная губка, во-первых, не рассчитана на длительную работу под давлением в активной среде. Во-вторых, в ней (стальной губке) много тонких острых краев. Активная пена «отщипывает» от них микрочастицы твердого металла. Неплохой абразив, правда? И – на сверкающую краску. Машина начинает терять вид после 3-10 моек, в зависимости от качества ее покраски.

Сетка

Сетчатый фильтр:

1. начинает пенообразование в инжекционном генераторе с наддувом;
2. служит активным барботером в генераторе пены с двойным барботированием (см. далее);
3. может стать основой очень хорошего самодельного пассивного барботера, ничем не уступающего лучшему фирменному.

Прикупить для последнего случая кое-что придется, но совсем недорого, в каком-нибудь хозмаге ((«Все для дома», водопроводно-сантехническом и т.п.). Там, правда, не всегда знают, что это такое. Частенько просто ставят ценник без наименования товара. Поэтому давайте и мы присмотримся получше.

Отвинтите колпачок с излива смесителя кухонной мойки или умывальника (стрелка на поз. 1 рис. ниже). Делается это просто рукой, если другой придерживать «гусак». Рассмотрите отвинченное. Видите сеточку (поз. 2)? Надвите пальцем, вылезет сетчатый фильтр. Его крышечка снимается, если поддеть ее зубочисткой и т.п. в любое их боковых отверстий, стрелка на поз. 3. Сетки точно так же выдавливаются пальцем (поз. 4).

Бытовой водопроводный сетчатый фильтр

Примечание: вы, возможно, удивитесь – а сколько же там грязи! На такой случай – сетки чистятся старой зубной щеткой под слабой струйкой воды. Признаки засорения – струя из крана дергается, рано разбивается на капли, брызгается.

Теперь запомним, что надо искать, или берем с собой для образца – показать молоденькой, толерантно-политкорректной уверенной в себе продавщице. Дома разбираем «новый, хороший» фильтр и срезаем упор с крышки (стрелка на поз. 4). Зачем? 3-4 сеток не хватит для пеногенератора. Недостающие можно, во-первых, вырезать из старого ситечка от китайского заварника; набивают их, сколько поместится. Такая штука сгодится и на фильтр, и вместо пенной таблетки (установочные диаметры 20/18 мм) в производительный пеногенератор. Пенку дает на загляденье – высокократную, густую, хоть снежки из нее лепи.

Во-вторых, дополнить фильтр можно и синтетическим войлоком, срезанным с мягкой кухонной губки (см. рис.). Срезать надо с недохватом по толщине, чтобы не прихватить клеевого слоя. Фильтр с таким дополнением пригоден на активный пневмобарботер и пассивный в ручном пеногенераторе.

Клапан и насадка

Самодельщики ставят в свои генераторы пены покупные лепестковые клапаны или делают их сами «по образу и подобию» стандарных. Для чего требуются точеные детали и некоторый опыт слесарных работ. А мы сделаем дома «на колене№, то бишь на рабочем столе, шариковый клапан. Его пропускная способность ниже, а замедление на срабатывание больше, чем лепесткового, но нам же не турбобур крутить, а шариковый клапан очень долговечен и надежен.

Купить придется бронзовый водопроводный тройник на 1/4″ – 3/4” (крестовину, если генератор с манометром) с наружной резьбой (тип ННН), подобрать к нему шарик от подшипника подходящего диаметра и отрезок трубки; чертежи и пропорции обратного клапана для самодельного пеногенератора даны на рис.:

Чертеж шарикового клапана для пеногенератора

Сборка производится таким образом:

1. в тройнике/крестовине сверлятся в один проход отверстия для упора;
2. один из торцов отрезка трубки для седла клапана зенкуется обычным спиральным сверлом;
3. седло вкладывают в тройник/крестовину и ставят его/ее на стол седлом вниз;
4. вкладывают шарик и легкими ударами молотка через твердую деревянную палочку подгоняют его к седлу;
5. седло снаружи фиксируют от выпадения силиконовым клеем, выдавиться под давлением ему не даст присоединительный фитинг;
6. ставят упор, фиксируют силиконом или зачеканивают.

Примечание: самодельный шариковый клапан на первых порах может немного подтравливать, но после 3-4 включений/осечек воздуха шарик «прибьет» себе седло до полной герметичности.

Чертежи распылительной насадки для генератора моечной пены даны на след. рис.:

Чертеж распылительной насадки для пеногенератора

Если пена подается просто по шлангу без пистолета (что, конечно, неудобно), вместо резьбового гнезда вытачивают штуцер-«елочку» под шланг. Длину насадки уменьшать нежелательно, т.к. она служит и стабилизатором «мятой» в шланге пены. Изготовление насадки дело довольно-таки сложное:

1. сверлится сквозной канал D6;
2. вытачивается резьбовое гнездо, заготовка обтачивается по форме снаружи;
3. с правого (по чертежу) торца заготовки под наклоном сверлятся 2 отверстия D6, сходящихся V-образно в 27 мм от торца. Это сложная и ответственная операция;
4. с левого по чертежу торца насверливается канал D9 на глубину 270. Желательно после сверловки пройти его разверткой, т.к. шероховатости в канале сильно «бьют» по кратности пены;
5. с правого торца тонким узким резцом выбирается лишний материал. Это самая тонкая операция;
6. проверяется посадка насадки на пистолет и подгоняется зашлифовыванием левого торца, см. рис.

Варианты резервуара

Инжекционный пеногенератор лучше делать на основе порошкового огнетушителя, и здесь есть подводный камень – его штатный барботер. Первые порошковые огнетушители были пластиковыми сосудами с крышкой, наполненными самовспенивающимся при нагреве огнегасящим порошком. Просто, дешево, но, попав на раскаленную металлическую поверхность, порошок мог взорваться. В целом простые порошковые огнетушители спасли много больше жизней и имущества, чем причинили вреда; довольно много их ждет своего часа и по сей день. Но, понятно, возможный взрыв вместо гашения загорания это никуда не годится. Поэтому современные порошковые огнетушители (см. рис. справа) наполняются микрокапсулированным огнегасящим составом и накачиваются инертным газом, выдавливающим порошок через стальную губку. Оболочки микрогранул в ней разрушаются, наружу выходит уже готовая гасящая смесь. Сложновато, дороговато, огнетушитель нужно периодически проверять, как углекислотный, но взрыв исключен.

Так вот, во внутреннее гнездо деструктора микрогранул как раз и входит пенная таблетка. Первое – на пеногенератор берут, естественно, выработанный негодный огнетушитель, и таблетку не покупают. Зачем, вроде бы, если нечто с виду подходящее уже есть? Но деструктор огнетушителя одноразовый, пылить стальным абразивом он будет еще сильнее кухонной губки. Второе – аэрозольной камеры перед барботером в огнетушителе нет, а без нее высокократной пены не получится, это первое. Впрочем, это «не смертельно», доработать пеногенератор из огнетушителя для получения высокократной пены возможно, см видео:

Видео: доработка пеногенератора из огнетушителя

Примечание: еще об одном варианте самодельного пеногенератора из огнетушителя см. след. ролик:

Видео: изготовление пеногенератора из огнетушителя

Варианты «Жука»

Пеногенератор из опрыскивателя типа «Жук» можно сделать с наддувом от встроенной помпы или компрессора. На помывку городской легковушки требуется 3-7 л пенообразователя. Садовые «Жуки» выпускаются емкостью от 5 до 10 л, вверху на рис.:

Садовые опрыскиватели типа “Жук” и пеногенератор из такого опрыскивателя

Чтобы пена «держала кондицию» и не застаивалась, пока резервуар подкачивается, наполнять его пенообразователем нужно не более чем наполовину (лучше – на 1/3). А чтобы помыть маленьким «Жуком» большую машину, нужно замонтировать в его резервуар патрубок для присоединения воздушного шланга от компрессора (показан стрелкой внизу на рис.). Если компрессор самодельный без градуированного редуктора и манометра, то патрубок нужен с внутренней дюймовой резьбой. В него ввинчивается тройник с обратным клапаном (см. выше). На свободное плечо тройника навинчивается манометр; резьбовые стыки герметизируются лентой ФУМ. Чтобы опрыскиватель после доработки можно было использовать по прямому назначению, нужно будет купить и заглушку на плечо тройника с клапаном.

Ручной мини-пеногенератор из опрыскивателя

«Жуки» выпускаются и ручные бытовые. Однако для бескомпрессорного мини-пеногенератора с двойным барботированием подойдет любой бытовой опрыскиватель подобной конструкции: избыточного давления в 1-2 бар, на которое его можно накачать штатной помпой, в данном случае достаточно.

Чтобы сделать портативный генератор пены из бытового опрыскивателя, нужно, во-первых, снять и разобрать выходной клапан его воздушного насоса, слева на рис.:

Изготовление пеногенератора из бытового опрыскивателя

В патрубке клапана почти всегда есть достаточно места, чтобы поставить на выходе воздуха прокладку из синтетического войлока (см. выше) и получить таким образом пневмобарботер первой ступени; возможно, придется немного поджать возвратную пружину тарелки клапана. Проверяют первичный барботер погружением в банку с водой: при нажатии на шток поршня воздух в воду должен выходить густой струей мелких пузырьков. Возможно, нужно будет добавить войлока. Далее штатный распылитель отвинчивают, а на его патрубок натягивают корпус медицинского шприца с пенной таблеткой (лучше – фирменной проволочной или самодельной сетчатой, см. выше) и 3-4 слоями синтетического войлока с кухонной губки. Первой по ходу пены ставится войлочная прокладка, справа на рис. Вот и все, можно заправлять и мыть. Только, если опрыскиватель будет использоваться и по назначению, перед заправкой удобрениями или пестицидами первичный пневмобарботер нужно будет убрать, иначе действующие вещества препаратов могут окислиться, прежде чем вылетят наружу.

Примечание, напоследок: о 2-х вариантах превращения опрыскивателя в моечный пеногенератор см. видео:

Видео: примеры изготовления пеногенераторов из опрыскивателя

Содержание

1. Устройство и работа посудомоечной машины
2. Ремонт исправных посудомоек
3. О профилактике и уходе
4. Ремонт без разборки
5. Ремонт посложнее
6. Лезть или не лезть?
7. В заключение
8. Видео: пример ремонта посудомоечной машины Electrolux
> Обсуждение

Владелиц посудомоечных машин (посудомоек, ПММ) кое-кто считает белоручками. Это не совсем так. Пресная вода сейчас глобально самый дефицитный ресурс, руды и энергоносители идут с большим отрывом. На мойку единицы площади грязной посуды в машине требуется в 2-5 раз меньше питьевой воды, чем на ручную. В России с ее громадным запасами водных ресурсов это пока на столь актуально, и окупаемость ПММ до ее физического износа проблематична. Но транжирить богатство значит рано или поздно оказаться в нищете. Поэтому в настоящей статье рассказывается, какие и отчего возникают неисправности посудомоечной машины, как их избежать, и, если уж случилась поломка, то какую и как возможно устранить своими силами – ремонт ПММ дорог (15-60% от стоимости новой), причем до 80% неполадок в течение гарантийного срока сервисный специалист по вызову обоснованно признаёт негарантийными случаями, см. далее.

Устройство и работа посудомоечной машины

Посудомоечные машины выпускаются разных ценовых категорий, полноразмерные (стационарные), отдельно устанавливаемые и встроенные, и компактные (переставные, временно подключаемые к водопроводу и канализации). Компактные ПММ отличаются от полноразмерных в основном только отсутствием верхнего разбрызгивателя, а встраиваемые от отдельно устанавливаемых – отсутствием дополнительного шланга подачи воды для временного подключения к изливу штатного смесителя кухонной мойки. Ниже рассматривается устройство и принцип действия дорогой полнофункциональной ПММ. Помимо общих сведений, это даст возможность произвести ремонт посудомоечной машины своими руками, не зацикливаясь на инструкциях типа «происходит то-то – делай то-то», т.к. руководства «для обезьян» в реальности оказываются действенными далеко не всегда.

Устройство посудомоечной машины схематически показано на рис.:

В конкретных моделях меньших ценовых групп те или иные узлы могут отсутствовать. Напр., ПММ эконом класса и многие компактные не снабжаются сушилкой и подогревом ванны – их нужно подключать к крану горячей воды; в ПММ стандартного уровня чаще всего нет воздушного ТЭН’а и контроля уровня и состояния моющей жидкости в ванне, и др. Однако устройство посудомоек самых разных производителей в общем одно и то же. Отличаются они деталями технического исполнения; существенные из них мы далее рассмотрим подробнее.

Действует посудомойка таким образом:

• Машина подключается стационарно к надежному источнику водоснабжения (напр. автономному домовому водопроводу) шлангом 1 со встроенным клапаном, а временно (к изливу мойки) шлангом 2 с выносным клапаном и прессостатом, отсекающим подачу воды при низком ее напоре. Неисправности впускных клапанов – одни из самых частых в ПММ, и во многих случаях устраняются самостоятельно, см. далее. Отключать прессостат нежелательно, т.к. следствием может быть засоление конденсатора/поглотителя влаги 6. Следствие из следствия – дорогой ремонт сушилки с полной разборкой ПММ, см. напр. видео:

Видео: ремонт сушилки посудомоечной машины Bosh с полной разборкой

• Включить и запустить посудомойку возможно только при закрытой дверце. Пока машина не отработает заданную программу, открыть дверцу нельзя – ее держит защелка 20, как в стиралке. Но, как и в стиралке, разблокировать дверцу можно, полностью обесточив ПММ (вынув вилку шнура электропитания из розетки) и выждав 2-5 мин, пока не разрядятся накопительные конденсаторы. Тогда раздастся слабый щелчок, и дверца разблокируется независимо от состояния машины.
• В штатном режиме работы вода, поступающая в ПММ от «стандарта» и выше прежде всего омывает влагосборник, смывая с него солевой налет. В дешевых машинах вода подается прямо в водяной кондиционер, а то и без него сразу в ванну.
• В «нормальных» посудомойках рассол поступает в кондиционер воды 8 и 9. В солевом отсеке 8 заложен брикет натриевой соли (чаще всего поваренной NaCl) высокой степени очистки. В солевом контейнере жидкость до предела насыщается ионами натрия Na⁺, что необходимо для продления ресурса ионообменника.
• В ионообменнике 9 происходит умягчение воды, без чего ПММ очень скоро выйдет из строя из-за отложений солей жесткости (накипи). В ионообменник заложен брикет ионита (ионообменной смолы). Ионит отбирает из раствора ионы солей жесткости Ca²⁺ и Mg²⁺, замещая их Na⁺. Избыток Na⁺ в поступающем растворе многократно замедляет деградацию дорогого ионита.

Стоит ли лезть в кондиционер?

Если кондиционер воды выработался, это заметно сразу: машина плохо моет, обрастает накипью, часто засоряются «брызгалки», см. далее. Водяной кондиционер расположен внутри корпуса ПММ внизу сзади или сбоку-сзади. Чтобы до него добраться, опять-таки нужна полная разборка машины с нарушением всех гарантийных «секреток». Если кипяченую крановую воду еще можно пить, не ощущая «шершавости» во рту, то фирменной заправки кондиционера воды хватает на гарантийный срок + 0,5-1 года. Гарантийная перезаправка – бесплатно. Негарантийная (в т.ч. в течение гарантии при питании машины слишком жесткой водой) – 400-1500 руб., смотря по ценовой категории машины. Но если обнаружится, что хозяева засыпали в кондиционер обычной кухонной соли и ионита из картриджа бытового водяного фильтра («Ручеек» и пр.), то это уже полная замена кассеты кондиционера, от 5000 руб. для самых дешевых посудомоек. «Отмазываться» бесполезно – «леварь» виден сразу по отложениям нерастворимых солей в солевой секции и самому виду вещества в ионообменнике.

1. Идем дальше. Подготовленная вода поступает в ванну (расходный резервуар) 12 через поплавковый клапан (на рис. не показан). «Поплавок» – вроде того, что в смывном бачке унитаза, только поменьше. Сравнительно легко доступен (см. далее), может быть извлечен и отремонтирован собственноручно. ТЭН 14 подогревает моющую жидкость по заданной программе; температура контролируется при помощи термодатчика (также не показан на рис.).
2. В ПММ классов от стандартного уровень и давление воды в ванне дополнительно контролируются датчиками 10 и 11, чаще всего совмещенными в моноблоке. Достаточно опытный и аккуратный мастер может подстроить датчики для применения в машине менее дорогих аналогов фирменных моющих, также см. далее. Но неумелая регулировка чревата интересной ситуацией, описанной в след. разделе.
3. Когда ванна наполнена и подогрета, циркуляционная помпа 13 начинает качать воду в «брызгалки» – коромысла-разбрызгиватели. Сопла коромысел направлены косо, и «брызгалки» раскручиваются, так начинается мойка.
4. В течение моечного цикла жидкость из «брызгалок» стекает на рабочий поддон, и с него, через циркуляционный фильтр 27, обратно в ванну. Фильтр засоряется часто, но прочистить его самостоятельно очень просто (см. далее), причем гарантии это не нарушает – в руководствах пользователя даются соотв. рекомендации. Но мастер по вызову возьмет за прочистку фильтра где-то от 200-500 руб., т.к. это не гарантийный случай, а часть тех. регламента обслуживания, возлагаемая на пользователя.
5. В процессе мойки и последующего ополаскивания последовательно растворяются заложенные в гнезда 21 на внутренней стороне дверцы таблетки моющего и ополаскивателя, затем посуда дополаскивается чистой водой. В дешевых настольных ПММ моечный цикл на этом и заканчивается – открывай, вынимай, вытирай, ставь в сушилку. Отработанную воду машина сама выпустит в кухонную мойку. Или на стол/пол, если хозяйка забыла сунуть в раковину сливной шланг.

Примечание: скорости растворения моющих и ополаскивающих таблеток, рекомендованных производителем к данной ПММ, согласованы с программами ее работы. От заправки неподходящими аналогами машина может не домывать и/или не дополаскивать, особенно на коротких режимах. Возможности подстройки есть, но весьма ограниченные, см. далее.

• В ПММ «стандарт – выше» дверца по окончании мойки еще не разблокируется. Сначала включится откачная (дренажная) помпа 16 и выкачает отработанную моечную жидкость в канализацию. Чтобы канализационные миазмы, а то и тараканы, не проникали в машину (что возможно, если пересох гидрозатвор-сифон), в откачном трубопроводе предусмотрен обратный клапан-хлопушка 17. Засоряется он нередко. Признаки – из машины воняет, посуда моется плохо. Хлопушка собрана в моноблоке с откачной помпой, и добраться до нее сложновато, см. далее. Засорение хлопушки в течение гарантии случай безоговорочно гарантийный.
• После откачки начинается сушка. Вентилятор 19 гонит туман из моечной камеры в улавливатель влаги (сорбент или конденсатор). Сухой воздух нагревается воздушным ТЭН’ом 5 и подается в камеру. Конденсат проходит солеулавливатель (солесборник) 7 и, обессоленный, тоже стекает в камеру, растворяя остатки соли.
• Всеми этими процессами «руководит» электронный блок управления (на рис. не показан) по заданной пользователем программе. Когда «электронные мозги» ПММ решат, что все, посуда высохла – дверца разблокируется, машина отключается. Если ее снова загрузить посудой и запустить, мойка будет выполнена по предыдущей программе. Смена программы производится с панели управления до запуска машины. В самых дешевых моделях пред. программу нужно сбросить, для чего машина выключается и опять включается вручную.

Примечание: дополнительно об устройстве и принципах работы посудомоечных машин см. ролик:

Видео: об устройстве и работе посудомоечной машины

Ремонт исправных посудомоек

Никаких парадоксов. Устранение неисправностей в работе посудомоечной машины может оказаться необходимым при полной ее технической исправности. Причем неполадки такого рода – наиболее частые и неприятные.

Мойка бьется

Первая – машина бьется током. Первое подозрение, понятно, на водяной ТЭН. Но его прозвонка мультиметром, скорее всего, ничего не даст. Как и «прокрутка» индукционным мегомметром (меггером) или прозвонка на утечку под рабочим напряжением (см. рис.; максимально допустимый ток утечки 0,2 мА или 200 мкА).

«Колется» наверняка ток емкостной утечки оттого, что заземляющие контакты кухонных розеток висят в воздухе и ПММ не заземлена. Защитная автоматика на емкостный ток не реагирует (кроме дорогих электронных УЗО), т.к. баланс токов фаза-ноль емкостная утечка не нарушает. Но при определенных условиях ее ток может достичь опасного значения. В новостях не так давно активно муссировалось известие – женщину убило током, когда она ради острых ощущений села на незаземленную работающую стиралку.

Предъявлять претензии в данном случае бесполезно – вам еще и гарантию закроют за грубое нарушение правил эксплуатации потенциально опасной техники. Но решить проблему теперь уже можно.

В настоящее время жилищное электрохозяйство полностью и окончательно передано из ведения служб электроснабжения (РЭС и т.п.) эксплуатантам зданий. Т.е., компетенция городских электриков и соотв. санкционные меры за нарушение ПУЭ, ПТЭ и ПТБ заканчиваются на подключении питающего фидера к домовому ВРЩ (вводно-распределительному щиту). ЖЭКовские, ДЭЗовские, ОСМДшные и др. электрики тоже должны соблюдать правила устройства, технической эксплуатации и техники безопасности для электроустановок потребителей, но имеют право в некоторых пределах трактовать их, а наказывать потребителей-нарушителей без суда права не имеют.

К чему это все? К тому, что подключение квартирного заземления к контуру домового рабочего более не есть страшный грех, сурово наказуемый ужасными штрафами – если данное мероприятие должным образом оформлено и произведено компетентным специалистом. Затевать заземление всех квартирных розеток, конечно, не стоит – по хлопотам, затратам и разгрому это равнозначно замене проводки. Но пробросить заземлитель от щитка на лестничной клетке до розеток в кухне и, возможно, в ванной сейчас реально и организационно, и технически – новостройки по новым СНиП обязательно снабжаются потребительским контуром защитного заземления, а старые советские РЭСовские контуры строились с чудовищным запасом надежности. А если точки подключения потенциально опасных установок заземлены, можно безо всяких премудростей ставить УЗО (устройство защитного отключения) и безбоязненно пользоваться бойлером, стиралкой, мойкой и микроволновкой. Особенно – последней. Блаженны не ведающие, как из нее «сифонит» СВЧ без заземления. Изо всего этого следует несложная и не особо затратная процедура:

1. Навестить представителя эксплуатанта здания или, в небольших населенных пунктах, аварийную службу ЖКХ;
2. Изложить проблему, спросить, кто может заземлить;
3. Обратиться к указанному специалисту, договориться, произвести и оплатить работы, жить спокойно;
4. Альтернатива, в достаточно крупных городах – просмотреть объявления об услугах электриков, кто делает заземление под ключ, т.е. с оформлением всех необходимых бумаг. Скорее всего, выйдете на фирму, сотрудники которой штатно работают в той же коммунальной аварийке. Не возмущайтесь: дело свое они знают, основная работа далеко не мед, и зарплата не из высоких.

Скупой платит…

…в данном случае не дважды, а 4-5 кратно, если не более, поскольку вызванный на срочный ремонт мастер наверняка назовет сумму оплаты с наценкой «за бестолочь». А начинается с того, что не в меру рачительная хозяйка решает, что закупать спеймоющие для ПММ накладно, раз вон, на полочке, стоит флакон жидкого моющего для посуды. Далее, по совету царевны-лягушки, подруги или соотв. материалов из интернета, хозяйка вырезает из кухонной губки кругляшок по размерам таблетки моющего, пропитывает его Fairy или что там у нее, заправляет в посудомойку, загружает, включает.

Спустя недолгое время мойка останавливается, пищит (возможно) и высвечивает код какой-то неисправности (см. ниже). Хозяйка – современная женщина, умная, целеустремленная, уверенная в себе. Она не паникует, а ищет в руководстве пользователя, что бы сие значило. Находит нечто вроде: «Нет циркуляции», «Нет моющей жидкости в расходном резервуаре». Из машины, однако, ничего не течет. Хозяйка, согласно того же руководства пользователя, выдергивает вилку машины из розетки, выжидает, пока дверца разблокируется, и приоткрывает ее.

И тут происходит то, что показано на рис., и это еще не самый большой размер катастрофы. Все очень просто: вертящиеся брызгалки взбили весь моющий раствор в пену не хуже приличного пеногенератора – штатное твердое моющее не пенится. Датчик давления/уровня сработал, выключил циркуляционную помпу и заблокировал машину. На всякого мудреца довольно простоты – помпа даже от непродолжительной работы без охлаждения (см. далее) частенько сгорает, и к немалой уже стоимости ремонта добавляется ее замена. Которая и без осложняющих обстоятельств тянет на 30-40% стоимости новой посудомойки.

О профилактике и уходе

Один из законов Мэрфи гласит примерно следующее: «Если хренота чертова ну вот все равно никак не работает, так возьми, наконец, и почитай инструкцию!» Свыше 90% поломок ПММ вызвано элементарным несоблюдением правил эксплуатации: загрузкой посуды с объедками, заправкой неподходящим моющим и т.п., см. напр. видео:

Видео: о типичных причинах поломок посудомоечных машин

По частоте запросов на материалы по самостоятельному ремонту прочно лидируют посудомоечные машины Бош/Сименс. Но, если снять статистику, то обнаруживается, что частота их поломок на 1000 единиц техники гораздо ниже, чем у прочих. Просто Бошей/Сименсов покупают больше, поскольку они надежнее, производительнее и более ремонтопригодны. Учтите также, что основной сегмент покупателей посудомоек в РФ – кафе, рестораны, кухни рекреационных учреждений и др. предприятия общественного питания. Причем, неисправности ПММ Bosh и Sienens как правило легкие, быстро устранимые неквалифицированным персоналом. Кроме того, в руководствах пользователей достаточно вразумительно описаны правила обслуживания данных ППМ, позволяющие добиться их долгой безотказной работы, см. напр. сюжет:

Видео: об обслуживании посудомоечных машин для длительной работы

Ремонт без разборки

Самые частые неисправности любых ПММ – засорение фильтра очистки моющего раствора, сопел коромысел и крыльчатки циркуляционной помпы, поскольку в начале моечного процесса эти детали и узлы интенсивно омываются фактически серым кухонным стоком. Поэтому конструкции бытовых посудомоечных машин предусматривают легкий доступ к данным компонентам и возможность устранения пользователем их наиболее распространенных неполадок.

Компоненты посудомоечной машины, доступные для неквалифицированного ремонта и техобслуживания

Откройте дверцу своей посудомойки. Вы увидите нечто вроде того, что показано слева на рис. Первое, что тут можно сделать – повернуть по стрелкам и вынуть фильтр ванны 1. Далее, после отвинчивания винта 2 или тоже с проворотом, снимается нижнее коромысло (верхнее аналогично). Справа в моечной камере – регулятор уровня воды, управляющий безо всякой электроники поплавковым клапаном. Ручку установки уровня можно снять, отвинтив винт 3. Когда вынут фильтр и снято нижнее коромысло, вынимается без инструмента поддон моечной камеры 4. Сразу под ним (см. справа на рис.) обнаруживается крышка крыльчатки помпы 5, а при снятой ручке установки уровня воды виден шток поплавкового клапана 6. Его ход можно проверить, надавив пальцем, но для ремонта или замены всего клапана нужно будет снять правую панель корпуса, или весь его целиком.

Фильтр

Фильтр контура циркуляции ПММ (поз. А на рис.) имеет 3 степени очистки: грубую, среднюю и тонкую. Элемент тонкой очистки съемный (поз. Б). Решетка 1-й ступени и металлическая сетка 2-й очищаются механически: зубной щеткой в растворе 1-2 ч. л. жидкого моющего для посуды в 0,5 л воды. Предварительно в том же растворе замачивается на 10-30 мин сеточка 3-й ступени, а затем промывается под струей горячей воды. Тереть 3-ю ступень губкой или щеткой не надо: тонкие полимерные волоконца разлохматятся и/или местами порвутся, и фильтр станет засоряться гораздо чаще.

Фильтр очистки моющей жидкости посудомоечной машины

Коромысла-«брызгалки»

В коромыслах чаще всего засоряются сопла – мелкими объедками, или зарастают налетом солей, если кондиционер воды не перезаправлен вовремя. Соли размягчают, замочив коромысло на полчаса в растворе 9% столового уксуса 1:2. Затем оставшийся налет и органические загрязнения проталкивают внутрь спичкой или зубочисткой, и коромысло промывают соплами вверх под сильной струей горячей воды, чтобы загрязнения вылетели через подающий патрубок.

Крышка крыльчатки

Это достаточно критичный узел ПММ, поскольку крышки крыльчаток взамен сломанных отдельно не продаются, только в комплекте с циркуляционной помпой. А комплект помпы отдельно в розницу потянет не менее чем на 15-20% стоимости новой посудомойки. По статистике, более половины негарантийных (разумеется!) замен помп производится в результате неаккуратной чистки крыльчатки пользователями, а чистка сервисным специалистом по вызову случай однозначно негарантийный. Так что, хотя чистка засорившейся крыльчатки дело несложное (спичкой, зубочисткой, пинцетом или жесткой кисточкой), открывать ее нужно осторожно.

Слабое место данного элемента – крепление крышки. По его конструкции ПММ разделяются на 2 группы: Bosh/Siemens и прочие: Ariston, Candy, Creda, Electrolux, Indesit и др. В машинах клона Аристон/Индезит крышка крыльчатки помпы держится на защелке, поз. 1 и 1а на рис.:

Крепление крышки крыльчатки помпы в посудомоечных машинах Bosh, Siemens и прочих

После нескольких чисток (от 3-4 до 12-15) защелка ломается – все, меняйте помпу не по гарантии. Хотя, китайские крышки такого типа можно найти на АлиЭкспрессе, но посылку придется ждать недели. В ПММ Бош/Сименс крышка помпы крепится нержавеющим винтом, поз. 2. Тут 2 нюанса: первый – не потерять винт, т.к. обычный оцинкованный скоро поржавеет, и это уж точно негарантия на всю машину. Второй – своевременно перезаправлять водяной кондиционер: от жесткой воды пластик крышки становится хрупким и при съеме/установке обратно иной раз ломается.

Ремонт посложнее

Следующий класс довольно частых неисправностей бытовых посудомоечных машин это те, которые домашний мастер средней квалификации вполне способен устранить сам. К ним относятся поломки подающих шлангов воды, запорных клапанов и поплавкового клапана ванны. Для успешного их устранения не помешает предварительно ознакомиться с методикой общей диагностики посудомоечных машин, см. видео:

Видео: о диагностике посудомоечных машин

Шланги

Чаще всего выходит из строя шланг для подключения посудомойки к изливу (гусаку) кухонной мойки. Этот модуль (шланг) представляет собой достаточно сложную конструкцию: на гибкую водоводную трубку надета гофрированная защитная оболочка. Между водоводом и оболочкой проложен кабель управления впускным клапаном, который находится на «дальнем» конце шланга. Клапан снабжен гайкой для навинчивания на гусак, с которого для этого нужно свинтить колпачок, удерживающий фильтр грубой очистки воды, см. рис.Ж

Конструкция излива кухонной мойки

Примечание: шланги для подключения непосредственно к водоразборной трубе снабжаются накидными гайками с соотв. дюймовой резьбой. Методика их диагностики и ремонта такая же (см. ниже), только особой осторожности с резьбовым соединением не требуется.

Первая каверза со шлангами – само подключение. Резьба на гайке клапана и гусаке мелкая, и на изливе ее мало (в середине на рис. справа). Неловко навинчивая гайку, резьбу легко помять или сорвать. Чтобы этого не случилось, в начале нужно, легонько придавив гайку, повернуть ее против нарезки (в обратную завинчиванию сторону), пока на ощупь не почувствуется, что концы ниток резьбы там и там заскочили друг на друга.

Следующие поверженные неисправностям детали – защитная оболочка и кабель управления под ней: от частых манипуляций со шлангом и его дерготни при подаче/осечке воды может протереться гофр, а за ним и кабель. Клапан при этом не откроется, вода не пойдет, и машина не включится. Итого, первый этап проверки шланга – на целость оболочки и кабеля управления, стрелка 1 слева на рис. Ремонт несложен: надрезать гофр, вытащить концы кабеля, спаять, заизолировать, надрезанный гофр замотать скотчем.

Шланги с клапанами для подключения посудомоечной машины к изливу (крану, гусаку) кухонной мойки

Нередко бывает, что шланг подтекает. Тогда нужно разжать или разнять обойму гофра на «ближнем» (который в машине) конце шланга (стрелка 2 там же), сдвинуть оболочку и осмотреть самый водовод. Если он толстостенный армированный (вверху справа на рис.), как садовый шланг, грешить нужно на механическое повреждение клапана или внутреннего штуцера в машине: такие трубки не трескаются. Но водовод дешевой посудомойки, скорее всего, окажется тонкостенной ПВХ трубкой, внизу справа. Такие трубки от водопроводной воды за 2-4 года становятся хрупкими, ведь вода в них еще не прошла умягчения. Ремонт – разнять корпус клапана (он из 2-х половин на защелках, разделяется тонкой плоской отверткой), стянуть водовод со штуцера клапана, вытащить, заменить новым.

Примечание: в дешевых посудомойках довольно часто ломается и ПЭ внутренний штуцер шланга подачи воды, стрелка 3 слева на рис. Тогда, чтобы не платить непомерно дорого за замену такой ерундовины – опять к друзьям с АлиЭкспресс. Замечательное все-таки зачинание, как бы его ни честили.

Клапаны

И вот только теперь стоит присмотреться к любимому объекту ремонтных интернет-гуру – клапанам. Ведь, вопреки опусам упомянутых экспертов, клапаны ломаются редко. Кстати, «клапана», «поршня», «профиля», «дюбеля» и т.п. из того же разбора, что и «ложить», «ихний», «шо» и пр.

Конструкции выносных впускных клапанов посудомоечных машин показаны на поз. 1 и 2 рис., а внешний вид встроенных на поз. 3 и 4. Там и там возможно подтекание вследствие износа прокладок в накидных гайках. Ремонт – замена.

Конструкции впускных клапанов воды посудомоечных машин.

Клапаны могут комплектоваться прессостатом (поз. 1) и первичным водяным фильтром (поз. 2); то и другое может присутствовать вместе, или не быть вообще. Лучший вариант при нормальном водоснабжении, с точки зрения удобства и надежности – с фильтром без прессостата. Прессостат (датчик давления) может быть, простите, тупо включен последовательно с соленоидом клапана; тут уж ничего не поделаешь, нужно доводить воду до нормы. В ПММ подороже от прессостата идет кабель на плату управления (см. далее), по сигналу с которого «мозги» машины не дадут открыться клапану при слабом напоре воды. Т.е., под гофром шланга обнаружится не один, а два кабеля: соленоида, как правило, черный, а прессостата цветной. Кабели также легко вызваниваются с разъема подключения: прессостатный без воды покажет обрыв, а соленоидный сопротивление обмотки. Если давление воды хронически слабое (напр. летом в южных регионах), и прессостат то и дело срабатывает, его можно заглушить, замкнув в разъеме его провода. Но тогда – будьте осторожны с водой! Помпа начинает качать, а коромысла вращаться до полного заполнения ванны. В дешевых посудомойках нет таймера, блокирующего ПММ при слишком медленном наливе и, если вода идет струйкой в спичку толщиной, можно запороть всю машину.

Другие возможные неисправности клапанов – обрастание внутри солями и выход из строя обмотки соленоида. Если накипью обросли тарелка и седло клапана, то при нормальном напоре воды его пропускная способность падает, отчего таймер наполнения блокирует машину и выдает ошибку «Нет подачи воды». Если же солями оброс якорь (что бывает чаще), то клапан не открывается при исправной обмотке. Встроенные клапаны в большинстве своем разборные (поз. 3 и 4 на рис. выше), но, чтобы до них добраться, нужно снимать левую панель или весь кожух машины. Выносные клапаны залиты влагоизолирующим компаундом; ремонт – замена всего узла.

Как вызвонить обмотку

Если впускной клапан не срабатывает, ПММ не запускается и выдает ошибку «Нет воды». Помимо указанных выше причин, клапан может не срабатывать вследствие неисправности соленоида. Обмотки соленоидов впускных клапанов портятся нечасто, но прозванивать их мультиметром нужно со знанием дела, т.к. во многих случаях обмотка не перегорает до обрыва, но подгорает внутри. Тогда появляются короткозамкнутые витки (т. наз. витковое КЗ) – обмотка вроде звонится, и соленоид не коротит наглухо, но клапан не срабатывает. Витковое КЗ опасно для очень дорогого модуля управления (см. далее), поскольку нагрузка на выходные ключи цепей управления возрастает выше предельной.

Уверенная прозвонка клапанов осложняется 2-мя обстоятельствами. Во-первых, активные сопротивления обмоток соленоидов «разбросаны» очень широко – от десятков Ом в низковольтных клапанах до нескольких кОм в «сетевых» (на 220В); нормальное сопротивление обмоток производители указывают (и то не всегда) только в методичках для фирменных сервисных центров. Во-вторых, простые цифровые мультиметры подают в прозваниваемую цепь очень слабый ток – от единиц до десятков мкА. На пределе прозвонки полупроводниковых приборов (отмечен значком диода) ток больше, 3-10 мА, но его начальный бросок при витковом КЗ (см. ниже) простой тестер не покажет. В то же время на «килоомных» пределах прибор может показать некоторое сопротивление, хотя обмотка выгорела до обрыва – через оставшийся от изоляции провода нагар.

Лучше всего вызванивать обмотки клапанов (и моторов, см. далее) тестером «с писком» (со звуковым датчиком КЗ) на «диодном» пределе. В таком случае диагностика обмотки значительно упрощается:

Цифровой мультитестер “с писком”

• Прибор показывает некоторое сопротивление прим. от 100 до 1999 Ом, поз. А на рис. справа – обмотка исправна, причина несрабатывания в чем-то ином.
• Прибор все время пищит – обмотка выгорела до полного КЗ.
• При касании щупами контактов соленоида стабильно раздается короткий писк, и тут же прибор показывает некоторое сопротивление – витковое КЗ.
• Прибор «уходит в бесконечность» (на левом краю дисплея палка типа единицы) – обмотка перегорела до обрыва, или же сопротивление обмотки более 1999 Ом.
• Чтобы удостовериться, «дозваниваем» на пределе 20к. Клапанов с обмотками более чем на 5-6 кОм не бывает – не вытянут такие якорь даже от 220В. Если тестер показывает большее сопротивление (поз. Б) – да, это обрыв, а то, что вроде как звонится – утечка по нагару.

Примечание: у «профессиональных» тестеров с расширенными функциональными возможностями есть еще ряд достоинств. С точки зрения электриков и мастеров по ремонту бытовой техники главное из них – возможность измерения величины переменного тока; простые тестеры меряют только ток-«постоянку». Что касается цен, то самый дешевый «расходной» тестер стоит не менее 200-250 руб., а показанный на рис. – 480-530 в «радиопалатке» на «железном базаре».

Поплавок

Поплавковый клапан наполнения ванны ПММ устроен совершенно аналогично таковому в смывном бачке унитаза, только гораздо меньшего размера. Чтобы добраться до «поплавка», нужно снять левую панель кожуха машины, затем перевернуть ее и отвинтить держащие клапан винты. Неисправности поплавкового клапана типичные для такого рода устройств: заедание рычага и шершавость седла/тарелки из-за отложения солей. Внешние признаки – подтекание воды спереди через верх моечного поддона. Методы устранения – такие же, как и для соотв. сантехприборов.

Лезть или не лезть?

Последняя группа неисправностей ПММ, которую мы рассмотрим, это та, в которой достаточно опытный мастер-любитель способен произвести глубокую диагностику. Т.е., добраться до потенциально дефектного узла, оценить его состояние и принять решение – пытаться исправить самому или же все-таки вызвать спеца. К поломкам данной группы относятся неполадки в работе помп, датчиков давления/переполнения и одна, но частая и сравнительно легко устранимая – модуля управления.

Помпы

Внешние признаки неисправности помп, первое, машина перестает мыть или откачивать в канализацию, и блокируется. Второе – подтекание воды (возможно, слегка пенистой) из-под машины. Для диагностики/ремонта почти всегда требуется опорожнить моечный тракт, поэтому часто приходится рисковать, принудительно разблокируя «заевшую» помпу.

Принцип работы электромотора помпы посудомоечной машины

В помпами посудомоек легче всего разбираться аквариумистам, т.к. принцип их работы идентичен аквариумным. Привод тех и других – однофазный синхронный электродвигатель переменного тока с намагниченным ротором и скошенными полюсами, см. рис. справа. Скос полюсов обеспечивает заданное направление вращения ротора. Основное отличие помп посудомойки от аквариумных, кроме больших размеров и мощности – ремонтопригодность, т.к. затекание воды на обмотки очень мало вероятно и они вместе с магнитопроводом не заливаются водоупорным компаундом.

Чтобы добраться до помп, нужно снять кожух машины. Самые насосы сразу опознаются по пластинчатому магнитопроводу, и если отстегнуть внешний кожух – по обмоткам, показано стрелками слева на рис. ниже. Откачная помпа по размеру прим. вдвое меньше циркуляционной и расположена на ванне противоположно ей. Если машина подтекала через низ, то не исключено замокание и подгорание обмоток; вызваниваются они тестером аналогично соленоидам клапанов.

Помпы посудомоечных машин

Чаще встречаются «гидравлические» неполадки помп из-за загрязнения их влажного тракта. Для проверки и ремонта нужно снять насос, отжав защелки и повернув его. Сразу же проверяется состояние уплотнителя; негодный заменяется. Однако подтекание через низ возможно и при исправном уплотнителе – если одна из защелок сломалась. Тогда, увы – замена помпы.

Насосы посудомоечных машин тех же групп Бош/Сименс – прочие конструктивно различны (в центре на рис.), но те и другие разборные: крыльчатку вместе с ротором можно вытащить, провернув до отщелкивания за основание. Но сначала нужно крыльчатку покрутить пальцем: она должна вращаться рывками (т.к. ротор сильно намагничен), но легко. Если нет – нужно вынуть крыльчатку с ротором и проверить состояние влагонепроницаемого стакана, в котором он вращается.

Ферритовый ротор мало подвержен загрязнению. Легкий налет внутри стакана (справа на рис.) не вредит – зазор между ротором и стенками стакана ок. 1 мм или более. Гораздо опаснее белый солевой налет и мерзкая склизкая бактериальная пленка. Дело в том, что моечный раствор проникает в стакан ротора и охлаждает его, а через стенки стакана и магнитопровод с обмотками. Их перегрев может привести к витковому КЗ и подгоранию, а перегрев ротора вместе с перманентным подтомаживанием – к его размагничиванию. В последнем случае вычищенная помпа не качает или качает слабо, и автоматика блокирует машину. Тогда – тоже увы с заменой насоса.

Датчики

Если в процессе первичной разборки для чистки фильтра (см. выше) осмотреть ванну дорогой многофункциональной посудомоечной машины, в ее стенке обнаружится нечто, похожее на металлическую таблетку. Это – датчик температуры, или термостат. Чтобы извлечь его, нужно перевернуть машину; тогда станут доступны и крепления датчика давления-переполнения, соединенного с ванной тонкой трубкой.

Датчик давления-переполнения (поз. А на рис. ниже) в небольших пределах можно регулировать под нештатное моющее винтом, показанным стрелкой. Заворачивание винта загрубляет датчик, и вообще злоупотреблять такой возможностью не надо – можно добиться интересной ситуации, описанной выше. Признаки неисправности этого датчика – перелив и подтекание через верх при установке регулятора наполнения ванный на максимум, см. выше. Или наоборот – ванна не доливается, машина останавливается и ругается «Нет воды», «Нет циркуляции» и др.

Датчики давления-перелива ванны и температуры воды посодомоечной машины

Датчик температуры (поз. Б) не электромеханический термостат утюга. Это – влагостойкий терморезистор, предназначенный для включения в схему электронного регулятора. Признаки неисправности – машина или не греет воду, хотя задано горячее мытье, или, наоборот, перегревает ее до кипения, а из-под дверцы валят клубы пара. Последнее очень опасно, можно получить тяжелые ожоги и электротравму. Проверка термодатчика – тестером. На корпусе датчика указывается его сопротивление при +20^оС. При погружении «таблеткой» в горячую воду оно должно резко падать, но не до КЗ (не до «писка»).

Кнопка включения

Это единственная деталь управляющей электроники ПММ, доступная для проверки и замены без соотв. специальных познаний. Признаки неисправности: машина или тупо не включается, или в работе глючит – сбивается с программы, без причины останавливается, выдает несусветные ошибки.

Кнопка включения/выключения извлекается вместе с платой электроники, если вынуть панель управления, см. рис.:

Панель управления посудомоечной машины

Прозванивается тестером «на писке». Кнопка может быть простым выключателем, нажал – замкнута, или с репетиром: нажал – замкнута, еще нажал – разомкнулась. В первом случае репетир отрабатывается триггером в плате электроники, но «мозги» машины, кроме самых дешевых, прячутся в одноразовый кожух. Если его вскрыть, ломается гарантийная секретка внутри; при ремонте в сервисном центре кожух заменяется новым.

Прозвонка кнопки может дать «странные» результаты. Тогда, вероятно, либо окислились/залипли контакты (или проводящая пленка), либо кнопка на магнитодиоде, как клавиши компьютерной клавиатуры. Распознается то или другое прозвонкой «на писке». Магнитодиод при отжатой кнопке стабильно звонится в одну сторону как обычный диод – сотни Ом без писка – а в обратную прибор «уходит в бесконечность», см. выше. При нажатой кнопке магнитодиод звонится в обе стороны «с писком». Если же прозвонка в обе стороны дает примерно одинаковые результаты, то это окисление или залипание контактов.

Примечание: залипание контактов распознается так. Если машину полностью отключить от сети (вынуть вилку из розетки), то при обратном подключении она включится без кнопки и, возможно, один раз вымоет посуду по последней заданной программе. А когда домоет и отключится, тупо перестанет включаться, пока не проделаешь ту же процедуру «глухого» отключения. Но так издеваться над техникой не следует – дело быстро закончится выходом из строя платы управления, замена которой – до 60% стоимости новой ПММ.

В заключение

Напоследок – посмотрите видео о самостоятельном ремонте довольно популярной ПММ от Electrolux:

Видео: пример ремонта посудомоечной машины Electrolux

Содержание

1. Первичная информация
2. Компоновка
3. Разработка ТУ и выбор агрегата
4. На что способен холодильник – компрессор из него
5. С автономным питанием
6. Настоящий мощный
7. Мини для художественной аэрографии
> Обсуждение

Использование энергии сжатого воздуха давно уже перестало быть прерогативой промышленных предприятий – в широкой продаже есть большой выбор воздушных компрессоров для хозяйственного и бытового применения. Однако цены (а нередко и качество) покупных изделий такого рода не радуют, и вполне правомерен вопрос: а нельзя ли сделать полноценный компрессор своими руками?

Можно, мастера-любители самостоятельно изготавливают воздушные компрессоры, разных, так сказать, «весовых категорий», на различное давление и расход воздуха. В настоящей статье представлены сведения, необходимые начинающему умельцу, чтобы собственноручно сделать вполне работоспособный воздушный компрессор, расходы на постройку которого окажутся как минимум вдвое меньше, чем на аналогичный по техпараметрам готовый фабричный агрегат того же назначения.

Самодельные воздушные компрессоры различной производительности

Первичная информация

Этим термином, как известно, принято называть сведения, без которых, как говорится, лучше туда и не лезть. В сжатом воздухе можно запасти много удобной для использования энергии, но и ее внезапное высвобождение при катастрофическом разрушении конструкции способно причинить немало бед. Поэтому ознакомиться с первичной информацией определенного рода касательно воздушного компрессора необходимо еще до размышлений о его параметрах, компоновке и подбора комплектующих.

В чем мерять давление?

Давление в расходной магистрали (шланге) – важнейший из параметров компрессора, т.к. от него сильнее всего зависят функциональные возможности устройства, а с повышением давления сверх определенного предела резко возрастает сложность его конструкции. Но то, что творится с единицами измерения давления, иначе как бардаком (простите) трудно назвать. Помимо физически обоснованного привязкой к инертной массе паскаля и по-человечески понятной стандартной атмосфере в этой сфере бродит еще немало внесистемных и/или устаревших метрических единиц измерения давления, а британские и американские инженеры (при всем глубоком уважении к их профессиональной квалификации), кажется, готовы принять мученическую смерть, лишь бы не отказываться от своих излюбленных – и страшно неудобных – фунтосил на квадратный дюйм.

В табл. ниже приведены данные для перевода одних единиц давления в иные, за исключением такой совсем уж антикварной экзотики, как метры водного столба. На зеленом поле – определяющие соотношения, благодаря которым вы не запутаетесь в остальном. Для конструкции компрессора существенно, что 1 бар означает усилие на 1 кв. см поверхности немного более 1 кгс. Это большая величина: сила, действующая на площадь 100 кв. см (прим. с ладонь взрослого мужчины) под давлением 5 бар от мини-компрессора для накачки шин, составит полтонны. Удержите ли вы одной рукой такой вес, даже если гуру богатырских игр? А обломки баллона, разорванного давлением в 20 бар, имеют пробивную силу осколков гранаты Ф-1 на расстоянии до 3 м. Так что к конструированию и изготовлению самодельного воздушного компрессора нужно подходить со всей возможной ответственностью.

Производительность и аэрография

Распыление краски/лака в потоке воздуха или инертного газа – аэрография – дает высококачественное покрытие при минимальном расходе материала. Хозяйственно-бытовые воздушные компрессоры более всего применяются как раз в аэрографии. Инструменты, приборы и устройства для аэрографии называются аэрографами. Их известно довольно много типов, но в теме данной статьи нам интересны аэрографы-краскопульты (далее – краскопульты) для преим. технической покраски достаточно больших поверхностей, и мини-аэрографы (далее – аэрографы) для мелких тонких покрасочных работ, преим. художественно-декоративных.

Аэрографы запитываются сжатым воздухом от компрессора соотв. производительности, т.е. обеспечивающего заданный расход сжатого воздуха в л/мин. При покраске краскопультом от производительности компрессора существенно зависит площадь, окрашиваемая в один проход, т.е. до техперерыва для подкачки воздуха в ресивер (см. далее) или из-за исчерпания запаса краски в расходном баке.

Если частично наложенное аэрографическое покрытие чуть подсохнет до окончания обработки всей подлежащей окрашиванию поверхности, то на границе «старого» и «нового» покрытий вероятно образование нанозазоров; при покраске кистью или валиком эти зазоры затягиваются под давлением инструмента. В дальнейшем нанозазоры могут проявить себя шелушением краски, неудаляемыми загрязнениями, коррозией. Поэтому производительность покрасочного компрессора нужно выбирать сообразно площади подлежащих покраске поверхностей.

Примечание: при покраске аэрографией особо ответственных изделий (напр., летательных аппаратов) работают сразу несколькими краскопультами, с разбежкой начала работы каждым, чтобы покрыть всю площадь в один проход без разрывов струи.

Герметизация

Компрессор не просто качает из воздуха в баллон со шлангом. Компрессорная установка обязательно снабжается достаточно сложной обвязкой (см. далее) в целях безопасности и потому, что для аэрографии (особенно!) и большинства других работ «на воздухе», требуется рабочее тело (сжатый воздух), очищенное от влаги, пыли, паров масла и т.п. загрязнений.

Обвязка компрессора и вообще весь его воздушный тракт должны быть полностью герметичны: подсос неочищенного воздуха в насос помимо входных фильтров (см. далее) вызывает его усиленный износ, а ничтожные протечки в выходной части сильно снижают давление и производительность. Резиновые и силиконовые прокладки в пневмосистемах ненадежны: текучесть воздуха, как известно, в сотни раз выше, чем воды, а стыков в обвязке простого компрессора оказывается более 20, см. далее. Промасленная пакля вообще архаизм, еще менее надежный.

Любители обычно герметизируют стыки своих компрессоров лентой ФУМ (фторопластовый уплотнитель мягкий). Но «фумка» закладывается в стык однажды, после чего его необходимо полностью, «по-рабочему», затянуть. При сборке компрессора стыки приходится поправлять и перетягивать. ФУМ при этом нужно каждый раз закладывать новую, а потом оказывается, что кое-какие соединения все равно текут, и – наша песня хороша, начинай сначала.

Клей-герметик для герметизации систем под давлением

Герметизировать соединения самодельного компрессора нужно клеем-герметиком (см. рис. справа); в продажу он иногда поступает под названием «жидкая фум». На резьбу или сопряженные поверхности соединений клей-герметик просто капают из флакона – при затягивании соединения он сам там разойдется. Воздушный тракт, собранный на клею-герметике, как правило не требует проверки герметичности дымом, мыльным раствором и т.п., достаточно после сборки компрессора провести только опрессовку под рабочим давлением для выявления скрытых механических дефектов. Герметизированные «жидкой фум» соединения можно ослаблять, вновь затягивать и даже полностью перебирать. Герметичность после многократных переборок может все-таки нарушиться – в таком случае потекший стык разбирают, снимают остатки герметика ветошью и наносят новый.

А смазка?

Сжатый воздух это, конечно, не сжатый кислород, но все равно химически достаточно активная субстанция. Поэтому смазывать детали и узлы компрессора минеральными маслами недопустимо. В процессе сборки роль смазки играет герметик, а далее установка работает всухую, кроме, возможно, нагнетающего насоса, если его смазка предусмотрена ТУ на агрегат. В таком случае необходимо использовать только рекомендованные производителем смазочные материалы. Если же ТУ отсутствуют, дают силиконовые синтетические смазки; они выпускаются жидкие и консистентные.

Компоновка

В целом хозяйственно-бытовой воздушный компрессор состоит из:

1. Входного воздуховода (воздушного тракта) с фильтрами очистки воздуха, что составляет входную обвязку. Если воздушный насос автомобильный поршневой и выносной для накачки шин (тоже поршневой вибрационный или мембранный), то достаточно фильтра грубой очистки. Если же используется компрессорный агрегат от холодильных установок (бытового холодильника или кондиционера), то во входной тракт включается и фильтр средней степени очистки;
2. Компрессорного агрегата (далее – агрегат) – нагнетающего воздушного насоса;
3. Привода агрегата – для поршневого агрегата чаще всего электромотора с ременной передачей. Зубчатые и цепные передачи не используются, т.к. при работе на пониженных оборотах поршневой компрессорный автоагрегат сильно трясется. Компрессорные агрегаты от холодильников объединены с приводом в один блок;
4. Пусковых устройств привода – они необходимы и для отдельного, и для совмещенного электродвигателей;
5. Ресивера – воздушного баллона на давление не менее 20 бар. Ресивер сглаживает пульсации воздушного потока, выходящего из агрегата, и содержит в себе некоторый расходный запас воздуха. Ресиверы производительных компрессоров (см. далее) снабжаются клапанами для слива конденсата, позволяющими выводить его из баллона, не прерывая рабочего процесса;
6. Выходной обвязки – комплекса измерительных, аварийных и регулировочных узлов, собранных воедино на соединительных элементах – фитингах. Выходная обвязка обеспечивает безаварийную работу устройства, поддержание надлежащего давления в системе и регулировку параметров выходного потока воздуха (давление, расход, чистота);
7. Основания, на котором крепятся все остальные части и сборочные узлы. Для компрессора из холодильника основанием может служить доска из толстой фанеры, ЛДСП, слоистого пластика и т.п. Основание высокопроизводительного, но шумного и трясучего компрессора из автоагрегата сваривается из швеллера от 120 мм или стальных уголков от 60х60х4 мм. Мини-компрессор из насоса для накачки шин может быть собран без основания: насос, части входного тракта и обвязки крепятся непосредственно к ресиверу.

Примечание: автомобильный поршневой компрессорный агрегат крепится к основанию на штатных амортизаторах. В случае из отсутствия – с помощью резьбовых шпилек, гаек с контргайками и широких шайб на самодельных амортизаторах из прочной резины толщиной 4-6 мм. В основании вырезаются круглые отверстия диаметром на 6-10 м больше диаметра шайб, но на 15-20 мм меньше диаметра амортизаторов; последние по краям крепятся к основанию винтами с шайбами.

Разработка ТУ и выбор агрегата

Все перечисленные выше компоненты подбираются согласно выбранному компрессорному агрегату. Последний же выбирается по параметрам выходного потока воздуха, а они – по роду работ. В последующем перечне верхние по списку компрессоры пригодны и для работ, указанных там же ниже, но не наоборот («нижние» компрессоры не справятся с задачами «верхних»); параметры везде указаны минимально возможные:

• Покраска краскопультом в один проход стены частного дома, кузова легкового автомобиля и т.п. площадей более 10 кв. м; пескоструйная обдирка окалины, облоя, твердых застарелых загрязнений, привод любого пневмоинструмента, в т.ч. металлорежущего и ударного – давление на выходе 18-20 бар, расход от 200 л/мин. Компрессорный агрегат – поршневой с кривошипно-шатунным механизмом. Мощность на валу привода компрессора (см. далее) – от 3 кВт. Ресивер – от 50-60 л. Сделать такой компрессора своими руками возможно, только если в мастерской (гараже) есть 3-фазное электропитание 380В 50 Гц, т.к. однофазных электромоторов переменного тока на такую мощность нет, а запуск 3-фазного на 1,5-2 кВт и более от однофазной сети 220В весьма и весьма проблематичен (см. далее).
• Покраска в один проход площади до 10 кв. м; пескоструйная зачистка старых лакокрасочных покрытий и рыхлой ржавчины; привод пневмоинструмента абразивного и по дереву. Давление 15-16 бар, расход до 150 л/мин. Агрегат – поршневой кривошипно-шатунный с приводом мощностью на валу 1-1,2 кВт. Ресивер – 30-50 л.
• Для покраски в один проход площади до 3-5 кв. м; продувки от пыли и рыхлой грязи полостей, просветов, зазоров и канавок; привода легкого абразивного пневмоинструмента. Компрессионный агрегат от холодильника или кондиционера. Давление 12-16 бар, расход 70-120 л/мин. Ресивер от 20 л. Требуется двойная (грубая и средняя) очистка входящего воздушного потока от пыли.
• Покраска в один проход площадей до 1,5-2,5 кв. м; накачка шин; продувка от грязи зазоров на плиточном полу, направляющих пазов гаражной двери и пр.; продувка от пыли асфальтированных и мощеных площадок; чистка автосидений, мягкой мебели и одежды (при помощи щетки-рассеивателя); накачка бака ранцевого опрыскивателя без электропривода. Компрессионный агрегат от мини-холодильника или автомобильный выносной с питанием постоянным током 12В. Давление 5-10 бар, расход до 50 л/мин. Ресивер от 5 л. В обвязке (см. далее) не нужны предохранительный клапан и первичный манометр.
• Декоративно-художественная покраска аэрографом; накачка шин скутеров, мопедов и велосипедов; накачка надувной мебели и матрацев; продувка от пыли металлопластиковых окон и дверей. Агрегат – миникомпрессор для аэрографа или аквариумный для больших танков (более 200 л). Давление до 2,5-3 бар. Расход 15-40 л/мин. Ресивер от 2 л. Полная обвязка, смазка и регулярное техобслуживание не требуются.

На что способен холодильник – компрессор из него

Самодельный воздушный компрессор лучше делать на основе холодильного компрессорного агрегата; по крайней мере, первый среди своих конструкций подобного рода. С одной стороны, мастера, имеющие стабильный поток заказов на покраску больших площадей, зарабатывают достаточно, чтобы обзавестись хорошим заводским компрессором. С другой – им просто нет времени морочиться с самоделками. С третьей – «новый, хороший» холодильный агрегат с комплектующими и обвязкой к нему обойдется в разы дешевле, чем поршневой кривошипно-шатунный воздушный насос с электроприводом, передачей и надежным основанием (хотя далее мы рассмотрим и такие конструкции). И с четвертой – компрессор на основе холодильника позволит выполнять большинство работ на сжатом воздухе, с которыми приходится сталкиваться домашнему мастеру и/или автомобилисту.

Состав обвязки

Обвязки своих компрессоров любители-конструкторы чаще всего городят как придется из того, что под рукой. В смысле экономии денег такой подход до некоторой степени оправдан, но в итоге зачастую оказывается, что параметры, надежность и долговечность готовой конструкции оставляют желать лучшего. Между тем обвязку компрессора можно и нужно оптимизировать, руководствуясь след. принципами, хорошо известными техническим специалистам и, особенно, авиаторам:

1. Сократить до минимально возможного количество разъемных соединений – ведь каждое из них это возможная утечка рабочего тела и очаг аварийности;
2. Из п. 1 непосредственно следует – количество футорок (переходных втулок в резьбы на резьбу) свести к 0 (к нулю), т.к. каждая из них это лишнее соединение и расходы на покупку комплектующих, уменьшающих надежность изделия (в авиации – еще и лишний вес);
3. Соединительные элементы обвязки выбирать однотипные с резьбой одного размера;
4. Также минимизировать объем самостоятельных доработок комплектующих с возможностью их выполнения в домашних условиях без станочного парка;
5. Суммарный объем и вес комплектующих обвязки должны укладываться в массогабариты посылки (напр. с Али Экспресс) для доставки в глубинку;
6. И необходимо, чтобы все это совершенство можно было собрать «в железе» так, чтобы «железяки» не упирались друг в друга безысходно.

Примечание: любопытно, что у п. 2 есть полный аналог в программировании. Компьютерная программа на языке высокого уровня получается тем более производительной, устойчивой и удобной для пользователя, чем меньше в ней операторов безусловного перехода GOTO. Правда, написать более-менее пригодную для практических целей программу совсем без GOTO пока еще никому не удалось. А возможен ли самодельный компрессор совсем без футорок – это мы прямо сейчас и посмотрим.

Компрессор из холодильника снабжается оптимизированной обвязкой (входной и выходной) показанной на рис.:

Схема сборки самодельного воздушного компрессора из холодильника

Справа, покрупнее, показаны детали и узлы, которых обычно не бывает в мелких инструментальных и строительных магазинах. Возможность сборки «в железе» обеспечена тем, что тройники в ее процессе можно поворачивать вокруг осей. Выбор размера резьбы 1/2″ обусловлен тем, что переходники медь-резьба меньших размеров из приварных ниппелей с накидными гайками трудно сделать дома «на колене», см. далее. Следовательно, приборы и автоматику (поз. 12, 13 и 14 на рис.) нужно подбирать и заказывать с присоединительными резьбами такого же размера. Манометр и редуктор легче найти со штуцерами на 1/4″. Возможный вариант на такой случай – тройники приобрести на 1/4″, а обратный клапан взять с входом В1/2″ и выходом В1/4″ (на Али такие есть), но тогда внутренние потери давления в компрессоре будут больше.

Клапан для слива конденсата гораздо удобнее вентиля: подставил лоханку, нажал, потекло, чуть пшикнуло – отпустил, работаем дальше. Обратный клапан, не допускающий стравливания воздуха через обесточенный агрегат, лучше использовать уголковый пробковый, т.к. под давлением свыше 8-10 бар прямые пластинчатые клапаны все равно травят, а хороший «уголок» держит давление в ресивере до месяца.

Фильтр тонкой очистки воздуха для воздушного компрессора

Входные воздушные фильтры (грубой и средней очистки) на поток от 100-150 л/мин. Фильтры для компрессоров различной производительности есть в продаже, но в данном случае применимы менее дорогие сухие фильтры для мотоциклов и скутеров (не требующие заливки масла). Грубый фильтр разборный (для замены фильтрующего элемента); средний по выработке ресурса заменяется. Если от компрессора будет запитываться мини-аэрограф, то в разрыв расходного шланга включается еще и фильтр тонкой очистки воздуха (см. рис. справа). Для прочих работ ставить его не надо – проницаемость «тонких» фильтров невелика, и потери давления будут заметны.

Если в качестве ресивера применен баллон от огнетушителя типа ОУ, надобность в приварном ниппеле Н1/2” отпадает – на баллоне уже есть штатный штуцер с такой резьбой. Предохранительный клапан совершенно необходим – не забывайте, что даже в таком слабоватом компрессоре энергии накапливается почти столько же, сколько ее в подствольной гранате для АК-74!

Датчик давления (прессостат) для воздушных компрессоров хозяйственно-бытового назначения

По этой же причине прессостат (датчик давления с контактами на размыкание) нужно брать на давление срабатывания не выше 16 бар. Типовые значения давлений срабатывания/возврата (OFF/ON) прессостатов для хозяйственно-бытовых компрессоров 110/90 psi (16/13 бар, см. рис. слева). Допустимый ток через контакты для компрессора с агрегатом до 500 Вт – 5 А. Меньше нельзя, т.к. иначе вследствие особенностей запуска агрегата (см. далее) контакты скоро пригорят – прессостат в данной установке работает в качестве термостата холодильника. Редуктором устанавливают давление на выходе, необходимое для задействования рабочего инструмента. Заменять специальный редуктор для компрессора газовым бытовым ни в коем случае нельзя – редукторы газовых плит и котлов рассчитаны на миллибары давления (см. след. рис.).

Регулятор (редуктор) давления для бытовых газовых приборов. К применению в воздушном компрессоре непригоден

Как герметически подвести медь к резьбе

Если у вас есть набор для обработки кондиционерных трубок (безопилочный труборез, трубогиб, шабровка (ример), концевые развертки) – не ворошите его понапрасну. Во-первых, трубки холодильного агрегата слишком тонкие. Во-вторых, мы будем работать по технологии несколько трудоемкой, но полностью исключающей попадание металлических опилок в насос (что почти всегда губительно для него).

Устройство приварного ниппеля с накидной гайкой показано на поз. 1 рис.:

Как сделать переходник с медной трубки на резьбовое соединение

С него для начала нужно снять гайку, а канал штуцера рассверлить до диаметра, на 0,2-0,3 мм большего внешнего диаметра трубки, и раззенковать, как показано на поз. 2. Сверловку можно сделать ручной дрелью даже на весу, удерживая штуцер пассатижами. Тогда сначала сверлят немного меньшим сверлом поочередно с обоих концов, пока не «проткнется». Затем канал проходят сверлом нужного диаметра и доводят, двигая штуцер туда-обратно по вращающемуся сверлу; на неформальном техническом жаргоне эта операция называется, простите, «железной мастурбацией». Как ни странно, то точность такой, еще раз простите, похабной обработки оказывается достаточной для получения газоплотного соединения.

Теперь нужно на агрегате найти воздушные трубки (см. далее). Их концы осторожно и по достаточно большому радиусу, чтобы не смялись, отгибают вертикально вверх. На трубки надевают гайки, затем штуцеры (не перепутайте – не свинтится!) и разворачивают концы трубок шариками от подшипников, как показано на поз. 3 и 4. Чтобы трубка при разворачивании не помялась, штуцер с гайкой сдвигают по ней подальше от конца. Трубку же под ним оборачивают 3-5 оборотами тонкого алюминия (0,25-0,35 мм) и удерживают пассатижами. Для получения развертки нужной ширины, возможно, придется поработать 2-мя шариками последовательно: сначала меньшим, потом большим, т.к. «тарелочка» на трубке должна быть на-глаз симметричной и лупить молотком по шарику почем зря нельзя.

Далее весь ниппель надвигают на конец трубки до упора. В гайку кладут широкую стальную шайбу с отверстием, равным или чуть большим просвета трубки, поз. 5. Предпоследняя операция – опрессовка: в гайку вворачивают тройник и туго-натуго затягивают. Гайки при этом удерживают рожковым или разводным ключом, а тройник «разводягой» или газовым.

И, наконец – герметизация. Тройник выворачивают, ниппель сдвигают назад по трубке. На ее конец снаружи на длину штуцера ниппеля наносят клей-герметик (см. выше). Ниппель сдвигают вперед до упора, промазывают гайку герметиком. Кладут обратно шайбу, капают герметика и на нее – переходник готов принять в себя следующее звено тракта.

Подготовка агрегата

Для подготовки компрессорного агрегата холодильника нужно его запустить и найти газовые трубки – всасывающую и выходную. Для запуска нужно найти или приобрести пусковое реле на номинальный рабочий ток агрегата плюс-минус 10%, т.к. при большем разбросе агрегат или не запустится, или будет очень слабо качать и скоро выйдет из строя.

Понять, почему так, поможет схема пускового устройства холодильника слева на рис.:

Электрическая схема пускового устройства холодильника и схема включения холодильного компрессорного агрегата для использования в воздушном компрессоре

Обмотка теплового реле (термички) не силовая (тянущая), она греет биметаллическую пластину. В бытовые холодильные агрегаты по ряду причин ставят асинхронные моторы с индуктивным запуском. Действие пускового устройства для них (в широком употреблении – пускового реле) основано на 2-х явлениях. Первое – ток отпускания обычного электромагнитного реле в несколько раз меньше тока отпускания. Второе – пусковой ток мотора с индуктивным запуском (пока ротор не разогнался) в 2-2,5 раз больше его рабочего тока. Допустим, холодильник новый или полностью отогревшийся при разморозке. Тогда:

• При подаче напряжения от пускового тока мотора срабатывает электромагнитное реле (или просто реле) и подает напряжение на пусковую обмотку.
• Двигатель раскручивается, ток его потребления падает; агрегат заметно шумит, т.к. магнитное поле в статоре мотора сильно эллиптическое.
• Движок вышел на номинальные обороты; ток потребления уменьшился почти до рабочего.
• Реле отпускает, но мотор вращается – почти круговое магнитное поле при вращающемся роторе обеспечивается одной только рабочей обмоткой.
• Реле отпускает, ток потребления уменьшается до рабочего; агрегат работает почти бесшумно.
• Термичка тем временем греется. Спустя 5-20 мин биметаллическая пластина изгибается и размыкает цепь электропитания.
• Пусковой цикл повторяется, пока холодильник внутри не остудится до температуры, заданной терморегулятором. При этом термичка не будет успевать нагреваться во время прокачки хладоагента, и мотор агрегата перейдет под управление термостата.

Как видим, для нормальной работы компрессора холодильника необходимо довольно точное согласование параметров его агрегата и пускового реле, определяющий из которых – рабочий ток мотора. Именно поэтому запускать первый попавшийся компрессор от какого попало пускового реле нельзя.

Схема включения

Как включить компрессорный агрегат от холодильника для работы в воздушном компрессоре. Сетевые клеммы пускового реле L и N можно узнать по винтовым зажимам (их перемена не влияет на работоспособность агрегата); клеммы на мотор ножевые врубные. Клемма рабочей обмотки обозначается обычно W, пусковой (стартовой) S, а общая от точки их соединения C или G. Если обозначений нет или они непонятны, соотв. выводы можно вызвонить цифровым мультитестером на пределе 200 ? или стрелочным на пределе 1х либо 0,1х:

• В пусковом реле клеммы N (вход) и W (выход) звонятся накоротко.
• С клеммы L выход C звонится с небольшим сопротивлением обмоток реле (несколько Ом).
• Выходная клемма S обесточенного пускового устройства не звонится никуда.
• В моторе между выводами S и W будет наибольшее сопротивление (тоже омы, так что лучше звонить цифровым тестером, стрелочные такие малые сопротивления «ловят» плохо»).
• Наименьшее сопротивление с оставшегося вывода C покажет пусковую обмотку, а промежуточное между ними – рабочую.

Ищем трубки

Занимаясь электропитанием агрегата, не вынимайте пока пробки-заглушки из его трубок. Разобравшись с пусковым устройством, включите агрегат на несколько сек (пока без прессостата), чтобы убедиться что запустился как надо. Если стоит или сильно шумит и трясется, попробуйте поменять местами провода S и W (у «китайцев» сопротивление пусковой обмотки может оказаться больше, чем рабочей).

Расположение технологических патрубков на компрессоре холодильника

Теперь выключаем и осматриваем агрегат – нам нужно найти и определить воздушные трубки. Всего их на «котелке» 3 (см. рис. справа). Та, которая пониже других, скорее всего заправочная для смазки. Ее пока не открываем, и снова на короткое время включаем насос. Качает? Тонкая легкая жесткая пластинка прилипает к срезу одной из верхних трубок, а от другой отскакивает – отмечаем их как входную и выпускную. Нет? Переставляем заглушку в любую из трубок и снова включаем. Максимум с 2-х проб нужные трубки будут найдены.

Примечание: не ищите вакуум в трубке пальцем – тянет сильно, может затянуть до крови!

Сколько нужно масла?

Компрессорные агрегаты бытовых холодильников выпускаются заправленными смазкой; хватает ее на несколько лет. Если компрессор нормально запускается и качает, но дребезжит и/или постукивает, смазку пора менять. Для этого отсоединяют выходную обвязку (входную с фильтрами не отключать!) и дают агрегату поработать до 2-3 мин, или пока не перестанет брызгаться маслом. Тогда его выключают и заливают прим. по 20 мл жидкой силиконовой смазки на каждые 100 Вт номинальной мощности. Подключают обвязку, включают компрессор. Слышны чавкающие звуки? Смазки слишком много – обвязку отключают и дают агрегату поработать, пока жирные «плевки» из выпускной трубки не сменятся мелкими брызгами. Обвязку подключают – компрессор снова готов к работе.

Видеопримеры компрессоров из холодильника

В конце данного раздела предлагаем посмотреть подборку видео об изготовлении самодельных воздушных компрессоров из холодильных агрегатов:

С ресивером из баллона огнетушителя:

Для накачки колес:

Мини компрессора с агрегатом от холодильника небольшого объема:

С автономным питанием

Для автомобилиста интерес может представлять мини-компрессор с питанием DC 12 В. Выносные автокомпрессоры для накачки шин питаются от бортовой сети машины через гнездо для прикуривателя, но все время гонять такой от аккумулятора или заводить мотор и жечь на него все дорожающий бензин накладно.

Стабилизированного электропитания выносному автокомпрессору не требуется, но его ток потребления не мал, более 16 А. Если есть возможность и нужные навыки, для питания такого компрессора можно сделать простейший сетевой блок питания (БП) из трансформатора AC 220V/12V на 200-270 Вт и выпрямительного диодного моста на 30 А. С мостом дело проще – и в провинциальных радиомагазинах на выбор предлагают мостики и диодные сборки до 50 А. Здесь главное – обратить внимание и на максимальное обратное напряжение; оно должно быть не ниже 40 В. Значительная доля сильноточных диодных мостов и сборок выполнена на диодах Шоттки. Их обратное напряжение ниже 25 В, а в двухполупериодном выпрямителе приложенное к одному вентилю обратное напряжение может достигать 2,7 от действующего напряжения вторичной обмотки.

С трансформатором дело хуже: новые типов ТП, ТПП и др. стоят дорого, а старые от телевизоров-«гробов», похоже, все уже при деле или утилизированы – в них же более 2 кг одной только меди. Тогда, возможно, удобнее будет запитать компрессор от компьютерного ИБП; в данном случае это не источник бесперебойного питания UPS, а импульсный блок питания.

Выбрать ИБП для питания автокомпрессора нужно по максимальному току в канале +12 В (см. рис.). Компрессору нужно, как правило, не менее 16 А, а чаще всего 20-24А; ИБП с таким +12 В каналом будет общей мощностью не менее 450 Вт. 12 В на 25 А дают мощность 300 Вт, но использовать ее запас нельзя – выпрямитель и стабилизатор +12 В не выдержат, в то время как каналы +5 В и +3,3 В (процессорный) будут простаивать.

Как запитать автокомпрессор на 12 В от компьютерного блока питания

Если нужный ИБП найден, к нему подключают разъем прикуривателя, как показано на том же рис. Желтые провода +12 В от ИБП соединяют не менее чем по 3-4 в пучок, как и черные GND (-12 В). Еще один черный провод и зеленый PC ON выводят на оперативный выключатель, а все остальные провода изолируют. «Родные» провода прикуривателя удаляют – они никак не рассчитаны на токи ок. 20 А в течение достаточно длительного времени.

Следующий момент – процедура запуска. Компьютерные ИБП «не любят» работы на холостом ходу. Хотя защита инвертора от перенапряжения в них есть, но фактически аварийный режим работы взамен штатного не увеличит надежности БП. Поэтому запускают/останавливают компрессор на 12 В от ИБП так: подключают его к разъему штатным соединителем. Затем проверяют, выключен ли на ИБП сетевой выключатель. Если нет – выключают. Далее включают шнур от ИБП в розетку, включают сетевой выключатель и тут же оперативный. Выключают установку сетевым выключателем, т.к. PC ON сигнал логический.

Примечание: для использования не по назначению низковольтный автокомпрессор достаточно снабдить ресивером, прессостатом и редуктором давления. О доработке автокомпрессора Калибр 1100 для прочих, кроме накачки шин, нужд, см. ролик ниже:

Настоящий мощный

Бортовые поршневые компрессоры грузовых автомобилей требуют довольно трудоемкой конвертации для отдельного использования и в дальнейшем регулярного техухода, но много производительнее «холодильных», а их выходное давление практически не зависит от частоты вращения, т.к. определяется степенью сжатия в цилиндрах. Это дает возможность подобрать электропривод с питанием от бытовой сети 220 В, см. далее. Частота вращения компрессора в таком случае ограничивается подбором диаметров шкивов передачи 400-500 об/мин, а производительность получается достаточной почти для всех указанных выше работ, кроме мощного пескоструя и покраски стен зданий. Обвязка, входная и выходная, остается такой же, как для компрессора из холодильника, с небольшим дополнением, см. далее

Наиболее пригоден для любительских целей компрессор от ЗИЛ-130; чтобы его раскрутить, достаточно мощности на валу приводного электродвигателя 700-800 Вт. Компрессоры Уралов, военных КАМАЗов, ЗИЛ-131 и неубиваемый, как сама машина, от «Захара» ЗИЛ-157 еще производительнее, но для их привода нужна мощность на валу привода от прим. 2,5 кВт. Однофазных электромоторов такой мощности вообще нет, а запустить 3-фазный нужной мощности от бытовой сети нереально – имеющиеся в широкой продаже пусковые конденсаторы не выдержат циркулирующей в цепи реактивной мощности. Да и выбору мотора для привода ЗИЛовского компрессора нужно уделить особое внимание – производительность всей установки зависит не только от его электрической мощности.

Электропривод

Читателю, безусловно, известен смысл фундаментальной в электротехнике величины cos ?. На всякий случай – для электрических машин переменного тока это аналог механического КПД. Чем мощнее мотор, тем в общем, выше его cos ?, но не более 1. КПД маломощных и микромощных электромоторов более определяется механическими потерями, и для них cos ? не указывается. Значение cos ? электродвигателей средней и большей мощности обозначается на их шильдиках, и умножением на него паспортной электрической мощности находится механическая мощность на валу мотора. Если, к примеру, cos ? электродвигателя на 1 кВт 0,86, то мощность на его валу будет 860 Вт. У электромоторов одинаковой электрической мощности, но разных электрических типов cos ? (для двигателей по 1 кВт) может меняться в пределах прим. 0,6-0,92. Соотв. будет меняться и производительность компрессора: в данном случае до 30% – немало.

Еще один важный в данном случае параметр может быть обозначен на шильдиках асинхронных моторов буквами В (высокое) или Н (низкое). Это – величина т. наз. скольжения ротора (запаздывания его проворота вслед за вращением магнитного поля статора). У синхронного двигателя на частоту 50 Гц (напр. с фазным или намагниченным ротором) частота вращения будет 3000, 1500, 750 или 375 об/мин в зависимости от количества пар/троек полюсов статора (1, 2, 3 или 4). У асинхронного двигателя она соотв. меньше. По умолчанию (без особого обозначения на шильдике) скольжение ротора предполагается высоким; прикинуть его на глаз можно по частоте вращения на холостом ходу: у моторов в низким скольжением она как правило выше прим. 2900 или 1420 об/мин; многополюсные моторы с низким скольжением не выпускаются. У двигателей с высоким скольжением частота вращения ниже прим. 2700, 1400, 700 или 350 об/мин.

У моторов с высоким скольжением довольно мягкая внешняя характеристика, т.е. они работают в достаточно широком диапазоне механических нагрузок и выносят перегрузку, уменьшая скорость вращения. Поэтому асинхронные электродвигатели с высоким скольжением более всего распространены, хотя их cos ? при электрической мощности 1 кВт редко бывает более 0,72-0,75. cos ? моторов с низким скольжением выше, до 0,9-0,92 при мощности 1 кВт, но их внешняя характеристика жесткая – от небольшой перегрузки мотор останавливается, а если сбросить ее избыток, то при однофазном питании сам опять не раскручивается, нужно повторять процедуру запуска. Однако в нашем случае (привод компрессора) эти недостатки обращаются в достоинства: если откажет автоматика, мотор не раскрутит насос до опасного давления на выходе, уйдет в останов. Это, разумеется не повод для отказа от предохранительного клапана и тем более прессостата.

Наконец, встречаются и асинхронные однофазные моторы с конденсаторным запуском на мощность до 1-1,2 кВт. Их cos ? как правило не выше 0,6-0,65, но по ряду причин (см. ниже) это оптимальный привод для самодельного поршневого компрессора.

Схемы подключения асинхронных электромоторов различных типов к однофазной сети 220 В 50/60 Гц даны на рис.:

Схемы запуска от однофазной сети 220 В 50/60 Гц и управления электродвигателями различных электрических типов

Если вы нашли однофазный (слева) – вам повезло: вы здорово сэкономите на батарее конденсаторов и коммутационных приборах. За счет питания номинальным напряжением и мощность на валу будет не ниже, чем у конвертированных 3-фазных, а включать/выключать компрессор будет не сложнее и опаснее, чем настольную лампу. Главный выключатель I/O и кнопка останова Стоп в этом случае могут быть обычным тумблером или сетевым выключателем без устройство дугогашения. Штатное включение/выключение – главным выключателем, а кнопкой Стоп производят экстренный (менее чем за 1 оборот) аварийный останов мотора; нажимают ее кратковременно, на 1-2 сек. Выводы рабочей Wр и пусковой (точнее – фазосдвигающей) Wп обмоток однофазных асинхронных электромоторов часто не обозначаются, но их легко распознать на взгляд: выводы фазосдвигающей обмотки тоньше. Переключением концов любой из обмоток (при мощности до 1 кВт можно на ходу) меняется направление вращения.

Примечание: останавливать асинхронный электромотор, просто отключая рабочие конденсаторы, нерационально, а в нештатной ситуации и опасно – ротор еще довольно долго вращается, отдавая в сеть т. наз. возвратную мощность. Электрики-эксплуатанты ее очень не любят, и есть за что. Да и в доме «возвратка» ни к чему, т.к. дает бросок напряжения сети, а счетчик от нее накручивает лишнего. Останов мотора кратковременным закорачиванием обмотки, не подключенной непосредственно к сети электропитания, лишен этих недостатков.

По схеме треугольника (в центре на рис.) запускаются моторы как с низким, так и с высоким скольжением. Включение звездой (справа) дает существенную экономию на конденсаторах, но меньшую мощность на валу при той же электрической, и моторы с низким скольжением на мощность более 0,5-0,7 кВт в звезде часто «не заводятся».

Там и там начала обмоток обозначены «н», а их концы «к». Реально выводы обмоток обозначаются цифрами: нечетным начала, а следующими на ними четными концы. Так, выводы первой секции обмоток (обмоток в секции может быть больше одной, включенных синфазно) будут 1-2, второй 3-4, третьей 5-6.

Главный выключатель в обоих схемах – обязательно автомат или пакетник с встроенными дугогасителями. I/O и там, и там только включает мотор, а останавливают его кратковременным (не более чем на 3-5 сек) нажатием кнопки Стоп, иначе контакты I/O довольно быстро пригорают. Но по замыкании главного выключателя мотор не запустится: по его включении нужно также немедленно, и тоже кратковременно нажать Пуск. Останов, как сказано, кнопкой Стоп, после чего опять-таки без промедления выключается I/O. Если нарушать процедуры пуска/останова и тем более оставить мотор подключенным не запущенным, то может здорово бахнуть или даже загореться изоляция обмоток. Ну, а счетчик электричества в такой ситуации крутится «сломя голову»; современный чипованный может и «сдать» на РЭС: «А вот здесь бешеную реактивку гонят, спешите штрафовать!»

Примечание: не вздумайте выключать работающий от однофазной сети 3-фазный мотор, выдергивая вилку из розетки – плазма дуги сильно опалит руку, и возможна непоправимая порча зрения импульсом ультрафиолета и рентгеновского излучения.

Конденсаторы

Рабочие и пусковые батареи асинхронных электродвигателей набираются из масляно-бумажных конденсаторов типов МБГО или МБГЧ (см. рис.). Попытки заменить их гораздо более дешевыми и компактными пленочными бесполезны – только масляно-бумажные конденсаторы выдерживают циркулирующую в соотв. цепях реактивную мощность. И ни упаси боже включать для той же цели электролитические конденсаторы встречно-попарно: вся батарея может сразу грохнуть.

Пусковаые/рабочие конденсаторы типа МБГЧ для асинхронных электровигателей

Механика

Серьезной доработки потребует и самый поршневой кривошипно-шатунный компрессорный агрегат. Дело в том, что электромотор от однофазной сети не раскрутит его до образования масляного тумана картере и циркуляции в масляной магистрали с фильтром. Так что в процессе эксплуатации компрессора придется регулярно проверять состояние масла и менять загрязненное (или доливать свежего взамен выработанного, когда расходный бачок опустеет).

Основные моменты доработки ЗИЛовского компрессора для автономного использования показаны на рис.:

Доработка компрессора ЗИЛ-130 для автономного использования

Слева – общая схема: выход из картера в масляную магистраль заглушается резьбовой пробкой с резиновой прокладкой, а к ее входу в картер подключается расширительный бачок-сапун; он же – масляный резервуар. Обратный клапан магистрали (поз. 6 и 7 в центре) нужно удалить, а в нижних обоймах шатунов насверлить дополнительные отверстия (справа), чтобы черпали масло и без тумана. Желательно также заменить баббитовые вкладыши тонко шлифованными бронзовыми, это заметно увеличит производительность компрессора. К рубашке охлаждения цилиндров (опять – слева на рис.) нужно подключить змеевик из медной трубки так, чтобы получилась термосифонная СО (система охлаждения) и заполнить ее водой или автоантифризом. ЗИЛовский компрессор может достаточно долго работать и без охлаждения, но тогда потери давления из-за остывания воздуха в ресивере будут велики. О доработке компрессора ЗИЛ-130 на автономную работу см. подробное видеоруководство:

Видео: сборка компрессора от ЗИЛ-130

а о еще одном варианте самодельного воздушного компрессора на базе бортового автомобильного сюжет:

Мини для художественной аэрографии

Декоративно-художественной аэрографией занимаются с мини-аэрографом. Похож этот инструмент на большую чернильную авторучку с быстроразъемным воздушным соединителем и бачком для краски.

Мини-аэрографы для художественно-декоративных покрасочных работ

Дорогие аэрографы комплектуются микрокомпрессорами с адаптером электропитания (слева и в центре на рис.), но ничуть не худшие по качеству работы, однако вдвое-втрое более дешевые продаются без него (справа). Требования декоративно-художественного аэрографа к давлению и расходу воздуха более чем скромны (см. выше), так что запитать мини-аэрограф в принципе можно от любого воздушного компрессора с редуктором давления. Но зато им нужна глубокая очистка воздуха от пыли и полное отсутствие в нем паров смазки, поэтому воздушный компрессор для аэрографа лучше все-таки приобрести специальный (дорого) или сделать его самостоятельно.

Тройник-елочка для обвязки мини-компрессора для аэрографа

Самое бюджетное в данном случае решение – аквариумный компрессор для танков емкостью от 200 л и глубиной от 60 см; в любом зоомагазине такие предлагаются на выбор. Обвязка не нужна – параметры сжатого воздуха вполне безопасны, но покупать там же тройники и шланги не надо – в данном применении аквариумные ненадежны. Хорошие прочные соединительные шланги получаются из трубок от комплекта для переливания крови (в нем же имеется отличный фильтр), а вся система собирается на паре тройников-елочек (см. рис справа) для шлангов с просветом 4-5 мм. В один тройник сводятся оба выхода компрессора, а при помощи другого подключается ресивер из пластиковой бутылки, как, напр. в конструкции, показанной здесь:

Еще варианты самодельных мини-компрессоров, пригодных для декоративно-художественной аэрографии:

с ресивером из баллона от монтажной пены:

и повышенной производительности с приводом от старого шуруповерта:

Содержание

1. Видео: пример изготовления гримерного зеркала
2. Какими взять размеры?
3. Постановка света
4. Выбор ламп
5. Рама
6. Новый вариант
7. О светодиодной подсветке
> Обсуждение

Женская красота – фактор исторического значения. Это утверждение не сможет оспорить ни закоренелый холостяк с донжуанскими склонностями, ни мужеподобная поборница бодипозитива. Артистам и публичным персонам противоположного пола выходить к людям также надлежит «на уровне». Однако и природный ум, и естественная красота нуждаются в поддержании, уходе и развитии. Симпатичная от рождения, но неопрятная замарашка и пропивший свое умение мастер – две стороны одной медали. А для ухода за своей внешностью необходимы соответствующие принадлежности. В числе важнейших из них – зеркало с бестеневым освещением лица. Точнее, с микротеневым рисующим: подсветка на зеркале должна устранять тени от носа, ушей и др. достаточно крупных «объектов», но ясно и соразмерно показывать мелкие дефекты кожи, не сглаживая в то же время рельефа лица. Косметические зеркала с подсвечниками известны с древности; появление электрического освещения произвело переворот в деле make up – приведения своего лица в должное состояние. Зеркала с электролампочками впервые появились в театральных гримерных, ведь внешность артиста это добрый кусок его хлеба насущного. Условия современной жизни позволяют и любой домохозяйке выкроить времени достаточно для ухода за собой на уровне профессиональной красотки. Но – увы! – спрос диктует не только предложение, но и цены. В данном сегменте бытовых товаров они отнюдь не радуют. Поэтому цель настоящей статьи – рассказать читателям, как сделать гримерное зеркало своими руками. Денег на материалы для него уйдет в разы меньше, чем на покупное никак не лучшего качества, а результат станет замечательным подарком своей спутнице жизни или просто хорошей знакомой. Работа же в целом предстоит несложная, с ней – было бы желание – справится даже человек, до того не имевший дела ни со столяркой, ни с электрикой, см. напр. видео ниже:

Видео: пример изготовления гримерного зеркала

Какими взять размеры?

Основную часть затрат на зеркало для ухода за внешностью составят собственно зеркало и лампы для него. Подсветка дешевыми лампами накаливания для домашнего и вообще непрофессионального мейкап не особенно пригодна. По спектру они годятся лучше прочих, см. далее, но – излучают слишком много тепла. Световой КПД в области видимого света у обычных лампочек накаливания всего 3-5%, у криптоновых 6-8%, у галогенных до 12%. И те, и другие, и третьи ультрафиолета практически не излучают, так ок. 90% и более потребляемой ими электрической мощности излучается в инфракрасной области. Стоит засидеться перед таким зеркалом – и лицо начинает потеть, макияж плывет, будучи едва наложенным, а мелкие дефекты кожи или прячутся, или слишком выпирают. Это, наверное, главная причина того, что косметические зеркала с подсветкой долгое время не могли войти в быт – артисты-то умеют гримироваться очень быстро. Поэтому нам нужно будет использовать достаточно дорогие светодиодные лампы, и немало. Количество лампочек напрямую зависит от размеров зеркала; оптимизировав то и другое вместе для определенной цели, получим максимально экономичную конструкцию.

Не особо притязательной к своему виду домохозяйке или молоденькой, совсем еще свеженькой девушке достаточно будет зеркала от прим. 40х40 см. Верхний свет на таком зеркале не обязателен: бледные тени от носа и век не мешают подкраситься на скорую руку. Поэтому на гримерное зеркало с подсветкой для повседневного домашнего пользования понадобится всего 6 лампочек (поз. 1 на рис.), т.к. шаг их установки для любых зеркал данного назначения находится в пределах 20-35 см.

Женщине стильной, самостоятельно выработавшей и рисующей на своем лице собственный неповторимый облик, без верхней подсветки на косметическом зеркале уже не обойтись. Для нее требуется не менее 3-х ламп, иначе хотя бы приблизительно бестеневого освещения не будет. Это первое. Второе – перед зеркалом в процессе создания себя приходится как следует поерзать и повертеться. Если зеркало слишком узкое, то при этом временами в глаза вместо того, что нужно подправить, подчеркнуть или затушевать, будут бить блики (см. далее). Итого, для самостоятельного high make up (квалифицированного макияжа), потребуется зеркало от 40х60 см и к нему как минимум 9 лампочек на подсветку, поз. 2.

Зеркало для макияжа профессионального уровня должно быть еще выше и шире, где-то от 60х(100-120) см. Во-первых, освещение в данном случае необходимо совершенно бестеневое, и рассредоточенного верхнего света требуется еще больше. Во-вторых, мастеру/мастерице нужно ходить вокруг клиентки/клиента, а той, что сама себе мастерица, встать, ступить шаг туда-обратно, повернуться и т.п. Бликовать в глаза зеркалу при этом недопустимо, как и в пред. случае. Так что на подсветку к зеркалу для профессионального наведения красоты понадобится не менее 11-12 лампочек, поз. 3 и 4.

И, наконец, немаловажная область применения зеркал с подсветкой смотрящихся – гардеробные и примерочные. В таких добавляют и нижний свет, чтобы добиться бестеневого освещения в полный рост; ламп для этого понадобится от 20, поз. 5.

Примечание: ширину примерочных напольных зеркал для магазинов одежды, пошивочных ателье и т.п. общедоступных поставщиков услуг нужно брать от 0,8-1 м, что требуется по соображениям устойчивости. Напольное зеркало для домашнего пользования может быть уже. Соответственно, и ламп на подсветку к нему необходимо меньше, см. напр. след. ролик:

Видео: напольное гримерное зеркало с подсветкой

Постановка света

Важнейшее условие успешного сеанса визажа – должным образом поставленное освещение от подсветки зеркала. Не примите за скабрезность, но к сведению – с тех пор, как в быт вошли визажные зеркала, почти начисто вышло из употребления выражение «Размалевана, как портовая шлюха». Потому что в прежние времена дешевым жрицам свободной (но не от материального вознаграждения за оную) «любви» приходилось краситься при каком попало освещении. Постановка света для целей косметического ухода за собой сводится в конечном итоге к подбору лампочек на подсветку для зеркала. Этим вопросом мы далее займемся конкретно, но для грамотного их выбора необходимо ознакомиться и с некоторыми сведениями по организации рабочего освещения вообще и применительно к визажу в частности.

Чтобы сделать зеркало с лампочками своими руками, дающее освещение необходимого качества, нужны источники света, удовлетворяющие определенным требованиям по:

1. Общим правилам расположения осветителей (ламп);
2. Спектру света от них;
3. Диаграмме направленности (ДН).

Что такое спектр света, будем полагать, что известно всем. А ДН – это характеристика распределения интенсивности света по различным направлениям от его источника.

Общие правила

Правильно поставленная подсветка человека перед зеркалом для ухода за лицом освещает его двояким образом: косо непосредственно от боковых осветителей (боковым падением) и переотражением от зеркала. Лучи бокового падения подсвечивают тени и при достаточно большом количестве источников света делают их совершенно невидимыми. Но не чрезмерно большом: кроме перегрева (см. выше) полностью бестеневое освещение сделает отражение лица в зеркале плоским. Невидимые воочию тени должны зрительно восприниматься подсознательно, тогда лицо в зеркале не превратится в блин. Исходя из этих соображений, обобщенных геометрических и колориметрических характеристик человеческого лица, и пределов интенсивности светового потока от обычных бытовых ламп освещения и определен оптимальный шаг их установки на раме зеркала, в увязке с его размерами.

Только бокового падения света недостаточно для окончательной оптимизации освещения лица человека перед зеркалом для гримирования. Боковое «бестеневое» освещение (существуют и другие способы его организации) не проникнет в глубокие и/или очень мелкие дефекты кожи. Они будут чрезмерно выделяться, в то время, как при обычном освещении, скорее всего, не будут заметны. Такая зрительная иллюзия побуждает накладывать и накладывать косметику, когда ее давно уж хватит. Наконец, вроде бы все как надо – перед зеркалом с неправильной подсветкой. А глянула на себя в обычное при обычном же освещении – карикатура, да и только.

Роль фронтальной засветки отраженным светом в данном случае проста: она приглушает глубокие микротени, и лицо сохраняет естественный вид. При соблюдении двух условий: соотношение интенсивности боковой и фронтальной засветки должно быть вполне определенным, и отраженный от зеркала свет не должен восприниматься как блик даже подсознательно, иначе глаза быстро устают. Первое условие определяется ДН осветителей (см. далее), а второе их светимостью (полной интенсивностью светового потока). В целях соблюдения последнего лампы накаливания для гримерных зеркал берут мощностью 15-40 Вт, а светодиодные 4-8 Вт. Чем меньше количество ламп на раме зеркала, тем больше, в указанных пределах, должна быть мощность одной, чтобы суммарный поток света оставался прим. одним и тем же.

Примечание: оптимальный общий световой поток дают 15 ламп накаливания по 25 вт или светодиодных по 5 Вт на горизонтально ориентированном зеркале 70х110 см без нижней подсветки. Общая мощность ламп для примерочного зеркала с нижней подсветкой увеличивается в 1,25-1,5 раза.

Спектр

Неправильно подобранное по спектру освещение для визажа также способно дать результат вроде… м-м-м… «бюджетной дамочки необычайно легкого поведения». Требования к ровности освещения лица перед зеркалом по спектру существенно более жесткие, чем по распределению интенсивности света.

Основные типы спектров различных источников света показаны на рис.:

Спектры различных источников света

Гладкий (тепловой) спектр дают лампы накаливания. Распределение яркостей по цветам в нем несколько иное, чем в солнечном. Но именно к свету с тепловым спектром наши глаза и вся физиология зрения приспособлены эволюцией, так что к такому различию глаз адаптируется совершенно непринужденно. Поэтому на зеркало визажиста профессионального уровня устанавливается подсветка именно лампами накаливания. Однако помещение студии визажа при этом должно быть достаточно обширным, с высоким потолком и приточно-вытяжной вентиляцией. Еще один недостаток подсветки лампами накаливания – при регулировке силы света (напр., тиристорным регулятором) сильно меняется спектр ламп, вплоть до неприемлемого, поэтому лампы для зеркал в гримерных подбираются индивидуально для каждой.

Гладкие спектры характерны для современных светодиодных ламп. Небольшие провалы в желто-оранжевой и сине-зеленой зонах в общем не мешают нормально видеть и воспринимать увиденное, т.к. цветовые сенсоры человеческого глаза – колбочки – настроены на красный, зеленый и синий цвета (RGB); это т. наз. основные цвета. Детали в дополнительных цветах желтом, сине-зеленом (бирюзовом) и фиолетовом мы в значительной мере подсознательно «дорисовываем». Однако длительная регулярная работа, связанная с напряжением цветоощущения, под островным освещением противопоказана: портится зрение, могут начаться нервные расстройства. Но это дело долгих лет и десятилетий, да еще при не вполне благоприятных общих условиях, так что делать подсветку зеркала для собственного домашнего макияжа можно и нужно: спектр светодиодных ламп остается практически тем же при регулировке их яркости в широких пределах. Т.е., если подсветка лица от зеркала кажется слишком яркой или тусклой, ее можно без опаски подрегулировать.

Примечание: по тем же самым причинам не ставьте светодиодные лампы в светильники для занятий тонкими мелкими работами. Негативные эффекты от сплошного спектра скажутся гораздо быстрее, т.к. в данном случае напрягаются и цветоощущение, и аккомодация зрения.

Свет с островным спектром излучают люминесцентные лампы; правда, у «экономок» с 3-слойным люминофором спектр почти что сплошной. Но у тех, что подешевле, провалы на дополнительных цветах настолько глубоки, что при разглядывании мелких разноцветных деталей происходит непрерывная «дергающаяся» аккомодация зрения. Глаза сильно устают, голова наливается тяжестью. Поэтому освещение с островным спектром пригодно лишь для помещений общего пользования, в которых не производится никаких регулярных работ, связанных с напряжением зрения. Даже мастера штукатуры и отделочники, проработавшие усиленную смену (12 час) в помещении с «островным» освещением при недостатке или отсутствии естественного, жалуются на головную боль и резь в глазах. Вполне обоснованно: постороннему видно, как их глаза к концу работы краснеют и слезятся.

И последний – «линейчатый» спектр. Название условное, поскольку такой спектр состоит все-таки не из отдельных линий, а «островов» RGB. Но провалы между ними – «бездонные пучины», дополнительных цветов в спектре совсем нет. «Линейчатый» спектр давали первые лампочки-экономки с однослойным люминофором, а их теперешних источников света дают дешевые светодиодные ленты. Применимы они только для общей декоративной подсветки потолков, витрин и т.п., а читать и работать под «линейчатым» светом нельзя никоим образом.

Примечание: светодиодные ленты и штучные светодиоды плохо подходят для подсветки лица от зеркала еще по одной причине, см. далее.

ДН

Диаграмма направленности лампочек для подсветки лица во время косметических процедур в плоскости, перпендикулярной продольной оси лампы (условно – горизонтальной) желательна круговая или близкая к ней, что в общем соблюдается для любых бытовых осветительных ламп. А в любой плоскости, проходящей через ту же ось лампы (условно – вертикальной), ее ДН должна быть похожа то ли на клоунский парик, то ли на парадный каравай подового хлеба с вдавленным донцем. В разрезе по вертикальной плоскости такая ДН показана на рис. справа.

Диаграмма направленности лампы для подсветки лица от гримерного зеркала

Для предотвращения бликования зеркала суммарное излучение «вниз» (назад, в сторону цоколя) должно составлять ок. 5% от общего или 8-15% от фронтального (на рис. – «вверх»). Доля «фронтального света» нужна прим. 0,5-0,7 от бокового. С тем и другим никаких сложностей нет – обычные осветительные лампочки делаются как раз с такой ДН. Небольшой «задний свет» нужен для фоновой засветки потолка при установке ламп в люстры, чтобы помещение не выглядело мрачным, а боковой сильнее фронтального – для возможно более равномерной его освещенности.

Примечание: у 30-40% выпуска бытовых ламп освещения ДН «восьмерочная», с вдавленной вершиной. Для подсветки макияжного зеркала это несущественно.

Выбор ламп

Окончательный критерий выбора ламп для подсветки – тип самого зеркала. Коэффициент отражения стеклянных алюминированных зеркал лежит в пределах 0,78-0,84; акриловых никелированных – 0,92-0,96. Соответственно меняется и доля отраженного света при том же «заднем» от лампы. Оптимальная доля отраженного света устанавливается выбором конструктивного исполнения ламп и патронов для них – прямых или наклонных (косых).

Лампы для подсветки гримерного зеркала

Лампы со сферическим матовым баллоном (поз. А на рис.) – идеальный вариант, все равно, накаливания или светодиодные. У светодиодных ламп в прозрачном баллоне ДН почти всегда «восьмерочная» с довольно сильным «задним» светом. Под такие лампы нужно ставить косые патроны с наклоном от зеркала. Но вообще-то «светодиодки» в прозрачных баллонах для подсветки лица в гримерной подходят неважно: невыносимо яркие излучающие модули то и дело лезут в глаза. Область применения ламп этого типа – освещение обширных помещений с высокими потолками, т.к. светопотерь в баллоне нет.

Под лампы с 3/4 сфероидальным баллоном (поз. В) для подсветки лица в домашней визажной нужно ставить косые патроны с наклоном в сторону зеркала. В прямых патронах эти лампы окажутся далековато от зеркала, отчего зона отражения сдвинется к середине зеркальной плоскости и отраженный свет может бликовать. Лампы в полубаллоне-«шишке», поз. Г, таким же образом устанавливаются на раме акрилового зеркала, т.к. направленный на него свет от сфероидальных ламп будет избыточен для оптимальной величины отраженного светового потока.

Внешний вид и чертежи с установочным размерами прямого и наклонного патронов Е27 (под широкий цоколь) для монтажа на плоскость (настенных) даны на рис. ниже. Установочные размеры настенных патронов для ламп с цоколем Е14 (миньон) такие же. Настенных патронов под цоколи Е10 и Е8 нет; лампы с таким цоколями ставятся в патроны Е27 или Е14 на кольцевых переходниках с внутренней резьбой по цоколю лампы и наружной под наличный патрон.

Внешний вид и чертежи патронов Е27 для ламп подсветки гримерного зеркала

Примечание: чтобы наведенная красота не менялась заметно при дневном или искусственном освещении, светодиодные лампы на подсветку от косметического зеркала нужно брать на цветовую температуру от 4300K до 5100K. Если же предполагается выход во всей красе под дневной свет, нужны лампы с цветовой температурой 5600K – 6100K. Поэтому активисткам, постоянно участвующим в мероприятиях на открытом воздухе, рекомендуется держать в гримерке 2 соотв. комплекта ламп для зеркала.

Информация к сведению

Довольно многие публичные персоны «высокого полета» приводят себя к надлежащему виду перед гримировочными трюмо с подсветкой от спотлайтов (spot light) – направленных осветителей, регулируемых в 3-х плоскостях, по яркости и спектру, см. рис. справа. Ну, во-первых, настройка этакого агрегата требует услуг опытного светотехника. Во-вторых, стоит 1 (один) спотлайт категории эконом (без компьтеризации с отслеживанием объекта, выдачей ему рекомендаций и автоподстройки под постороннюю засветку), где-то от $180-200.

Профессиональное трюмо для макияжа с адаптивной подсветкой

Рама

Хлопоты по постановке света для наложения косметики более умозрительные, а физические сводятся к закупкам комплектующих. Но вот раму для зеркала с подсветкой нужно делать самому, иначе к чему весь этот сыр-бор? Ее конструкцию традиционно копируют с театральных гримировочных зеркал; патроны ламп утапливаются в раму по венчик. Но физических, технических, физиологических и др. объективных причин этому нет. Есть всего одна, и скорее историческая – гастроли.

Традиционная конструкция

В старые времена, но уже знакомые с электрическим освещением, из масс-медиа существовали разве что периодические издания да зародышевое кино. Основными распространителями живой культуры являлись артисты. Гастролировали всюду, где предполагался хороший сбор. Всякого рода поломки при постоянных переездах неизбежны, а кое-где в тогдашней глубинке купить патрон для лампочки взамен расколотого было не проще, чем сейчас процессор серии Pentium Core в сельском продуктовом магазинчике.

По той же традиции рамы гримерных зеркал выполнялись излишне для домашнего обихода массивными и прочными – всему дорогостоящему хрупкому изделию необходимо было выдерживать частые транспортировки, в т.ч. гужевым транспортом по разбитым дорогам. Самые же зеркала для театральных гримерок изготавливались небольшими, наподобие теперешних домашних «для себя». В наше время зеркало с подсветкой для домашнего макияжа «старопрежнего» образца можно сделать самостоятельно, уложившись в 1000 руб., см. напр. сюжет ниже:

Видео: гримерное зеркало за 780 рублей

Ищем пути усовершентсвования

Однако с увеличением размеров зеркала сложность и трудоемкость конструкции возрастают непропорционально условиям эксплуатации изделия. В основном – за счет применения для рамы толстых досок или брусьев.

Детали рамы гримерного зеркала с подсветкой традиционной конструкции

Патрон лампы утапливается в раму частично или полностью, по венчик (поз. 2 на рис.). В том и другом случае лунку (поз. 1) или сквозное отверстие под него нужно сверлить перьевым или корончатым сверлом. С учетом последующей декоративной отделки под стальной крепеж нужно выбирать пазы, а под проводку – канавки. Для чего требуется либо дорогостоящий специнструмент (ручной фрезер по дереву), либо утомительная работа молотком и стамеской. После чего видимые на черновом изделии зазоры нужно зашпаклевать, поз. 3. Если работать в на балконе или в жилой комнате, стружки образуется столько, что будущая счастливая обладательница уж и не рада будет подарку.

Ищем выход из положения

Простейший – собрать подсветку вместо настенных патронов на подвесных фланцевых, см. рис.

Применение патрона для настольных ламп в зеркале с подсветкой

Подвесные они опять-таки условно, т.к. применяются в основном в настольных лампах. К патронам прикупается по дополнительному резьбовому фланцу (продаются опционально), и получается достаточно надежное для использования дома напольное примерочное зеркало с подсветкой, см. видео:

Видео: гримерное зеркало для визажиста

Тем не менее, проблемы остаются. Первая – жесткость рамы, в ней же большое стекло. Вторая – проводка. По правилам электробезопасности оставлять ее открытой недопустимо. Значит, надо прикрыть чем-то вроде короба. Но почему бы тогда не использовать настенные фланцевые патроны, поз. 4 на рис. выше? Такие применяются в гипсокартонных, фанерных и т.п. пустотных тонкостенных строительных конструкциях.

Устройство большого гримерного или напольного примерочного зеркала в коробчатой раме показано на рис.:

Настенные прямые фланцевые патроны для ламп подсветки крепятся к днищу фанерного короба. Толщины фанеры достаточно 4-5 мм; тогда короб собирается на черепных брусках из рейки от 16х16 до 25х25 (на рис. условно не показано). Проводка прокладывается в коробе. Для его крышки можно взять тонкую текстурированную МДФ (см. также далее), тогда лицевой финишной отделки не нужно.

В крышке заранее сверлятся отверстия под шейки патронов. После ее монтажа фланцы наворачиваются на шейки и дополнительно крепятся к ней белыми саморезами. Прочность и жесткость рамы получаются отменные. Дополнительный плюс – глубину установки зеркала в раме возможно заранее подогнать под световые характеристики наличных ламп. Можно, напр., поставить лампы помощнее (светодиодные на 8-12 Вт), включить их через тиристорный регулятор, а зеркало утопить поглубже, где-то на половину высоты короба, тогда его бликование будет исключено.

Новый вариант

И все равно, проблемы остаются. Сложность, трудоемкость, большое количество стружки, и общая для всех предыдущих вариантов (включая традиционный) – пожароопасность. Электропроводку можно прокладывать только в деревянных конструкциях, пропитанных специальными составами – антипиренами, придающими древесине некоторую огнестойкость. Пропитывать антипиренами фанеру нельзя, она расслоится. Но есть материал, который и без противопожарной пропитки не горит, только обугливается – МДФ. На раму зеркала отлично подойдут наличники и доборы для межкомнатных дверей из МДФ, они уже текстурированы под ценные породы дерева. Стандартная ширина тех и других 60, 80 или 120 мм; доборы выпускаются шириной до 350-381 мм (15 дюймов). Толщина – от 6 до 16 мм. Длина – 2,2-2,7 м, т.е. на малое зеркало понадобится одна доска, на профессиональное пара, а на примерочное 3. Если брать наличники (они дешевле), то т. наз. евро, с плоской лицевой поверхностью.

Подсветка гримерного зеркала из ламп в карболитовых патронах

Коробчатую раму делать не будем, применим настенные патроны без утапливания. Подсветка на раме зеркала в карболитовых патронах смотрится так себе (см. рис. справа), но сейчас в продаже полно изящных белых и керамических пластиковых патронов. Достоинство такого решения – можно использовать косые патроны и добиться наилучшей освещенности от засветки. Технологическое достоинство – не нужны широкие отверстия, стружки будет меньше в разы.

Также технологический недостаток – во время обработки МДФ электроинструментом вовсю разит паленым деревом, поэтому работать нужно летом на балконе либо в гараже или отдельной мастерской. Недостаток конструктивный – невысокая жесткость МДФ. Но он легко устраним, достаточно поставить на тыльные стороны досок ребра жесткости из деревянных реек; они же образую кабельный канал. Рейки можно пропитывать антипиренами. Самый доступный покупной или самодельный состав – крепкий раствор борной кислоты. Порошок борной нужно растворять в воде с температурой 80-90 градусов; в холодной воде борная кислота нерастворима.

Устройство зеркала для визажа в раме из текстурированной МДФ показано на поз. 1 рис.:

Сборка его производится на клею (лучше ПВА, жидкие гвозди слишком быстро сохнут) и мелких гвоздях или саморезах по дереву. Порядок сборки (поз. 2-5):

• Из доборов или наличников вырезаются заготовки для боковин, верха и низа рамы под сборку встык со скосом в 45 градусов.
• Рейки – ребра жесткости – накладываются на клею и прикрепляются метизами (поз. 2) по отдельности на боковые, верхние и нижние доски рамы.
• На сопрягаемые поверхности угловых стыков наносится клей. Боковины, верх и них сдвигаются в одно на ровной поверхности, застеленной пленкой.
• Заготовка рамы туго обвязывается накрест прочным шнуром.
• Измерением диагоналей проверяется прямоугольность рамы. При необходимости заготовка подправляется легкими ударами киянки или резинового молотка.
• На углы рамы накладываются пригрузы.
• Спустя 1-2 суток (по высыхании клея) усы («хвостики») ребер жесткости прикрепляются к сопряженным доскам стальным крепежом, поз. 3.
• Насверливаются отверстия под ввод проводов в патроны, монтируется выключатель и (опционально) регулятор силы света, прокладывается проводка, поз. 3 и 4. Концы проводки выпускаются наружу на 12-15 см, чтобы монтаж патронов прошел без затруднений. Проводку выполняют двухпроводным кабелем в двойной изоляции. Сечение токопроводящих жил для светодиодных ламп на 220 В от 0,25 кв. мм; для ламп накаливания на 220 В и светодиодных на 12 В от 0,7 кв. мм.
• Укладывается упругая прокладка (листовая резина и т.п.), затем, лицом вниз, самое зеркало, поз. 4.
• Тыльная сторона изделия зашивается ДВП (поз. 5) – это тоже не воспламеняющийся материал.
  

  Электросхема включения ламп гримерного зеркала с подсветкой

• Изделие переворачивается лицом вверх, производится электромонтаж схемы (см. рис. справа); все лампы соединяются параллельно. Если зеркало будет размещено в ванной, нужно использовать лампы на 12 В. Понижающий трансформатор и, возможно, регулируемый блок питания размещаются вне ванной, в помещении без повышенной опасности (прихожая, коридор и т.п.).
• Монтируются по местам патроны для ламп. Устанавливаются лампы, производится пробное включение.
• Прикрепляются опорные лапы (для напольного зеркала) или подвес, зеркало размещается по месту – готово!

Примечание: если обрезать наличины или доборы будете электролобзиком, рез ведите с тыла, т.е. переворачивайте доски лицом вниз. А вот если циркуляркой, ручной, отрезной рычажной или на стационарной распиловочной, то наоборот, с лица. Нужно, чтобы зубья пилы на рабочем ходу врезались в лицевую поверхность доски, а не выскакивали из нее, иначе сильно порвется ламинирующая декоративная пленка. Рабочий ход электролобзика снизу верх, а у циркулярок – сверху вниз.

Вариант для акриловых зеркал

Долбить и пилить акриловые зеркала вручную нельзя – расколются, хотя оптический акриловый пластик бьется много хуже стекла. Но для аккуратной обработки электроинструментом по дереву, ламинату (лучше) или металлу (еще лучше) акриловые зеркала вполне пригодны. Поэтому акриловое косметическое зеркало с подсветкой лица можно выполнить безрамным, см. рис.

Акриловые безрамные гримерные зеркала

Патроны ламп в таком исполнении применяются настенные прямые или косые. На тыльную сторону зеркала наклеивается силиконом сначала полоса ДВП по контуру. Толщины черновой ДВП в 4 мм хватит на прокладку проводки для светодиодных ламп. После ее монтажа и пробного включения весь тыл зеркала заклеивается также на силиконе ДВП для мебельных задников белой стороной наружу. Детали подвеса приклеиваются тоже силиконом. Обечайка (боковая поверхность) окрашивается в желаемый цвет. Срыва и обрушения зеркала можно не опасаться – акриловое стекло много легче силикатного и гораздо прочнее на излом. Но и поддается термическим деформациям сильнее него, поэтому подсветку акрилового зеркала нужно собирать только на светодиодных лампах.

О светодиодной подсветке

В настоящее время массово производятся белые дискретные (отдельные) светодиоды и светодиодные ленты, излучающие сплошной спектр. Так нельзя ли из них собрать подсветку туалетного зеркала? Ведь торчащие из него хрупкие дорогие лампы это тоже не очень-то хорошо.

В принципе возможно, но у данных приборов общий серьезный недостаток – они практически не излучают назад. Так что «нормализация» облика фронтальной подсветкой отраженным светом исключена.

Туалетные зеркала со светодиодной подсветкой

Туалетные зеркала со светодиодной подсветкой лица выпускаются компактные увеличительные, поз. 1-3 на рис. При помощи такого зеркала можно на скорую руку привести себя в божеский вид в гостях, на работе, в командировке, на пикнике или оценить свое лицо «как есть» после душа. Большие зеркала с подсветкой светодиодными лентами продаются как ванные, туалетные, (но не гримерные) со всяческими бонусными опциями (поз. 4), но особым спросом не пользуются. Навести на себя настоящую красоту возможно только перед гримерным зеркалом с подсвечиванием лица лампами.

Содержание

1. Стол или станок?
2. Как устроен фрезерный стол
3. Точный мини-стол
4. А вытяжка?
5. В заключение
> Обсуждение

Мастера прошлого производили декоративную обработку древесины вручную. Их творениями мы восхищаемся до сих пор. Но учиться тонкой работе по дереву нужно было годы, и далеко не всякому подмастерью удавалось создать шедевр на звание мастера. И собрать денег на инструмент и принадлежности для высшего мастерства. Что актуально и сегодня: наборы фасонных рубанков, железок к ним и резцов для ручной доводки изделия обойдутся подороже хорошей ручной фрезерной машины по дереву. Которая к тому же сократит процесс обучения и увеличит производительность труда в разы. Если же сделать к ней фрезерный стол своими руками, то и качество изделий станет намного стабильнее. Правда, сократится функционал фрезера (количество видов рабочих операций), но оставшиеся участки уже не так сложно будет довести тем же фрезером без стола или вовсе вручную, не рискуя «запороть» всю заготовку. О существенных моментах самостоятельного изготовления фрезерного стола и будет этот материал.

Примечание: шедевр изначально технический термин, обозначавший пробную работу, которую самостоятельно должен быть сделать подмастерье, претендующий на звание мастера. Поскольку в старинных цехах корпоративный дух и семейственность доминировали над всем и вся, пришлому подмастерью, чтобы пробиться в мастера, нужно было сделать вещь действительно выдающуюся, даже исключительную. Отсюда и пошло употребление слова «шедевр» для творения, созданного на творческом взлете.

Стол или станок?

Тем не менее, ручной фрезер инструмент не из дешевых. Принципиальной разницы в конструкциях ее и фрезерующей головки вертикального фрезерного станка вроде не видно. Подходящий по мощности и оборотам мотор для самодельного фрезерного станка, возможно, дожидается в кладовке какого-нибудь употребления. Так что же лучше делать для фрезеровочных работ по дереву: весь станок из подручных материалов, или покупать ручной фрезер и к нему стол?

Самодельный фрезерный стол по дереву

Примечание: столы фабричного производства к ручным фрезерным машинам продаются точно так же, как станины для дрелей, превращающие их в сверлильный или токарный станок.

Дело в вибрациях. Дрожь станка с заготовкой – злейший враг обработки материалов резанием. Во фрезеровочных работах влияние вибрации на качество обработки особенно сильно. Если сверло или резец (кроме долота в долбежном станке) вгрызаются в заготовку однажды и затем идут в материале более-менее плавно, то фреза на каждом обороте бьет по заготовке как минимум дважды. Фасонные фрезы с криволинейными в 3-х плоскостях режущими кромками уменьшают этот недостаток, но не устраняют его совсем – фреза, которая не бьет по заготовке, ничего от нее не отрежет.

Самодельный фрезерный станок с мотором из хлама трясется в общем как сам может. Доступные в домашней мастерской меры по его виброгашению обеспечивают качество работы, подходящее более для простых плотничных работ. В ручных фрезерных машинах по дереву виброгашение уже предусмотрено конструктивно. Установка фрезера в стол еще уменьшает «трясучку», и весь агрегат становится пригодным для достаточно тонких столярных работ, в т.ч. над фасадными частями мебели, декоративными деталями и др. ответственными частями. Так что принципиальная разница между самодельными фрезерным станком и столом к имеющемуся ручному фрезеру все-таки есть.

Как устроен фрезерный стол

Основные отличия фрезерного стола с готовой машиной от самодельного станка того же назначения таковы:

• Стол выполняется по конструктивной схеме вертикального фрезерного станка с нижним приводом, в то время как самодельный станок может быть и вертикальным, и горизонтальным. Впрочем, последний в домашних условиях никаких ощутимых преимуществ перед вертикальным не дает.
• Фрезерный стол достаточно просто снабжается своими руками лифтом – устройством для плавной и, возможно, оперативной регулировки выступа фрезы над рабочим столом.
• Система упоров заготовки фрезерного стола может быть усовершенствована по сравнению с самодельным станком для повышения точности и чистоты обработки.
• Фрезерная машина для установки в стол дорабатывается обратимо (см. далее) с тем, чтобы ее можно было снять для работы вручную.

Как устроен простой фрезерный стол для работы по дереву, показано на рис. Тумба (станина) – любой достаточно прочной и устойчивой конструкции, т.к. основное вигброгашение осуществляется, кроме как с самом фрезере, опорной плитой. Поэтому тумба в данном случае фактически не станина, т.к. является просто поддерживающей конструкцией.

Устройство самодельного фрезерного стола по дереву

На простом столе сложно добиться качественной обработки заготовок с большим отношением ширины к высоте. Совершенно ровная доска по точно так же ровному столу вдруг ни с того, ни с сего идет рывками, рез получается неровным или даже заготовка закусывается фрезой. Причина – продольные, т.е. распространяющиеся горизонтально, волны упругости в материале заготовки. Гребенчатый вертикальный упор (см. далее) не успевает их поглотить, на заготовке возникают пучности (фокусы) вибраций, портящие все дело.

На такую ситуацию и предназначен горизонтальный упор, см. след. рис. Он выполняется всегда гребенчатым, т.к. является преимущественно вибропоглотителем. С той же целью добавляется второй вертикальный гребенчатый упор.

Устройство фрезерного стола по дереву с возможностью обработки широких заготовок

На рис. показан стол с 2-сторонними упорами, рассчитанными на подачу заготовки туда-обратно, см. далее. К самодельному столу для обычных столярных работ лучше делать односторонние упоры (см. далее): они технологически проще и могут быть выполнены их обычной твердой мелкослойной древесины (дуб, бук, орех). В любом случае наиболее ответственными конструктивными узлами самодельного фрезерного стола являются:

1. Опорная (рабочий стол) и установочная (монтажная) плиты;
2. Упоры – гребенчатый и глухой (простой);
3. Лифт фрезерной машины.

Плиты

Опорная и монтажная плиты фрезерного стола конструктивно идентичны таковым такого же станка. Пример конструкции опорной плиты фрезерного стола из 2-х слоев 19-мм фанеры показан на рис.:

Устройство опорной плиты самодельного фрезерного стола по дереву

Ее основной недостаток – дороговизна: фанера требуется березовая (еще лучше бакелитовая) сорта не ниже Iб. Между тем, затратив немного больше времени и труда на переклейку многослойного фанерного «пирога», его, и даже лучшего качества, можно сделать, как и для фрезерного станка, из дешевой 4-мм строительной (II сорта) или упаковочной (несортовой) фанеры. Нужные износостойкость и прочность при этом обеспечиваются пропиткой листа перед раскроем водно-полимерной эмульсией (полноценный заменитель – строительная грунтовка ЭКО Грунт), а вибропоглощающие свойства – слоями клея ПВА. Высохший монтажный (усиленный) ПВА дает вязкую упругую пленку, отлично гасящую вибрации, но и без того пространство по высоте, в котором может набрать силу волна упругости, сокращается впятеро.

Примечание: фанера склеивается из листов шпона дешевым казеиновым или аналогичным синтетическим клеем, обладающим виброгасящими свойствами лишь в малой степени (его слой жесткий и хрупкий). Фанера, клееная ПВА, оказалась бы совершенно нерентабельной.

Устройство установочного узла с повышенным виброгашением для фрезерного стола показано на рис. и совершенно таково, как для фрезерного станка (см. соотв. статью).

Устройство виброгасящего установочного узла фрезерной машины для самодельного фрезерного стола по дереву

И процедура изготовления опорной плиты такая же: лист фанеры пропитывается 2-3 кратно с каждой стороны, затем раскраивается (сразу с вырезами под фрезер). Окно для машины лучше делать круглым или со скругленными углами. Пакет склеивается по инструкции к клею и сушится не менее 2-х суток под рассредоточенным гнетом ок. 100 кг/кв. м плиты; очень хороший пригруз – стопы книг и/или подшивок журналов.

Плита для фрезера и его доработка

Установочная (монтажная) плита фрезера делается из волокнисто-слоистого вибропоглощающего термореактивного пластика: текстолита, стеклотекстолита. Несколько хуже вибропоглощающие массивные термопластичные материалы – оргалит и т.п. Термопластичную пластмассу от нагрева во время работы может повести и станок потеряет точность. Массивные (эбонит, бакелит) или слоистые термореактивные пластики (гетинакс) непригодны – от вибраций и нагрева очень скоро расслаиваются и трескаются.

Как дорабатывается машина для установки в фрезерный стол, показано на рис.:

Обратимая доработка ручной фрезерной машины для установки в фрезерный стол

Фиксатор штатного скользящего рабочего стола (показан стрелкой слева на рис.) освобождается (отжимается). Затем штатный стол снимается и ставится на пружины сжатия (в центре) общей силой прим. 1,5 веса машины. Подошва штатного стола (показана стрелкой в центре) снимается, и взамен нее крепится установочная плита (справа на рис.). Восстановление машины для использования в ручном режиме производится в обратном порядке.

Упоры

Поскольку самодельный фрезерный стол способен обеспечить лучшую точность и чистоту обработки, чем такой же станок, систему упоров для него желательно видоизменить. Упоры, как в станке или на рис. выше с изображением простого стола, пригодны для изготовления не фасадных (декоративных) деталей, т.к. прямой Г-образный глухой упор все-таки сильно отдает вибрации обратно в заготовку и затрудняет ее подачу (заготовка из обычной деловой древесины может заедать).

Чертежи косых гребенчатого и глухого вертикальных упоров для самодельного фрезерного стола по дереву приведены на рис. Конструктивно гребенчатый упор для стола несколько отличается от такового для станка (все зубья одинаковы), т.к. весь агрегат трясется уже не так сильно. Клен – один из лучших виброгасителей, но выдержанная, без дефектов, сучков, свилей и косослоя, деловая кленовая древесина дорогой и дефицитный материал. Ее вполне заменят дуб, бук, граб, орех.

Чертежи вертикальных упоров для самодельного фрезерного стола по дереву

Примечание: еще лучший виброгаситель – древесина вяза. Но бездефектный выдержанный деловой вяз в широкой продаже практически отсутствует, т.к. весь идет на колодки для пошива дорогой кожаной обуви и ответственные детали машин.

Фиксация гребенчатого упора фрезерного стола стопорным блоком

Устанавливаются гребенчатые и глухие упоры попарно (глухой первым по ходу заготовки), см. врезку в центре на рис. Фиксируются стопорным блоком (стопором), выделено красным на рис. справа. Однако ставить гребенку с «глухарем» до фрезы по ходу заготовки при ее подаче, как показано там же, все-таки неправильно: основная «трясучка» возникает за фрезой. А вот ставить 2 пары гребенка-глухарь, до фрезы и после нее, не возбраняется и для точности обработки полезно.

Упор туда-обратно

Заготовки из однородных материалов высокого качества (МДФ, постформинг для кухонных столешниц, отборная мелкослойная древесина) нередко фрезеруют способом туда-обратно: деталь толкают на фрезу и тут же, не выключая фрезера, тянут назад. Сочетание попутного и встречного фрезерования в один проход (см. статью о фрезерном станке) дает наиболее чистую поверхность.

Примечание: детали, фрезерованные туда-обратно, вполне пригодны на шпонирование и ламинирование.

Однако ставить для фрезеровки туда-обратно пару косых гребенок, повернутых в противоположные стороны, нельзя: на входящем гребне заготовку заклинит. Для фрезерования туда-обратно заготовка подпирается парами вертикальных и горизонтальных прямых гребенок (см. рис. выше): их гребни (и пазы между ними) перпендикулярны рабочей поверхности, а рабочие части гребенок трапециевидные в плане со скосами в 60 градусов от перпендикуляра (30 градусов от подошвы гребенки). К сожалению, выбор материалов для самостоятельного изготовления прямых 2-сторонних гребенок ограничен: бездефектные выдержанные деловые клен, вяз, тик.

Примечание: в продаже встречаются прямые гребенки для фрезеров по дереву, литые из полипропилена. Как работают, не знаю, не пробовал.

Лифт

Самые простые конструкции лифтов для фрезерного стола по дереву – жесткий кулачковый (поз. А на рис.) и клиновой (поз. Б).

Кулачковый и клиновой лифты фрезерного стола по дереву

Их общее достоинство – возможность сделать опорную плиту откидной для удобства доступа к фрезеру. Но общий огромный недостаток – неустойчивость, машина от вибрации сползает вниз. Фактически после 1,5-2 м реза лифт приходится переустанавливать. Кулачковый лифт, кроме того, по удобству пользования не намного лучше регулируемого шайбами с резиной лифта самодельного фрезерного станка.

Оптимальная конструкция лифта фрезерной машины в столе – винтовой, см. след. рис. Если нижнюю фланцевую гайку дополнительно зафиксировать контргайкой (или поставить самозатягивающуюся фланцевую гайку), вынос фрезы держится железно. И возможна его действительно оперативная регулировка, буквально на ходу заготовки.

Устройство винтового лифта фрезерной машины в самодельном фрезерном столе

Точный мини-стол

Для занятий художественной деревообработкой и/или фасадной столяркой незаменимая вещь – фрезерно-копировальный станок. Сделать его своими руками возможно, но сложновато, а приобретать фабричный имеет смысл только если есть стабильный поток заказов на работы данного рода и твердые навыки их выполнения.

Однако и фасонные пазы в фасадных деталях мебели, фрезерованные по прямой, могут дать отличный эстетический эффект. Прямая фрезеровка широко используется в изготовлении мебели и декоративных изделий из дерева в любом стиле, см. рис. Самостоятельно выполняется она маломощными ручными фрезерными машинами по дереву повышенной точности (справа на рис.); установка ручного мини-фрезера в стол повышает качество работы и производительность труда точно так же, как «большого».

Фасадные детали мебели, фрезерованные по прямой, и ручная мини фрезерная машина по дереву

Чертежи мини фрезерного стола по дереву под отечественную ручную фрезерную машину даны на след. рис. Его отличительные особенности – кулачковый боковой прижим заготовки и вертикальная гребенка с широкими зубьями. Решение для работы с качественными материалами вполне оправданное: мелкие частые гребенки сами немного «отыгрывают» на заготовку, что в данном исполнении минимизировано.

Чертежи самодельного мини фрезерного стола по дереву

А вытяжка?

При фрезеровании древесины образуется в разы больше опилок, стружки и древесной пыли, чем при распиловочных операциях. Точность обработки на столе и здоровье его оператора пыль портит так же, как пылящий станок. Поэтому для фрезерного стола точно так же необходимы пылеулавливатель, пылеотвод и пылесборник; их конструкция одинакова и для стола, и для станка, см. соотв. статью.

В заключение

Будем надеяться, что из этой статьи вы почерпнули для себя кое-что полезное. Дополнительно к материалу предлагаем также посмотреть видео об опыте самостоятельного изготовления фрезерного стола для ручной фрезерной машины по дереву:

Видео: пример изготовления стола для ручного фрезера

Содержание

1. Какой делать?
2. Какой лучше фрезер по дереву
3. Делаем вертикальный
4. Делаем копировальный фрезер
> Обсуждение

Любой, кто более-менее серьезно работает по дереву, рано или поздно приходит к выводу, что получить высококачественное изделие без фрезеровки невозможно. Но за приличный бытовой фрезерный станок для обработки древесины придется выложить вряд ли менее 20 тыс. руб. Окупятся ли такие затраты и когда? Будет ли и насколько выбранный агрегат приспособлен для наиболее употребительным вами фрезеровочных операций? Решить такие вопросы умозрительно чрезвычайно сложно и далеко не всегда возможно. Выход – сделать фрезерный станок по дереву своими руками. Это по меньшей мере даст возможность точно понять, что может тот или иной станок и что вы на нем можете. Возможно, и потребность в покупке отпадет – самоделка, изготовленная для себя, придется по рукам на годы. Материал настоящей статьи призван привести читателя именно к такому повороту событий.

Какой делать?

Для обработки материалов используются десятки различных фрезеровочных операций и не менее десятка разновидностей станков для них. В домашних условиях далеко не все их конструкции повторимы начинающими и средней руки мастерами. 2-х и 3-х координатные станки с ЧПУ (2D и 3D фрезеры по дереву) в этой статье не рассматриваются. Сделать 2D или 3D фрезер самостоятельно возможно (поз. 1 на рис. ниже), но уже имея достаточно большой опыт работы на простом станке, значительный объем заказов и настоятельную потребность в резком увеличении производительности труда. Заодно придется освоить программирование микроконтроллеров, т.к. готовые образцы рассчитаны на станок вполне определенной конструкции; немалыми будут также затраты на шаговые двигатели и прецизионные детали привода.

Разновидности самодельных фрезерных станков по дереву

Для начала, у себя дома, можно изготовить самодельный фрезерный станок какой-либо из след. разновидностей:

• Горизонтальный (поз. 2 на рис.).
• Вертикальный (поз. 3).
• Плоскокопировальный с пантографом (2D дупликарвер, поз. 4).
• Станок для объемного копирования (3D дупликарвер, поз. 5).

Инструмент…

Выбор станка того или иного типа определяется, конечно, наиболее употребимыми мастером рабочими операциями. Чтобы конкретизировать их номенклатуру, нужно сначала определиться, какие рабочие органы (фрезы) вам наиболее понадобятся. Большинство из них применимы и в горизонтальном, и в вертикальном станке.

Виды фрез по дереву

Насадными фрезами (поз. 1 на рис.) обрабатывают преим. прямые кромки досок: вырезают пазы и гребни (в т.ч. фасонные) во всю длину, наводят калёвку (фасонную фаску). Шпиндельный узел станка под насадные фрезы (см. далее) конструктивно наиболее прост; его детали способен выточить токарь 3-го разряда. Потребная мощность привода на глубину обработки до 60 мм от 1,5 кВт. Качество материала практически любое, начиная от сырого прямо из-под пилорамы с лесопилки. Наиболее пригоден под насадные фрезы вертикальный фрезер по дереву, см. напр. ниже видео в 4-х частях:

Видео: самодельный фрезерный станок по дереву с насадными фрезами

Фрез с цилиндрическим хвостовиком (посадочных, посадных) гораздо больше разновидностей, т.к. их функциональные возможности шире. Но для такой фрезы нужно будет выточить шпиндельную насадку с конусом Морзе под зажимной патрон; возможно также применение готовых шпиндельных узлов от сверлильного станка.

Торцевые фрезы, напр. фреза Форстнера (поз. 2 на рис. выше) – специализированный инструмент; ими выбирают круглые лунки с плоским дном в тонких досках с декоративным покрытием, которое нельзя портить. Вам приходилось навешивать дверцы на мебель? Лунки под их петли выбраны именно фрезой Форстнера. Качество материала – не хуже прямослойной древесины 1-го сорта камерной сушки. Потребная мощность привода от 150 Вт. Работают торцевыми фрезами только на вертикальном станке или, при определенном навыке, вручную.

Примечание: выбрать фрезой Форстнера в шуруповерте на 170 Вт лунки D32 под дверные петли в мебельной ЛДСП толщиной 16 мм вполне реально, сам делал.

Концевую (пальцевую) фрезу, поз. 3, можно заправлять и в горизонтальный, и в вертикальный шпиндель. Концевыми фрезами выбирают глухие пазы (не во всю длину доски) и вырезают шипы для столярных соединений шип-паз. Работать концевой фрезой удобнее на горизонтальном станке. На вертикальном ею можно на пластях досок и брусьев выбирать длинные пазы (канавки) прямоугольного профиля. Конические концевые фрезы (поз. 4) также специализированный инструмент для подготовки деталей к соединению в ласточкин хвост. Работают коническими концевыми фрезами только на вертикальном станке. Для тех и других потребная мощность привода на глубину обработки до 80-100 мм от 1 кВт. Качество материала – от деловой древесины 2-го сорта воздушной сушки (с лесобиржи).

Концевые фасонные (фигурные) фрезы, поз. 5, также специализированный, но весьма востребованный инструмент. Ими наводят калёвку (в т.ч. на криволинейные кромки) и выбирают в пластях досок фасонные канавки (декоративные пазы) любой конфигурации. Мощность привода от 1,2-1,5 кВт; требования к качеству материала такие же, как для торцевых фрез. Для обработки кромок фасонную фрезу можно заправлять как в горизонтальный, так и в вертикальный шпиндель; для работы по пластям только в вертикальный.

Шарошечными фрезами (борфрезами, поз. 6) также можно выбирать фасонные канавки и наводить калёвку как на горизонтальном, так и на вертикальном станке, но вообще-то они специальный инструмент для копировальных фрезерных станков. Требования к качеству материала высокие, как для торцевых фрез, но мощность привода в копире может быть от 250-300 Вт.

И, наконец, циркульной фрезой (поз. 7) в вертикальном фрезерном или сверлильном станке вырезают круглые отверстия большого диаметра практически в любом не чрезмерно толстом материале (в т.ч. в листовом металле). Потребная мощность привода на отверстие D200 в дубовой доске толщиной 60 мм ок. 2-2,5 кВт.

…и его подача

Фрезерование может производиться двумя способами: встречным и попутным, см. рис. ниже. Что касается дерева, то обычную прямослойную древесину (особенно – не весьма высокого качества воздушной сушки) фрезеруют только попутно, иначе фреза очень даже может расщепить и/или разлохматить заготовку. Но в таком при чрезмерной скорости подачи случае немала вероятность увода заготовки фрезой и порчи профиля обработки. Удаление пыли, опилок и стружки из рабочей зоны (а это серьезная проблема) на вертикально-фрезерном станке при попутном фрезеровании затруднено, т.к. пылеулавливатель (см. далее) приходится ставить в поле зрения перед фрезой и он заслоняет рабочую зону.

Встречный и попутный способы фрезерования

Примечание: на горизонтальном фрезерном станке проблем с удалением отходов обработки при попутном фрезеровании нет, т.к. пыль (опилки) тогда летят вниз, а раструб пылеулавливателя можно расположить прямо на плите станка (см. поз. 2 на рис. в начале и далее).

Встречное фрезерование дает лучшую точность и чистоту обработки, но только на достаточно качественных и однородных материалах. Из древесных – на твердой мелкослойной древесине камерной сушки. Удаление отходов обработки на вертикальном фрезерном станке при этом облегчается, но на горизонтальном затруднено – пыль и опилки летят вверх. Увод заготовки практически невероятен, но зато появляется опасность ее закусывания фрезой. Поведенный профиль довольно часто можно доработать; закушенная и надломленная заготовка безусловный брак.

Мотор

Исходя из вышеизложенного, фрезерный станок своими руками оптимально делать с приводом мощностью 1,5-2 кВт. Причина – моторы до такой мощности выпускаются в т.ч. асинхронные с конденсаторным пуском на напряжение 220 В 50 Гц. Их можно включать в обычную бытовую розетку, а переключение направления вращения детская задача для электрика-любителя; скорость вращения – 700-2850 об/мин, что подходит для фрезеровки. Возможно также применение электродвигателя того же типа от стиральной машины; в таком случае появляется возможность переключения скорости вращения (в асинхронных моторах стиралок для этого есть разные обмотки). Мотор на 2 кВт обеспечит глубину обработки до 80-100 мм; если же требуется большая, придется ставить в станок трехфазный мотор на 380 В 50 Гц от 3 кВт, см. напр. ролик:

Видео: самодельный вертикально-фрезерный станок по дереву

Примечание: коллекторные электродвигатели на 1,5-2 кВт 220 В 50/60 Гц (напр. от другой стиралки или пылесоса) для привода фрезерного станка мало пригодны – вследствие их чрезмерно мягкой внешней характеристики фреза при неидеальной ручной подаче заготовки может застревать в дереве, рвать и лохматить его (если сыроватое).

Какой лучше фрезер по дереву

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать горизонтальное или вертикальное расположение оси вращения шпинделя станка. Сравнительные эксплуатационные характеристики горизонтального и вертикального фрезерных станков по дереву сведены в табл:

Горизонтальный или вертикальный?

Из данных табл. следует, что горизонтальный фрезер по дереву имеет смысл делать самостоятельно, если вы столкнулись с необходимостью массовой несложной обработки пиломатериалов из сырья невысокого качества. Не обязательно на продажу; возможно, для обшивки деревянным сайдингом или вагонкой своего дома. Экономия выйдет такой, что впору покупать фирменный фрезер, да у нормального застройщика лишних денег не бывает. Или, допустим, все-таки на продажу, если вы ИП с пилорамой и циркуляркой. Сравните рыночные цены на необрезную и шпунтованную доску, подсчитайте рентабельность – стоит ли игра свеч?

Детали для самого сложного модуля горизонтального фрезера по дереву – шпиндельного узла – сделает любой токарь-умелец аналогично тому же узлу циркулярной пилы; конструктивно они одинаковы (чертежи см. на рис; красным выделены подшипники скольжения).

Чертежи шпиндельного узла циркулярной пилы, пригодного для горизонтального фрезерного станка по дереву

Тумба, пылеулавливатель и опорная плита такие же, как для вертикального станка (см. далее). Плита даже проще – не нужен вырез для подвеса мотора с виброгашением. Собственные вибрации горизонтального фрезера на порядок меньше, чем вертикального. Передача с мотора на шпиндель еще их уменьшает, а шкивы или звездочки для нее отыщутся в собственном хламе или на железном базаре. Во вполне приличный горизонтальный фрезерный станок по дереву можно переделать и наличную циркулярную пилу, см. напр. видео:

Видео: фрезерный станок из циркулярки / фуговального станка

Делаем вертикальный

Вертикальный фрезерный станок по дереву имеет много большие функциональные возможности и обеспечивает лучшее качество обработки материала, чем горизонтальный. Именно вертикальные фрезеры и строят более всего любители-самодельщики. Однако проблема борьбы с вибрациями в вертикальном фрезерном станке стоит много острее. Если в горизонтальном фрезере вибрации через подошву шпиндельного узла отдаются преим. вниз и эффективно гасятся, переотражаясь в толще материала, то в вертикальном станке волны упругости в плите станка распространяются в основном в стороны. При этом возможна их инерференция и возникновение стоячих волн с пучностями (фокусами) такой величины, что заготовку отбрасывает от фрезы. Поэтому одна из основных задач конструирования самодельного вертикального фрезера – подавление вибраций станка.

Конструктивная схема

Наименее подвержены вибрации вертикальные фрезерные станки с нижним приводом свободной (закрепленной только снизу) фрезы. Рабочий орган насаживается непосредственно на вал мотора. Весь привод выполняется по возможности виброустойчивым. Под воздействием биений фрезы на неоднородностях заготовки привод шатается, покачиваясь. При этом в волнах упругости появляется заметная поперечная (вертикальная) составляющая, эффективно поглощаемая станиной, а тяжелый мотор с массивным быстро вращающимся ротором играют роль инерционного поглотителя механических колебаний.

Устройство промышленного и самодельного домашнего вертикальных фрезерных станков по дереву показано на рис.:

Устройство промышленного и самодельного вертикальных фрезерных станков по дереву с нижним приводом

Основное их отличие в откидном (подъемном) упоре 7. Поскольку в любительских конструкциях приводы на 5 кВт и более с высокопроизводительными фрезами не применяются, откидной упор заменяется подъемным, предотвращающим выдавливание заготовки вверх от фрезы. Также для любительского станка вытачивается на заказ насадка-переходник с конусом Морзе на вал мотора такая же, как для самодельного сверлильного станка. На конус устанавливается стандартный зажимной патрон под цилиндрический хвостовик. В таком исполнении возможно использование также и насадных фрез: переходники к ним с цилиндрическим хвостовиком есть в продаже или входят в комплект фрез. Самые ответственные конструктивные узлы такого станка это:

1. Опорная плита – основной гаситель продольных (горизонтальных) волн упругости в станке;
2. Ввиброгасящая плата привода;
3. Гребенчатые упоры (упор) – гасят вертикальные вибрации заготовки;
4. Статический боковой упор – обеспечивает правильную подачу заготовки, а в самодельном станке еще и некоторую регулировку выхода фрезы (глубины обработки по горизонтали);
5. Пылеулавливатель – отводит отходы обработки в пылесборник.

Последнее при фрезеровании совершенно необходимо, т.к. древесной пыли, опилок и стружки фреза дает в несколько раз больше, чем образуется их при распиловке. Опорная плита чаще всего выполняется заодно с виброгасящим подвесом привода. Тумба (станина) может быть любой, лишь бы плита с остальными частями вниз не грохнулись.

Плита и подвес привода

Установка привода самодельного фрезерного станка по дереву в опорную плиту

Окно (проем) для подвеса привода с плите станка чаще всего вырезают квадратный (см. рис. справа), так дома проще. Но станок в работе будет дрожать много меньше, если окно для привода выполнить круглым. В любом случае мотор не должен непосредственно касаться плиты (снова см. рис. справа), иначе вместо гашения вибраций получится их усиление.

Лучшие материалы для плиты и платы привода – волокнисто-слоистые пластики: текстолит, стеклотекстолит толщиной от 12-15 мм; чем толще, тем лучше. Оргалит и др. массивные пластики подходят меньше: они хорошо гасят вибрации, но со временем от нагрева мотором коробятся и станок теряет точность. Гетинакс и пр. термореактивные слоистые пластики непригодны: они от вибраций очень скоро расслаиваются.

Однако делать всю плиту цельной и нельзя, и нецелесообразно: сложно, дорого, вибрации самого привода будут беспрепятственно передаваться плите. Из пластика нужно сделать только плату мотора, а плиту – из пропитанной вибропоглощающим составом и переклеенной фанеры, причем сгодится низкосортная строительная и упаковочная. Переклеивать плиту нужно не менее чем из 5-ти листов так, чтобы волокна наружных слоев соседних были ориентированы взаимно перпендикулярно.

Схема раскроя стандартного листа фанеры 1550х1550х4 мм на листы для опорной плиты фрезерного станка по дереву дана слева на рис. Листы для плиты горизонтального фрезера выкраиваются без окон под мотор, но с раструбом пылеулавливателя (см. выше и далее). Размер плиты до 750х500 мм. Облой по 50 мм по контуру листа нужен, чтобы отсечь некачественный материал по краям.

Схема раскроя листа фанеры и устройство подвеса привода самодельного фрезерного станка по дереву

Лист вначале 2-3 раза с каждой стороны обильно пропитывают строительным экогрунтом (водно-полимерной эмульсией), он отлично гасит вибрации. Интервал между пропитками не менее 3,5 час. Затем лист раскраивают, на полу расстилают пластиковую пленку (не ПВХ, приклеится!). Лист №1 кладут на пленку и кистью (лучше – «лохматым» малярным валиком) наносят на него тонкий ровный слой монтажного (усиленного) ПВА; такой же слой – на смежную сторону листа №2. Кисть (валик и его лоток) немедленно по нанесении клея бросают в ведро с водой, а по окончании всей поклейки промывают в воде.

Листы перед складыванием выдерживают 15-20 мин (или по инструкции на упаковке клея), складывают и поправляют, не разнимая, чтобы точно сошлись края окна привода. Затем таким же образом приклеивают листы №№3, 4 и 5. Весь пакет накрывают пленкой и нагружают по всей площади рассредоточенным грузом от 30-40 кг (лучше всего – навалить побольше книг или подшивок журналов). Сушат не менее 3-х суток при комнатной температуре: монтажный ПВА прочен, его клеевой слой вязок и отлично поглощает вибрации, но сохнет до полной прочности долго.

Конструкция подвеса мотора показана в разрезе справа на рис. Между платой мотора и плитой станка нужно оставить зазор в 0,5-1 мм. Вычищать из него опилки не надо: они будут дополнительной боковой виброгасящей подушкой. Мотор желательно подыскать с крепежными лапами, выступающими за габарит корпуса: тогда можно будет устанавливать (не оперативно) вынос фрезы вверх. Для установки фрезы по высоте крепежные винты мотора берут длинные, а самый вынос выставляют, надевая на них, между резиновой подушкой подвеса и корпусом мотора, стальные шайбы поочередно с прокладками из той же камерной грузовой авторезины.

Проверяется плита с подвесом на качество изготовления карандашом. Если его поставить торчмя в 5 см от края платы подвеса, то при включенном двигателе на холостом ходу карандаш не должен падать.

Упор и пылеулавливатель

Чертеж простейшего, но хорошего статического бокового упора с раструбом пылеулавливателя см. на след. рис. Материал – переклеенная фанера из того же листа. Отверстия под гребенчатый и подъемный упоры насверливаются по 3-5 шт: первые в 50 мм от краев выреза под фрезу (прямоугольного); остальные через 25-30 мм. Положение упоров подбирается в зависимости от размеров заготовки и качества ее материала. Боковой вынос фрезы в небольших пределах регулируется поворотом упора и закреплением струбциной.

Чертеж бокового упора с пылеулавливателем самодельного фрезерного станка по дереву

Пылесборник

Устройство пылесборника для самодельного фрезерного станка по дереву

Поскольку промышленной пневмосистемы с отбором воздуха дома не бывает, отсасывать фрезеровочную пыль приходится бытовым пылесосом. Если его подключить непосредственно к патрубку пылеулавливателя, нужный недешевый бытовой прибор скоро выйдет из строя. Дорогой хорошо чистящий пылесос с гидроулавливателем скорее всего, немедленно. Так что к самодельному фрезеру по дереву кроме пылеулавливателя необходим и пылесборник, через который и подключается пылесос.

Устройство пылесборника для фрезерного станка показано на рис. справа. Емкость – круглая в плане от 10-15 л (лучше от 20 л). Идеальный вариант – бытовое ведро с плотной крышкой, посаженной на уплотнитель и снабженной накидными защелками (то и другое вполне выполнимо своими руками).

Входной патрубок – диаметром ок. 20 мм (по внутри). Его конец скошен на 45 градусов и повернут на 20-30 градусов наружу; устанавливается в 15-20 мм от борта посудины (считая от наружного края патрубка). Вытяжной патрубок шире, ок. 30 мм по внутри; устанавливается точно по вертикальной оси емкости. Его отборной конец заужен до 15-20 мм (конусность не критична). Все вместе работает как циклон, и воздух в пылесос идет достаточно чистый, чтобы не испортить прибор.

Примечание: дополнительное преимущество пылесборника – пыль из него отличный наполнитель качественной шпаклевки по дереву. Для нее пыль замешивается на ПВА (3-4):1 по объему.

Гребенка

Чертеж гребенчатого упора фрезерного станка по дереву дан на след. рис. Материал – твердая упругая мелкослойная древесина (дуб, бук, орех) без дефектов – свилей, гнили, косослоя, сучков – толщиной 20 мм. Гребенок нужна пара, правая и левая, чтобы заготовку можно было подавать с любой стороны.

Чертеж гребенчатого упора самодельного фрезерного станка по дереву

Первый по ходу заготовки зуб гребня (обратите внимание!) укорочен на 3 мм. Он непосредственно не контактирует с заготовкой, но служит отбойной пружиной для всего гребня. Без нее гребенка может защемиться не заготовке и поломаться.

Крепление гребенок к боковому упору – болтом с гайкой-барашком сквозь продольный паз (щелевое отверстие на рис.); фиксация нерабочей винтом-саморезом к тому же упору сквозь отверстие D7. В рабочее положение гребенку ставят так, чтобы она касалась заготовки всеми зубьями, кроме первого, и фиксируют барашком.

Делаем копировальный фрезер

Копирование по дереву фрезерованием заготовки дело очень тонкое. Принцип 2- и 3-координатного (2D и 3D) копирования одинаков: щупом копира обводят контур плоского образца (шаблона) или водят по поверхности объемного. Фреза фрезерующей головки точно повторяет движения щупа, снимая лишнее дерево с заготовки. Водить щупом нужно осторожно и не спеша, чутко чувствуя сопротивление материала: заготовка-то не из воздуха. Начинать осваивать копирование по дереву лучше с 2D. Таким способом уже возможно неплохо зарабатывать: плоские декоративные детали с наведенной на вертикальном фрезере калёвкой пользуются хорошим спросом, а делаются довольно быстро. Но и для 2D, и для 3D копирования понадобится специальная фрезерующая головка.

Головка

Копировальные фрезерующие головки отдельно есть в продаже, но стоят дорого. Заменить фирменную головку можно дрелью без ударного механизма: «долбежные» дрели непригодны для копирования в силу конструктивных особенностей из шпиндельного узла. Для начала подойдет любая дрель или шуруповерт, но лучше приобрести инструмент повышенной точности. Такая дрель дороже обычной, но намного дешевле фрезеровочной головки, а по качеству работы ей не уступает. Распознать точную дрель просто по виду: на шейке ее корпуса – металлический воротник для установки в станину сверлильного станка под дрель.

2D

Для 2D копирования по дереву применяются станки с пантографом, настольным и навесным. Настольный станок-пантограф сделать своими руками проще, но точности копирования лучше 1 мм добиться будет трудно. На станке с навесным пантографом можно буквально рисовать и оставлять автографы на заготовке.

Устройство 2D копировально-фрезерных станков по дереву показано на рис: слева настольного; справа с навесным пантографом. Последний в сущности гравировальный станок. Щуп там и там игольчатый с радиусом закругления конца ок. 0,5 мм (в гравировальном до 0,1 мм и менее). Фреза шарошечная коническая; установкой ее на разный вынос в патроне головки регулируются ширина и глубина выбираемой канавки.

устройство 2D фрезерных копировальных станков по дереву

Нужен ли масштаб?

Рисовальные и чертежные пантографы делают масштабирующими (см. рис.). Копирование по дереву производят как правило в масштабе 1:1. Дело в том, что вследствие сопротивления материала погрешность копирования по дереву сильно увеличивается из-за люфтов в шарнирах; профессиональный гравировальный станок сложный прецизионный дорогостоящий агрегат. Но если копировальный пантограф настроен на масштаб 1:1, наблюдается интересное явление: биения в шарнирах как бы компенсируют друг друга, и общая погрешность из-за люфтов возрастает незначительно.

Рисовально-чертежный пантограф с масштабированием

3D

3-координатные фрезерно-копировальные станки (дупликарверы) довольно активно расходятся на рынке инструментов несмотря на высокие цены. На дупликарвере можно делать по объемному образцу (не обязательно  деревянному; напр., по лепному) его копии, на взгляд среднего потребителя не уступающие оригиналу по художественным достоинствам.

Устройство фабричного дупликарвера показано слева на рис. Его копир (фрезер + щуп) имеют 4 степени свободы: качаются вверх-вниз, вперед-назад, поворачиваются в вертикальной плоскости перемещаются вправо-влево. Без «лишней» степени свободы по сравнению с числом геометрических измерений копируемой фигуры можно было бы обойтись, если бы перемещения копира по всем трем осям были прямолинейны (как в станках с ЧПУ), но это технически сложно и дорого. Те же степени свободы могут быть реализованы в иной кинематической схеме, применяемой в большинстве самодельных дупликарверов (в центре на рис.).

3D фрезерно-копировальные станки под дереву (дупликарверы) промышленного производства и самодельный

Опытные копировщики работают цилиндрическими щупом и шарошкой. Шаблон при этом обводят самым краешком щупа (кольцевой гранью его нижнего торца); рабочей оказывается и соотв. грань фрезы. Образец и заготовку закрепляют в точно одинаковом положении на совершенно одинаковых подставках. Их в процессе работы приходится класть на бок и переворачивать вверх ногами, каждый раз фиксируя подставки в точно определенном положении относительно друг друга. Таким образом действительно возможно точно скопировать фигуру сложности как слева на рис.

Начинающим копировщикам лучше учиться делу на менее сложных образцах, применяя сферические щуп и шарошку, справа на рис. Щуп нужно точить на заказ. «Микронной» точности не требуется; вместо сферы на конце щупа может висеть капля. Но наконечник щупа нужно дома зашкурить мелкой наждачкой и отполировать войлоком или кожей со спиртом и пастой ГОИ. Диаметр фрезы берется равным поперечнику наконечника щупа, иначе контуры слева и справа (сверху и снизу) не сойдутся. Рукоять щупа также лучше точеная из дерева грушевидная; щупом из отвертки с ребристой пластиковой рукояткой «отдача» материала заготовки чувствуется гораздо хуже.

Ошибки в конструкции

Основных ошибок в конструкциях самодельных дупликарверов три. Первая – недостаточное уравновешивание механизма. Копир в пределах рабочей зоны должен перемещаться легко и замирать с том положении, в котором его оставили. Вторая – копир на штанге вместо П-образной рамы, поз. А на рис. Жесткость на кручение штанги на порядок(ки) меньше, чем рамы; соотв. растет и погрешность копирования. Третья – «висячая» горизонтальная штанга копира, поз. Б; здесь сказывается уже недостаточная жесткость свободной с одного конца штанги на изгиб.

Ошибки в конструкциях самодельных 3D копировально-фрезерных станков по дереву (дупликарверов)

Примечание заключительное: если вы левша, делайте свой дупликарвер с «левым» относительно фрезера щупом, см. рис.:

Фрезерно-копировальный 3D станок по дереву (дупликарвер) под рабочую левую руку

Содержание

1. История и эволюция
2. Делать или покупать?
3. Основной материал
4. Привод
5. Станина
6. Бабки
7. Задняя бабка
8. Подручник
9. Держатель
10. В заключение
> Обсуждение

Первый станок, необходимость в котором чувствует каждый мастеровой человек – настольный сверлильный, или попросту сверлилка. Но по его приобретении или изготовлении своими руками скоро оказывается, что нужно что-то и точить, а токарный станок стоит на порядок дороже. Велик оказывается соблазн сделать токарный станок универсальный вроде того, что на рис. ниже:

Самодельный универсальный токарный станок

Перед изобретательностью, умением и аккуратностью таких мастеров остается только снять шляпу. Да, на токарном станке по металлу можно точить и дерево; многие такие настольные токарные станки комплектуются вставками в шпиндельный патрон для удержания деревянной заготовки. Но – увы! – точности на металле самодельный универсальный токарный станок долго не удержит.

Дело не только в том, что усилие резания металла многократно больше, чем дерева. Сама физика обработки металлов резанием совершенно иная. Чтобы не вдаваться в основы, даже беглый поверхностный обзор которых потребует непомерно много места, возьмем и сопоставим: видали ли вы резец по металлу, острый как стамеска или железка рубанка? И что будет, если слесарным зубилом рубить дерево? Сверлилка еще может справиться с тем и другим материалом: там усилие резания симметрично сосредоточено на самом рабочем органе. Но что касается точки металла, то требования к станку, то требования к станку для нее оказываются такими, что станкостроение задолго до индустриальной эпохи выделилось в отдельную отрасль. Самый лучший машиностроительный завод сам себе станки не делает – не по плечу. Однако токарный станок по дереву собрать своими руками вполне возможно, и так, что максимально достижимую на дереве точность обработки +/–0,5 мм он будет держать долгие годы, если не десятилетия. Без 2-3 токарных операций по металлу все равно не обойтись (см. далее), но их в данном случае сможет выполнить на заказ токарь 2-3 разряда на обычном, не повышенной точности, станке, хоть бы и отреставрированном ДИП. И еще, конечно, нужно будет купить набор резцов для обработки древесины на токарном станке, см. рис.. Все остальное обязательных дополнительных затрат не потребует.

Набор резцов для обработки древесины на токарном станке

История и эволюция

Далее в тексте вам встретятся технические решения эффективные, но мастерам-любителям малоизвестные, т.к. в промышленности они по тем или иным причинам не применяются или применяются ограниченно. Однако изготовление самодельного токарного станка для обработки древесины они могут упростить и облегчить настолько, что из электроинструмента в некоторых случаях можно будет ограничиться ручной дрелью. Станкостроение тысячелетия развивается под знаком решения проблемы: как на станке точностью, к примеру, в 1 условную единицу длины сделать детали станка с точностью, допустим, 0,2 тех же единиц? И т.д., и т.п. Чтобы понять, как техника дошла до жизни такой, полезно будет ненадолго обратиться к истории.

Прародитель всех вообще станков для обработки материалов вращением – приспособление, с помощью которого люди неолита добывали огонь и сверлили рог, кость, камень, поз. 1 на рис; в последних случаях под сверло из дерева или кости подсыпали абразив из мокрого кварцевого песка. Первобытные кельты на том же принципе придумали токарный станок с ножным приводом, поз. 2; центра делались из заостренных обожженных кольев твердого дерева. В Англии сей агрегат в ходу до сих пор у мастеров-мебельщиков. Лес там по кварталам не рубят. Откупив на повал пару-тройку лесин, мастер потом охапками выносит к трассе готовые ножки, балясины и т.п. В ремесле подобного типа станок дожил прим. до начала XVIII века, поз. 3, хотя заготовка в нем вертится туда-обратно и мастеру приходится дополнительно отвлекаться, чтобы переворачивать резец.

Этапы эволюции токарного станка по дереву

В Древнем Египте уже в эпоху Среднего Царства был хорошо известен токарный станок с лучковым приводом, поз. 4. «Мотором» был, естественно, раб. В русской деревенской общине (в миру) с ее крепкими традициями взаимопомощи и взаимовыручки лучковый токарный станок дожил в глубинке до… 80-х годов прошлого века! Массовое индивидуальное деревянное строительство в планы пятилеток никоим образом не включалось, зато советское руководство в провинции смотрело сквозь пальцы на самовольную лесозаготовку в ограниченных размерах для собственных нужд или на несанкционированную закупку в леспромхозах диких бревен за универсальную советскую валюту крепостью 40 об. и вместимостью поллитра.

Для тонкой и/или мелкой работы ножной станок с бечевой и лучковый не годились: в дереве всегда есть неоднородности, а маховиком – гасителем крутильных колебаний была сама заготовка. Радикальные усовершенствования токарного станка ввел мастер Феодор в Древней Греции прим. в 400 г до н. э, поз. 6. Он дополнил ножной привод, во-первых, кривошипом – теперь заготовка вращалась в одну сторону. Во-вторых, сделал центра вращающимися и снабдил один из них захватом для удержания заготовки. В-третьих, ввел в кинематическую схему тяжелый маховик. Отдельные станки такой конструкции находились в эксплуатации на промышленных предприятиях до начала электрификации промышленности, поз. 7 – при тогдашнем полном отсутствии социальных гарантий труд неквалифицированного подсобника обходился дешевле затрат на содержание паровой машины.

Электрифицированный токарный станок по дереву (поз. 8 на пред. рис.) практически не изменился с конца XIX в (см. также рис. ниже):

• а – ротор мотора и др. массивные детали привода не требуют применения отдельного маховика;
• б – в зажимной патрон можно ставить различные наконечники для разного рода заготовок (см. далее) или сверло;
• в – подручник с поворотной полкой-упором для резца, установленный на подвижной каретке, дает возможность вести множество разнообразных рабочих операций;
• г – задняя бабка с вращающимся центром позволяет довести точность обработки до максимально возможной на дереве;
• д – винт подачи пиноли задней бабки (см. далее) дает возможность проводить сложную обработку заготовки в деталь в один установ. Дерево в процессе обработки поддается под давлением держателя и центра. Если задняя бабка закреплена жестко, заготовка в процессе обработки разбалтывается. Станок приходится останавливать и делать переустанов болванки, что никоим образом не способствует качеству работы.

Устройство и кинематическая схема современного токарного станка по дереву

А если без мотора?

Энергонезависимый токарный станок по дереву может пригодиться и в наши дни; скажем, на даче или необорудованной стройплощадке. Мускульной силы нормально развитого человека достаточно для обточки заготовок из обычного строевого леса диаметром прим. до 150 мм. На такой случай возможны 2 варианта (см. след. рис.): старый добрый станок с ножным приводом (размеры его важнейшего узла – кривошипа даны справа вверху); подробнее о нем см. далее, и обработка на козлах с ручным приводом бечевой (справа внизу на рис.). Лесину в обхват таким способом не оцилиндруешь, но проточить опорные столбы крыльца, беседки или навеса над мангалом возможно.

Устройство энергонезависимых токарных станков по дереву

Делать или покупать?

Первый вопрос, который надо решить: раз некоторые обязательные затраты (см. далее) неизбежны, то нет ли возможностей приобрести станок для обработки древесины, не влезая в кредит и не урезая бюджет? Есть, и очень неплохие.

Бытовые деревообрабатывающие станки промышленного производства

Если вам подвернется по разумной цене старичок УБДН-1 (слева на рис.) или его современные аналоги (в центре), не зевайте! Дома ничего переоборудовать не надо: мотор до 350 Вт с двойной изоляцией обмоток. Станок включается в обычную розетку, заземление не требуется. И вы получите в одном изделии:

1. Циркулярную пилу;
2. Электронаджак для заточки инструмента и др;
3. Фуговальный станок;
4. Дисковый шлифовальный станок;
5. Горизонтально-сверлильный станок;
6. Токарный станок для обработки древесины.

Еще вариант, скорее всего, подешевле, но уже только для горизонтальной сверловки и токарки – станина для дрели, превращающая ее в токарный станок, справа на рис. Станины сверлилок под дрель продают уже чуть не на улицах вразнос, а вот о токарных известно далеко не всем. Между тем электродрель как привод станка по дереву имеет серьезные достоинства (см. далее), и токарный станок с ней будет не хуже фирменного. Но в разы дешевле.

Примечание: для начала лучше все-таки на скорую руку соорудить простейший токарный станок и немного на нем поработать. Навыки обточки древесины вырабатываются легко, а как быстро сделать простой токарный станок по дереву, см. видео:

Видео: простой самодельный токарный станок

Основной материал

Следующий вопрос – из чего делать самодельный токарный станок? Ответ вроде бы очевиден: из металла, ведь не может же быть станок слабее заготовки? А как первобытные деревом сверлили камень? Как древние египтяне деревом и медью (бронзы тогда еще не было) строили пирамиды? И см. выше о главном вопросе станкостроения.

Токарный станок для обработки древесины можно сделать из металла (поз. 1 на рис.), металлодревянным, поз. 2, из подручных материалов с минимальным использование металла, поз. 3 и даже… без станины, поз. 4. Так вот, на любом из них достаточно опытный и аккуратный мастер может долгое время регулярно работать с максимальной для дерева точностью. Древесина – не только благородный, но и благодарный материал.

Самодельные токарные станки по дереву из различных материалов

Какое дерево?

Да, но какое брать дерево? Лучше всего – дуб без дефектов, выдержанный, прошедший полную естественную усушку и усадку. Токарные станки из качественного дуба 100 и более летней давности работают и посейчас. А что до самодельщины – станина и бабки дубового (в прямом смысле) станка делаются очень просто, см. далее.

Если же дубовых пиломатериалов подходящего качества нет, то можно обойтись и обычной строевой сосной, но станину придется делать по рамно-балочной силовой схеме. В англосаксонских странах, где дубы давно на учете поштучно, такие домашние токарные станки весьма распространены. Чертежи «английского» токарного станка по дереву со станиной из обычного строевого дерева даны на рис; размеры в дюймах. Это фактически стародавний ножной станок с кривошипом, приспособленный под электропривод. Чтобы вернуть его к энергонезависимому виду, достаточно среднюю стойку станины продлить до низу, поставить на лапу и замонтировать педаль с шатуном, кривошипом и маховиком, см. выше.

Чертежи токарного станка по дереву со станиной из обычных строевых пиломатериалов

Привод

Работа мускульным мотором это, конечно, на любителя: сейчас электричество есть практически везде. В крайнем случае можно запитаться и от автоаккумулятора через преобразователь напряжения. Если вы встретите где-либо в других статьях по данной теме что-то вроде: тяните к себе 3-фазный кабель, делайте защитное заземление, покупайте мотор на 3-5 кВт, не верьте слону, что он буйвол. Чтобы оцилиндровать лесину средней «корявости» до диаметра 300 мм, достаточно мощности привода станка 1-1,5 кВт; для обточки в фигурный опорный столб 200-мм бревна – 350 Вт.

Гораздо важнее обороты шпинделя. Частота его вращения не должна превышать 600-700 об/мин, иначе резко растет вероятность «закусывания» резца и возникновения травмоопасной ситуации. Лучше всего ограничиться оборотами, устанавливаемыми в пределах (60-70) – (300-400) 1/мин. Тогда возможны след. варианты привода:

• Асинхронный мотор с двойной изоляцией и конденсаторным пуском + механическая передача.
• Двигатель того же типа 2-4 скоростной.
• Привод от электродрели.

Просто мотор

Не просто, потому что регулировать скорость вращения асинхронного электромотора изменением питающего напряжения нельзя: лавинообразно растет скольжение ротора и соотв. падает вращающий момент. Делать мощный преобразователь частоты сложно и дорого. Остается только 2-3 ступенчатая механическая передача. Ременная или цепная – они гасят рывки из-за неоднородностей заготовки, а шестеренчатая, наоборот, их усиливает. Плюс – тяжелый ротор, тяжелые шкивы, упругий ремень. Инерция привода на кручение получается такая, что можно точить сплошь суковатые чураки формы на срезе, с кругом ничего общего не имеющей. Минус – нужно заказывать или искать точеные шкивы.

Мотор от стиралки

Скорость вращения асинхронного электромотора можно менять ступенчато переключением обмоток. Моторы такого типа ставят в некоторые модели стиральных машин (в стиралки с непосредственным приводом барабана только такие) и в напольные вентиляторы с переключением обдува. Скорости вращения в том и другом случае идеально подходят для токарки по дереву. Мощность мотора от вентилятора прим. 40-70 Вт, чего хватит для мини-станка (см. далее). Мощность мотора от стиралки 300-400 Вт – вполне достаточно.

Чертежи токарного станка по дереву с мотором от стиральной машины даны на рис.:

Чертежи токарного станка по дереву с мотором от стиральной машины

Мотор от стиралки с непосредственным приводом барабана как привод токарного станка для обработки дерева имеет большое преимущество: его подшипниковые узлы рассчитаны на большую несбалансированную нагрузку, поэтому точить можно будет самую вязкую и свилеватую древесину. Но с сучками дело обстоит хуже: маховик – только ротор мотора, и резец на них будет дергаться.

Примечание: как сделать токарный станок по дереву с мотором от стиральной машины, см. видео:

Видео: токарный станок с двигателем от стиральной машины

Из дрели

Размеры конуса Морзе под патрон дрели №1

У того и другого станка с точки зрения обычного домашнего мастера есть большой недостаток: на переднюю бабку нужно или ставить захват только для дерева, или заказывать переходник на вал двигателя с конусом Морзе под зажимной кулачковый патрон. Найти в интернете размеры типовых конусов Морзе не составит труда; размеры конуса под обычный патрон для дрели №1 см. на рис. справа. Но – точить конус нужно с точностью не хуже +/–0,025 мм. Т.е., нужен токарный станок по металлу повышенной точности 0,02 мм. Мастера достаточной квалификации, владеющего таким оборудованием, в пределах досягаемости может просто не найтись.

Если привод станка электродрель, проблемы прецизионной обработки отпадают: патрон можно снять самодельным съемником, и на конус поставить типовой покупной держатель для деревянной заготовки. Или просто зажать в патроне такой же, но дешевле с цилиндрическим хвостовиком. Или даже сделать держатель заготовки самостоятельно, (см. далее).

Конструкция такого ответственного узла, как передняя бабка, в токарном станке из дрели также предельно упрощается: она превращается в простой зажим. Два варианта чертежей зажима для дрели к токарному станку даны на рис:

Передние бабки – зажимы для токарного станка по дереву из дрели

Слева металлический; справа – из твердого мелкослойного дерева. Деревянный лучше: хорошо гасит вибрации и не портит воротник дрели. Его изготовление имеет нек. особенности:

1. Резьбовая шпилька под зажимной барашек 1 нужна М10-М12;
2. Глухое отверстие под шпильку сверлят сначала на 1-1,5 м уже, чтобы она входила в него с поворотом по резьбе;
3. Верхнюю часть отверстия рассверливают в полный диаметр;
4. Шпильку вкручивают до упора;
5. Заготовку кладут плашмя и по месту сверлят сквозное отверстие под стопорный винт 2 М4-М6;
6. Фиксируют шпильку стопорным винтом;
7. Собирают узел окончательно.

Электродрель как привод станка имеет всего один недостаток: коллекторный двигатель с тиристорным регулятором оборотов. На малой частоте вращения крутящий момент на валу заметно падает, это чувствуется уже при сверловке. Поэтому на станке из дрели мощностью 280-350 Вт можно точить деревянные заготовки диаметром прим. до 150 мм. Однако упрощение технологии изготовления токарного станка для обработки древесины с приводом от дрели настолько основательно, что станки из дрели делаются в самых разнообразных вариантах, см. подборку видео:

Из подручных материалов без станины:

Видео: токарный станок по дереву быстро

Со станиной из фанеры:

Видео: токарный станок из фанеры с двигателем дрелью

Обычной конструкции:

Видео: универсальный токарный станок по дереву

Улучшенный с расширенными функциональными возможностями:

Видео: улучшенный токарный станок по дереву из дрели

Станина

Металлическая и дубовая станины токарного станка для дерева имеют свои преимущества и недостатки. Но комбинируя деревянные силовые (несущие) элементы с усиленными металлическими крепежными, возможно получить станину, которая делается «на колене» ручным инструментом + электродрель и прослужит не менее 20-30 лет.

Конструкция комбинированной станины токарного станка по дереву показана на рис.:

Устройство станины токарного станка по дереву из дуба на усиленном металлическом крепеже

Основной конструкционный материал – стандартный дубовый брус 100х100 длиной 3 м. Габаритная длина станины 1,2 м. Чертеж в масштабе, недостающие размеры можно снять и пересчитать в мм с него. Если хорошего дуба есть больше, длину станины можно увеличить до 1,5-2 м. Обе бабки одинаковой конструкции и рассчитаны под самодельные узлы вращения, см. далее. Гребни внизу на бабках исключают перекос центров. Вся конструкция может быть выполнена ручным столярным инструментом и электродрелью.

Примечание: по принципиально такой же силовой схеме сделан мини-токарный станок по дереву, см. след. рис. К нему подойдет мотор от 2-3 скоростного напольного вентилятора, см. выше, с передачей 1:1.

Если все же металл

Всей совокупности качеств дубовой станины вполне достаточно для токарной обработки дерева. Применение для этой цели в массовом производстве металла диктуется экономическими соображениями: просто себестоимость металлического изделия, предназначенного для непрерывной 3-х сменной эксплуатации, оказывается много меньше, чем деревянного. 1 куб. м выдержанного дуба стоит гораздо дороже центнера обычной конструкционной стали.

Мастера-любители, не зная об этом, часто «прочности ради» делают станины токарных станков по дереву из швеллера. Но получается грубо даже для «деревянной» точности (слева на рис.), а сторцевать рабочие поверхности швеллеров в домашних условиях мало реально. Кроме того, от сварки всю конструкцию может повести «пропеллером», что исправить уже вовсе нереально. Поэтому станину из швеллера лучше собирать на болтах (справа на рис.).

Станины токарных станков до дереву из швеллера

Гораздо надежнее в этом отношении станина из спаренных труб (слева на след. рис.): при сварке ее ведет меньше, исправить перекос можно, притянув станину болтами к основанию, и возможно добиться расхождения центров изготовленных кустарным способом бабок в 0,2 мм и менее. Чертежи сварной трубчатой станины токарного станка по дереву из дрели также приведены на рис.

Чертежи токарного станка по дереву с металлической станиной из сдвоенных труб

Бабки

Казалось бы, сделать бабки токарного станка, да заднюю еще и с вращающимся центром, без прецизионных токарных работ невозможно. Нет, возможно – используя явление масляной гидродинамической подушки (ГДП). Это, кстати, один из способов ответа на вопрос: как на станке с точностью 1 сделать детали для станка точности 0,2. В машиностроении ГДП используется редко, т.к. для ее образования и стабилизации станок с закрепленной в нем заготовкой должен поработать на холостом ходу 2-5 мин. Если сменный урок всего 10 деталей, то ежесменные потери рабочего времени будут до часа-получаса, что в массовом производстве «зашкаливает». Но вообще в технике ГДП не редкость. Напр., прогрев ДВС вашего автомобиля необходим в т.ч. и для того, чтобы образовались ГДП между хомутами шатунов и шейками коленвала, иначе ресурс мотора резко уменьшается.

Что такое ГДП

Принцип действия ГДП показан на рис.:

Принцип действия гидродинамической масляной подушки

Для нее подходит любая консистентная смазка: тавот, солидол, циатим, фиол. Но лучше всего – шахтол, спецсмазка для горных машин и механизмов. В силу тяжелых условий работы они, как и автомат Калашникова, делаются с большими зазорами между трущимися частями, но скорострельности от них не требуется. Шахтол специально разработан для сравнительно медленных подвижных соединений вращения и отлично годится для бабок токарного станка по дереву с использованием ГДП.

Передняя бабка

Устройство типовой передней бабки токарного станка для обработки древесины дано слева на рис. Токарки по металлу в ней и так много для любителя, а шейки вала и гнезда крышек под подшипники нужно точить с той же точностью, что и конус Морзе.

Устройство типовой и самодельной передних бабок токарного станка по дереву

Для самодельной передней бабки с использованием ГДП понадобится, кроме покупных резьбовых деталей: шпильки М12-М20 для вала, гаек и шайб к ним, еще кусок бронзовой (не латунной!) фольги толщиной 0,2-0,35 мм и, на обойму, стальная трубка со стенками достаточной толщины (см. справа на рис.). Делается весь сборочный узел след. образом:

1. Трубка на обойму обрезается точно в размер по толщине деревянного корпуса бабки, и запрессовывается в него;
2. Корпус с обоймой кладут плашмя кладут плашмя и рассверливают трубку по диаметру резьбового вала;
3. Внутренние углы отверстия обоймы сглаживают ручной шабровкой – римером – как это делается при монтаже кондиционеров;
4. Из бронзовой фольги вырезают прямоугольник высотой по толщине корпуса бабки и шириной в 3 диаметра вала (для М12 36 мм, для М16 48 мм), его уголки немного обрезают под 45 градусов. В 3 диаметра, потому что бронзовый вкладыш должен чуть-чуть не сходиться краями, а ?=3,1415926…
5. Из той же фольги циркулем-балеринкой с двумя иглами вырезают 6-8 бронзовых шайб;
6. Шайбы по очереди зажимают ладонями между фанерками с наклеенной на них мелкой шкуркой и, поворачивая руками туда-обратно, снимают заусенцы;
7. Вал оборачивают той же шкуркой и, сжимая ее рукой, протягивают вал несколько раз с проворотом, чтобы немного снять острые ребра резьбы;
8. Оборачивают вал фольгой и пробуют всухую вставить в обойму. При необходимости повторяют операцию 7. Нужно, чтобы вал в обертке из фольги входил туго и в обойме с трудом проворачивался рукой;
9. Вынимают вал, снимают фольгу и накручивают на него одну из гаек до места;
10. Обильно промазывают резьбу вала консистентной смазкой;
11. Той же смазкой смазывают обойму внутри;
12. Накладывают с одной стороны обычную стальную и 3-4 бронзовых шайбы, каждую обильно смазывая той же смазкой;
13. Снова оборачивают вал фольгой и вставляют его в обойму;
14. Накладывают в обратном порядке шайбы с другой стороны, также обильно смазывая;
15. Наворачивают и затягивают другую гайку так туго, чтобы вал можно было еле-еле провернуть рукой;
16. Гайки временно фиксируют контргайками;
17. Кладут заготовку плашмя и сверлят сквозные отверстия под шплинты;
18. Шпинтуют штатные гайки. Лучше всего отрезками велосипедных спиц, у них очень высокая прочность на сдвиг;
19. Собирают бабку, ставят на место ее шкив;
20. Крутят шкив руками, пока не станет вращаться туго, но без заеданий;
21. Собирают привод станка и запускаю его на холостом ходу на минимальной скорости шпинделя (на самой медленной передаче), пока мотор не наберет полные обороты. Если надо – подталкивают шкив рукой;
22. Повторяют п. 21 на максимальной скорости шпинделя (на самой быстрой передаче);
23. Ставят на месте захват заготовки – узел готов к работе.

Если же вы не доверяете всякой там шибко умной физике (хотя узлы с ГДП держат точность не хуже аналогов на трении качения), то на рис. – чертежи подшипникового узла, одинаково пригодного для самодельной циркулярной пилы и токарного станка по дереву. В последнем случае плоская подошва с боковыми опорами не нужна – круглый корпус просто вставляют в корпус бабки и фиксируют винтом. Вместо пильного диска ставят или планшайбу, или переходник с конусом под зажимной патрон (дет. 6).

Чертежи пошипникового узла для циркулярной пилы или передней бабки токарного станка по дереву

Задняя бабка

Конструкции вращающихся центров задней бабки токарных станков по металлу и дереву

Конструкции вращающихся центров токарных станков по металлу (вверху на рис. справа) и по дереву (там же внизу) принципиально не отличаются, только «деревянный» рассчитан на многократно меньшие нагрузки. Но в работе, особенно домашней, существенное отличие есть: осевые отверстия в точеных деревянных деталях сверлят крайне редко, т.к. их прочность от этого сильно снижается – дерево, в отличие от металла, легко трескается. Т.е., отказавшись от пиноли под сменные рабочие органы, можно упростить конструкцию задней бабки до пригодности к изготовлению «на колене» с небольшой долей простых заказных токарных работ.

Типовая конструкция задней бабки токарного станка по дереву показана на рис. ниже. Справа там же – вкладыш с вращающимся центром в деревянную заднюю бабку, сделанный из петли гаражной двери. Здесь также используется ГДП, и хвостовик центра подгоняется к обойме аналогично валу передней бабки, но проще и легче: зазор между штырем и гнездом гаражной петли ок. 0,5 мм и, как правило, узел оказывается пригодным в работу без подгонки и притирки.

Стандартная задняя бабка токарного станка по дереву и самодельный вкладыш в нее из гаражной петли

Некоторые затруднения вызывает только фиксация центра от обратного продольного хода. Нарезать трапецеидальную резьбу и сделать к ней стопорный сухарь или эксцентрик дома нереально, а обычную метрическую резьбу стопорный винт быстро сомнет. Выход – плавающая алюминиевая втулка. Слесарям этот способ хорошо знаком: если нужно зажать в тисках резьбовую деталь, ее оборачивают тонким алюминием или ставят между алюминиевым прокладками – с резьбой ровно ничего не случается.

Подручник

Чертежи подручника для самодельного токарного станка по дереву

Простейший подручник для резца – кусок доски с прибитой/привинченной к нему деревянной бобышкой. Но для тонкой работы такой не годится: во время точки фасонных деталей нужно поворачивать полку (упор) резца, не ослабляя крепления самого подручника и не смещая его. Поэтому подручник нужно делать металлическим с поворотным упором, однако заказных токарно-фрезеровочных работ для этого не понадобится; чертежи см. на рис. справа.

Держатель

Вот мы и подобрались к последнему вопросу: как надежно закрепить заготовку в передней бабке токарного станка для обработки древесины? Учитывая, что дерево легко рвется, сминается, колется, а чураки на токарку поступают порой формы ну просто удивительной.

Ответ на этот вопрос не так страшен, как черта малюют. Универсальный держатель – трезубец, поз. 1 на рис. Именно такими снабжаются бытовые деревообрабатывающие станки, напр. упомянутый УБДН-1. Хвостовик или гладкий под зажимной патрон, или резьбовой для установки на вал. Держатель-трезубец надежно держит заготовки до 100-120 мм диаметром, а круглые – до 200 мм. Недостаток один: самому хороший трезубец к токарному станку по дереву сделать очень трудно.

Держатели заготовок для токарного станка по дереву

Винтовой патрон для мелких чистых работ (напр., точения деревянных рюмок), поз. 2, без спецоборудования сделать вообще невозможно, но его с успехом заменяет патрон зажимной, поз. 3. Если нужно обработать, наоборот, большую заготовку неправильной в срезе конфигурации, применяют планшайбу, поз. 4.

Планшайбу для токарной обработки дерева также можно сделать самостоятельно из бакелизированной фанеры толщиной от 12-16 мм. В таком случае шайбу делают 2-слойной: к фанерному кругу с задней стороны крепят такой же из листовой стали толщиной 1-1,5 мм. Отверстия под шипы в фанерном круге сверлят сквозные, и вместо точеных шипов тогда можно ставить отрезанные острия гвоздей. Стакан для установки планшайбы под гайку на резьбовой хвостовик вала можно также набрать из фанерных колец и стального донца.

Наконец, на основе 3-4 слойной планшайбы можно изготовить самодельный кулачковый патрон под дерево, поз. 5. Кулачки точно не сойдутся? Так точность заготовки еще хуже. Зато можно точить из срезов ценного дерева чаши, блюдца и т.п. изделия, на которых не останется следов обработки.

Примечание: разнообразие держателей заготовок из дерева описанными не ограничивается. Напр., см. видео, как сделать мини токарный станок с корончатым держателем для самых мелких работ по дереву:

Видео: токарный мини-станок по дереву

В заключение

Сделать станок и работать на нем вещи разные не только в промышленности. Поэтому напоследок см. подборку видео о том, как – точить дерево на станке и сделать из болгарки копировальный станок по дереву для выточки балясин:

Видео: точение на токарном станке по дереву

Видео: простой копировальный станок для выточки балясин

Содержание

1. Металл или дерево?
2. Устройство сверлилки
3. Делать или покупать?
4. Если все же делать
5. Разбор конструкций
> Обсуждение

Домашний сверлильный станок (попросту – сверлилка) это оборудование, настоятельную потребность в котором чувствует любой, кто хоть что-то когда-то мастерит. Умельцы иногда делают сверлилки с 2-ступенчатой передачей, столами для детали, имеющими более 3-х степеней свободы и даже двухкоординатные сверлильно-фрезерные станки с ЧПУ, см. рис. ниже. Но в данной публикации мы рассмотрим изготовление сверлильного станка своими руками – такого, который просто сверлит и фрезерует – зато точно, чисто, и уверенно держит свою точность долгое время при условии эпизодической кратковременной перегрузки: стабильная точность обработки это главное требование к металлорежущему оборудованию. Которое в любительских конструкциях выполняется, к сожалению, чаще всего лишь благодаря случайному стечению обстоятельств.

Любительские сверлильные станки

Металл или дерево?

Деревянный сверлильный “станок”-монстр

Начинающим всегда кажется, что работать по дереву легко и просто. Испорченная заготовка сгодится на мелкие поделки или топливо. Возможно, поэтому в последнее время наблюдается настоящее поветрие: самодельные станки с ответственными деревянными деталями. В результате на свет порой появляются монстры, которые, наверное, удивили бы и Архимеда, см. рис. справа. Однако вспомним: наилучшая достижимая точность на дереве +/– 0,5 мм. В металлообработке резанием наибольшая допустимая погрешность по умолчанию 0,375 мм (в Англии и США 0,397 мм = 1/64 дюйма). На этом вопрос об использовании дерева как основного конструкционного материала станка закрывается без обсуждения, что, мол, дерево к тому же на порядки легче металла деформируется, изнашивается и повреждается. Ну, а любителям глубокого внутреннего самоудовлетворения в изделиях – вольная воля за свои деньги и труды.

Устройство сверлилки

Фантазия непременное условие любого творческого успеха, но в машиностроении она бесполезна без точных расчетов и сверки с проверенными опытом решениями. История станкостроения насчитывает тысячелетия – лучковые токарные и сверлильные станки с ножным приводом использовались уже в конце каменного века. По теме этой статьи проверенный образец – настольный вертикально-сверлильный станок промышленного образца. По нему и будем сверяться, выбирая и решая, как лучше сделать сверлильный станок собственноручно: в эксплуатации находятся единичные экземпляры сверлилок, которым перевалило за 100, и точность они до сих пор держат.

Устройство настольного вертикально-сверлильного станка показано на рис.:

Устройство настольного вертикально-сверлильного станка

Его основные модули станина, колонна, консоль и стол для детали. Составные части основных узлов слегка выделены цветом, а их компоненты цветами поярче. Простейший стол (не считая деревянного чурбака) – тиски. Стол поворотно-сдвижной позволяет кроме сверловки производить также некоторые фрезеровочные операции. Станина как правило наглухо крепится к верстаку или др. надежной опоре.

Винтовой зажим – фиксатор консоли сверлильного мини-станка

В работе консоль при помощи подъемно-поворотного механизма ползуна устанавливают в требуемом положении сообразно размерам и конфигурации обрабатываемой детали, и фиксируют. Подача шпинделя на рабочий ход осуществляется отдельным механизмом подачи. В любительских и промышленных для домашнего пользования конструкциях подъемно-поворотный механизм это чаще всего рука оператора, а фиксатор – винтовой зажим ползуна, см. рис. справа; по ТБ то и другое допустимо. Но что непременно должно быть в конструкции сверлильного станка по требованиям тех же ПБ, так это отбойное устройств или просто отбойник: если бросить рукоять подачи, шпиндель или каретка вместе с ним должны автоматически отскочить вверх до упора. В домашних сверлилках отбойник чаще всего пружина, установленная в подходящем месте, см. далее.

Примечание: промышленное производство, продажа и использование на предприятиях и в мастерских ИП сверлильных станков без отбойного устройства запрещены ПТБ.

Делать или покупать?

Электродрель это уже готовые привод, передача, шпиндель и патрон в моноблоке. Поставить его на каретку станка – и можно сверлить. По точности решение, вообще говоря, не оптимальное (см. далее), но во многих случаях приемлемое, зато избавляющее от необходимости заказывать дорогие точеные детали повышенной точности, см. ниже. Ввиду чего станины под установку дрели сейчас продаются разве что не на улице с лотков; цены доступные. Выбирая такую, чтобы сделать сверлильный станок из дрели, руководствуйтесь прежде всего режимом работы оборудования; от него зависит и цена:

• Эпизодическая сверловка/фрезеровка для себя с точностью какая получится – станина пластиковая литая или стальная штампованная. Механизм подачи рычажный с коленчатым рычагом (см. далее). Подшипники скольжения каретки (см. далее) сталь по стали или с капроновыми вкладышами. Цены – $20-$30.
• Регулярная сверловка для себя или на заказ с обычной машиностроительной точностью. Обрабатываемые материалы – до твердости и вязкости обычной конструкционной стали. Все то же, но подшипники скольжения сталь по стали (хуже) или с бронзовыми втулками, а станина – чугунная литая или (дороже) композитная также вибропоглощающая. Цены – $30-$40.
• Регулярная сверловка и фрезеровка любых поддающихся инструменту материалов с периодическими перегрузками инструмента и/или с повышенной точностью – подшипники скольжения только бронза по стали, станина чугунная. Механизм подачи зубчато-реечный (еще см. далее); консоль вибропоглощающая. Цены – $60-$180.

Примечание: как правило к станинам для дрели опционально предлагается поворотно-сдвижной стол для детали, позволяющий производить отдельные виды фрезеровки. Цена в пределах $20.

Выбираем станину

Станину для дрели (которые продавцы почему-то упорно именуют стойками) нужно выбирать не по производителю («китай» – не «китай»); сейчас на рынке и «немецкого китая» полно, не говоря уже об изделиях постсоветских государств. Нужно проверить конструкцию.

Первое – образцы с пластиковыми не капроновыми вкладышами подшипников скольжения отбраковываются однозначно: биение и увод сверла более чем на 0,5 мм появятся уже на 10-й – 20-й «дырке» и далее будут увеличиваться. Второе – люфт консоли. Берем ее за дальний конец, покачиваем вверх-вниз и в стороны при зажатом фиксаторе. Заметной «болтушки» быть не должно (тактильное чувство нетренированного человека ощущает биение 0,4-0,5 мм).

Далее – осмотр конструкции, см. рис. ниже. Для обычной сверловки подойдет показанная на поз. 1. Идеальный вариант – на поз. 2: цанговый зажим дрели, смещение колонны вбок уменьшает вибрацию консоли на порядок, а повернув ее вбок на 45 градусов, можно фрезеровать от руки с точностью «как умеешь» деталь на штатном не сдвижном столе, сняв пару креплений стола, т.к. при этом его смещение вручную относительно горизонтальной рабочей оси консоли будет линейным.

Как выбрать станину (стойку) для дрели

А вот образчик на поз. 3 не берите ни в коем случае. Во-первых, воротник его колонны низкий и ее крепление ненадежно. Во-вторых, продольные пазы под стол облегчают ручную фрезеровку «как получится», но, в отличие от диагональных, не гасят вибрации станины. Более того, они будут концентрироваться, где показано стрелками (прилив под колонну сделан слишком узким) и оттуда прямиком пойдут в колонну и стол.

Что дешевле?

Чертежи шпинделя настольного сверлильного станка

Допустим, цена на понравившуюся станину вас не устраивает. Или дрель если «ломовая», с ударным механизмом, бывшая в работе по строительным конструкциям и биение патрона видно на глаз. Тогда первым делом выясняем, если и в пределах досягаемости мастер, владеющий токарным станком повышенной точности (не грубее 0,02 мм). Что, между прочим, не факт – станок повышенной точности стоит очень дорого и на потоке расхожих заказов никогда не окупается. Но, положим, нашелся. Берем чертежик на рис. справа, идем к нему и спрашиваем, сможет ли он выточить это из стали не хуже 30ХГСА, и сколько возьмет за работу. «Это» – чертежи шпинделя настольной сверлилки. Остальные ее детали можно выточить на обычном станке, или найти в развалах на железном базаре либо у себя в хламе. Скорее всего, окажется, что купить станину + стол дешевле, а если прикинуть расходы на остальное, то, возможно, обрисуется и дрель повышенной точности. В продаже такие бывают; их можно узнать по отсутствию ударного механизма и воротнику специально для установки в станину: на него надета точеная стальная манжета.

Если все же делать

Тем не менее, возможны случаи, когда самодельный сверлильный станок либо обойдется дешевле или вовсе даром, либо самая лучшая дрель на станине его не заменит. Дело в том, что на колонну, кроме изгибающих и вибрационных нагрузок передаются также крутильные от рабочего органа (инструмента – сверла, фрезы). Обусловлено это разностью плеч рычага от оси колонны до ближнего к ней и дальнего краев инструмента; крутильные нагрузки от фрезы, грызущей материал одни краем, на порядок больше, чем от сверла. Поэтому получить точность обработки дрелью на станине свыше 0,1 мм нереально (почему – см. далее), а допустим, под резьбу М3 нужно отверстие 2,7; под М2,5 – 2,2, и погрешность обработки в таком случае оказывается неприемлемой. В общем, делать сверлилку своими руками имеет смысл, несмотря на расходы, если:

1. Вы радиолюбитель и работаете с компонентами с шагом выводов 2,5 и 1,25 мм («тысяченожки» с шагом 0,625 мм монтируются уже только на плоскость). Тогда вам нужен сверлильный станок для печатных плат с точностью не хуже 0,05 мм;
2. Вы занимаетесь другими тонкими работами по дереву и металлу. Напр., сделать красивую изящную шкатулку или надежный тайник в доме, применяя только ручную сверловку, невозможно;
3. Сверлите/фрезеруете вы от случая к случаю для себя и точность вас устроит какая выйдет, а в загашниках полно всякого металлохлама.

Примечание: в последнем случае вам повезло, вдруг где-то завалялся старый детский велосипед. Трубы его рамы из отличной стали, а втулка колеса почти что готовый шпиндель; на заказ остается только переходник с конусом Морзе под инструментальный патрон. Работая продуманно и аккуратно, из старого велосипеда можно сделать сверлильный станок с точностью ок. 0,1 мм, или фактически даровую станину для дрели, см. напр. видео:

Видео: стойка для дрели своими руками

Компоновка

Но, допустим, нам нужна точность выше, и фрезеровать пазы надо, ее не теряя. В таком случае первостепенную важность приобретает компоновочная схема станка.

Оптимальный вариант – расположение шпинделя и привода по разные стороны колонны, поз. 1 на рис. Тяжелый мотор в данной схеме действует как противовес сейсмоустойчивых зданий: отражает в противофазе вибрационные и крутильные нагрузки от шпинделя. В области колонны от частично гасят друг друга. Гашение максимально, если центр тяжести каретки находится точно по оси консоли, и тем выше, чем тоньше сверло и меньше нажим на него. Т.е., точность станка на тонкой работе повышается, и в то же время он без ее потери выдерживает довольно значительные перегрузки.

Компоновочные схемы самодельных сверлильных станков

Примечание 4: делать сверлилку для точной работы с непосредственным приводом на шпиндель и расположением его и привода на одной стороне каретки можно, если есть готовая виброгасящая станина, напр. от старого микроскопа (под 2) и т.п. оптических приборов.

В мини станках для печатных плат и ювелирных работ наблюдается неприятный эффект: чтобы получить точность выше 0,05 мм, колонну приходится делать непропорционально толстой, поз. 3. Вызвано это тем, что ее способность поглощать вибрации и крутильные нагрузки определяется площадью поперечного сечения, которая с уменьшением размеров детали падает по квадрату. Для плат под компоненты с шагом выводов 2,5 мм, а также мелкие слесарно-столярные работы достаточно точности 0,05 м. При этом основное влияние на ее ухудшение оказывают изгибающие колонну нагрузки. Чтобы парировать их, достаточно применить сдвоенную колонну из прутка 10-14 мм из обычной конструкционной стали, поз. 4. Если достаточно обычной точности 0,375 мм, то путем сдваивания колонны сверлильный станок для эпизодических работ удается сделать даже из дрели и водопроводных пропиленовых труб, поз. 5. Ресурс его до потери точности невелик, но и материал-то дешев и обработки на заказ не требует.

Подача

Важную роль для точности сверловки имеет также устройство механизма подачи шпинделя (каретки в станке из дрели): рывки и/или неравномерное усилие подачи как минимум увеличивают биение сверла. При сверловке тонким твердосплавным сверлом в таком случае весьма вероятны его увод, поломка и как следствие – непоправимая порча трудоемкой заготовки.

В станках и станинах для дрели повышенной точности применяется зубчато-реечный механизм подачи (слева на рис.), обеспечивающий ее полную равномерность и, что особенно важно для ручной подачи, точно пропорциональную отдачу упора инструмента в руку. Для этого необходимы зубчатая рейка и шестеренка-триба с вполне определенным профилем зубьев – эвольвентным. В противном случае подача пойдет рывками даже при абсолютно плавном нажиме на рукоять. Сделать «на колене» пару рейка-шестерня с одинаковыми эвольвентными зубьями нереально; подобрать подходящую готовую пару мало вероятно, поэтому зубчато-реечные механизмы подачи в самодельных сверлилках встречаются крайне редко.

Виды механизмов подачи настольного сверлильного станка

Чаще делают простой однорычажный механизм подачи, в центре на рис., но это далеко не оптимум. В начале и в конце рабочего хода, когда плавность подачи и точность сверловки особенно важны, он передает упор в руку недостаточно, а в середине хода избыточно, отчего растет вероятность застревания инструмента в вязком материале. От этих недостатков свободен механизм подачи с коленчатым ломающимся рычагом, справа; кроме того, он дополнительно гасит вибрации консоли. Отношение плеч колена берут прибл. 1:1.

Стол с подачей

Сверловка тонких хрупких/вязких деталей получается точнее, а вероятность ухода и поломки сверла меньше, если шпиндель закреплен неподвижно, а стол с деталью подается вверх к нему, поэтому во многих сверлилках для тонких работ стол снабжают отдельным механизмом подачи. По инерции мышления его часто делают также зубчато-реечным, см. напр. далее. Но, учитывая, что масса стола в данном случае много больше таковой детали, стол с рычажной подачей  оказывается ничуть не хуже, зато полностью доступным для изготовления в домашних условиях. Его устройство показано на рис.:

Устройство стола с рычажной подачей для сверлильного станка

Нюанс один: чтобы обойму не повело при сборке, ее плотно вставляют в сквозное отверстие основания и приваривают снизу (с испода). Варить нужно электродом ОМА-2 или тоньше постоянным током 55-60 А короткими диаметрально противоположными прихватами («тычками»). Размеры стола для печатных плат и ювелирных работ 60-150 мм в диаметре; толщина 6-12 мм. Диаметр хвостовика стола 12-20 мм; длина на величину хода подачи +(20-30) мм. Трубку под хвостовик (толщина стенок от 1,5 мм) желательно проточить или засверлить и пройти разверткой, чтобы хвостовик ходит в ней плавно без заметного люфта. Короткое плечо рычага делают длиной прим. равной диаметру стола; длинное – какое хотите.

Консоль

Посмотрим еще раз на рис. с фабричными станинами. Конструкции их консолей с каретками-полурамками похожи; они вполне рациональны, но рассчитаны на автоматизированное и роботизованное производство: точное литье и затем чистовая обработка по месту на агрегате с ЧПУ и лазерным замером.

Схема аналога консоли с полурамкой любительской разработки дана слева на рис.:

Конструкция консоли самодельного сверлильного станка

Первое, что обращает на себя внимание – нужно вырезать 5 деталей из толстого стального листа, сторцованного (обработанного торцевой фрезой) на ровность и параллельность сторон. Второе, торцевые срезы вставок, залитых темно-серым, также должны быть ровными, чистыми, параллельными. Т.е. и тут без фрезерного станка не обойтись. Наконец, вне производственных условий выполнить скользящее сопряжение ползуна и направляющей каретки (показано стрелкой) с люфтом менее 0,1 мм нереально. Прикинем соотношение плеч рычага – поперечное биение сверла получается больше 0,5 мм.

Конструкция консоли сверлильного станка, мало технологичного в массовом производстве, но приспособленная для изготовления кустарными способами, показана справа на рис. (механизм подачи и привод с кронштейном условно не показаны). Более, того, в ней биение сверла на неоднородностях материала вызывает перекос каретки на колонне и направляющей в противоположные стороны, и боковой уход инструмента не превышает величины люфта во вкладышах скольжения. Из толстой пластины вырезается всего одна деталь – ползун 4. Точная его обработка нужно только в области зажима колонны и установки направляющей, а 3 бронзовых втулки-вкладыша точно подгонит по месту любой токарь средней квалификации, если дать ему колонну и направляющую каретки (они могут быть выточены с обычной точностью).

Чтобы весь сборочный узел о сварки не повело, варить нужно как пред. случае: электрод ОМА-2 или тоньше, постоянный ток до 60 А. Швы проваривают также поочередно прихватами: «тычок» на одном, такой же на таком же дальнем, расположенном симметрично. Затем прихват ближнего к первому шва, такой же на диаметрально противоположном ему, и т.д., и т.п., пока не будут проварены все швы.

Примечание: точность станка с описанной консолью будет выше, если ее собирать не на сварке, а на винтах с проклеиванием высокопрочным клеем по металлу (холодной сваркой). Сначала все собирают без клея, выверяют обоймы на параллельность и затягивают крепеж. Затем винты поочередно выворачивают, капают в из гнезда клей и туго заворачивают обратно. Муторное дело, но получить таким образом самодельную сверлилку с биением сверла меньше 0,02 мм реально. Если, конечно, шпиндель и патрон отцентрованы не хуже.

Ошибки в конструкции

Все усилия по изготовлению сверлильного станка своими руками пойдут насмарку, если при его конструировании были допущены принципиальные ошибки. Самые распространенные из них показаны на рис.:

Типичные ошибки при изготовлении сверлильного станка 

Поз. 1 – это консоль или как? Штатной нагрузки от упора инструмента эта рамочка долго не выдержит. О точности и говорить не приходится. Поз. 2, в дополнение: делать колонну сверлильного станка трубчатой нельзя. изгибающие нагрузки труба держит, но против крутильных бессильна, а вибрации только усиливает.

Поз. 3 – сделать сверлилку из старого фотоувеличителя соблазн велик, тем более что выполнена она хоть с начальной, но оптической точностью. Но! Держатель штанги увеличителя не рассчитан на упор от инструмента. В результате при сверлении оргалита уход сверла на подаче в 20 мм достигает 1,5 мм (!). А кронштейн силуминовый: этот материал не поглощает вибрации, быстро устает, и кронштейн ломается менее чем на 200-м отверстии даже при сверлении печатных плат.

Поз. 4 – сдваивание колонны в поперечном направлении ничего не дает. Устойчивость станка к нагрузкам будет ничуть не выше, чем на одинарном штыре того же диаметра. Поз. 5, в дополнение: несимметричная относительно оси колонны отбойная пружина не гасит вибрации и крутильные нагрузки, а усиливает их. Раз уж так, нужно было ставить 2 одинаковых пружины на обе стойки. А лучше бы сделать колонну, как показано здесь:

Видео: сверлильный станок из дрели своими руками

Поз. 6 – установка привода и шпинделя по одну сторону колонны, да еще и несимметричная, не уменьшает, а усиливает вибрации, т.к. на колонну они передаются в фазе, см. выше. Поз. 7 – где отбойник? Да его тут и быть не может, раз привод подачи винтовой. Винтом можно точно выставлять ползун (которого здесь вообще нет), что на домашнем станке в общем-то и не нужно, но ни в коем случае не подавать каретку! Сие сооружение чуть что будет швыряться обломками сверл и стружкой, а глаза оператора в непосредственной близости к опасной зоне.

Разбор конструкций

Образцы удачных технических решений, а также не столь существенные конструктивные недочеты рассмотрим на примерах нескольких самодельных сверлильных станков.

Чертежи простого мини сверлильного станка

Для радиолюбителя, моделиста, умельца-миниатюриста и/или ювелира интерес может представлять простой мини – сверлильный станок с непосредственным приводом (чертежи даны на рис. справа). Особенность конструкции – мотор привода жестко крепится к ползуну, а подача только снизу столом. Демпфером вибраций и поглотителем крутильных нагрузок служит сам массивный электродвигатель, точь-в-точь как антисейсмический груз на высотных зданиях. Благодаря этому все детали, кроме конуса Морзе с переходником на вал мотора можно выполнять обычной точности: точность сверления определяется биениями вала мотора + биение конуса с переходником + биение самого сверла. Стол с зубчато-реечный механизмом подачи без проблем меняется на рычажный. Двигатель лучше использовать коллекторный постоянного тока: у асинхронных моторов с конденсаторным пуском из-за неравномерности вращающегося магнитного поля и скольжения ротора в нем вращение вала менее равномерно. Кроме того, скорость вращения коллекторного мотора хорошо регулируется хоть бы простым реостатом, а для регулировки скорости асинхронного движка нужно менять частоту питающего тока. То же – для синхронного с магнитным ротором. Максимальная частота вращения вала мотора – 800-1500 об/мин. Мощность на валу для сверления отверстий до 3 мм – 20-30 Вт; для отверстий до 6 мм – 60-80 Вт.

Примечание: для фрезерования данный станок непригоден, т.к. подшипники вала мотора не рассчитаны на боковые нагрузки и станок в таком режиме быстро потеряет точность.

Здесь на рис. даны чертежи уже полнофункционального сверлильного мини-станка того же назначения также с непосредственным приводом:

Чертежи полнофункционального сверлильного мини-станка

Он снабжен отдельным шпинделем, что позволяет, во-первых, заправлять в патрон №1а сверло максимального диаметра 6 мм; для 8-10 мм сверл движок слабоват. Во-вторых, производить фрезеровку зубоврачебными борами. Видимо, автор конструкции часто применяет именно эту операцию, исходя из чего и выбрана скорость вращения мотора. Без ее уменьшения сверлить на этом станке нужно твердосплавными сверлами, а для использования обычных дополнить конструкцию регулятором оборотов; в таком случае мотор нужен не менее чем на 60 Вт. Бросающийся в глаза недостаток данного станка – простой рычажный привод подачи – легко устраним: рычаг подачи заменяется на коленчатый без доработки остальных деталей. Для повышения точности обработки желательно также поставить вторую отбойную пружину (поз. 14 на рис. и 9 в спецификации; там и еще напутано) симметрично первой, на другом конце поводка шпинделя. Более серьезный недостаток конструкции – отбойные пружины не участвуют в гашении вибраций и крутильных колебаний. На скоростях вращения свыше 5000 об/мин их влияние на точность практически не сказывается, но уже при 1500 об/мин биение сверла на рабочем ходу возрастает прим. вдвое.

Чертежи сверлильного мини-станка, задуманного как полноценный конструктивно, но с досадными ошибками, даны на рис; конструкция каретки аналогична консоли в пред. конструкции.

Чертежи сверлильного мини-станка с передвижной по высоте консолью

Благодаря установке сильной отбойной пружины в надлежащее место здесь оказалось возможным жестко закрепить шпиндель в каретке, что на первый взгляд уменьшило количество деталей, требующих повышенной точности изготовления. Но только при подаче снизу столом, да и то, фиксация ползуна 5 и каретки 4 парами винтов 17 и 16 соотв. ненадежна и портит колонну; лучше было бы применить винтовые зажимы. А при подаче освобожденной каретки рычагом только его сочленения предотвращают проворот каретки. Люфт любого из шарниров рычага в 0,02 мм, с учетом его соотношения с длиной плеч колена, даст боковой уход сверла на 2 мм и более, парировать который возможно только рукой. В данном станке уместнее всего была бы консоль с дополнительной направляющей каретки, описанная выше; в таком случае вполне возможно было бы добиться биения инструмента вследствие люфтов в сопряжениях деталей самого станка не более чем 0,02-0,03 мм.

На этом рис. – чертежи станины для сверлильного станка из дрели с полурамочной кареткой, «почти как настоящего».

Чертежи станины сверлильного станка из дрели

В нем все хорошо, а кое-что даже лучше, чем «фирма»: пластины 5, предотвращающие боковое смещение каретки, отлично «ловят» и подавляют вибрации инструмента в самом их зародыше. Вопрос возникает всего один: а как все это сделать, если в гараже (сарае) не дремлет в ожидании хозяйской руки станочный парк, достойный небольшого машиностроительного завода? Проще сделать сверлильный станок из дрели как показано в видео:

Видео: самодельная стойка-станок для дрели

Поневоле вспоминается старый советский анекдот:

“Удостоил Дорогой Товарищ Леонид Ильич своим посещением некое промышленное предприятие. Идут по цеху, вдруг генсек мановением руки останавливает свиту, подходит один к рабочему у станка:

– Товарищ токарь…

– Да Петрович я…

– Хорошо. Товарищ токарь Петрович, скажи мне откровенно – ты водку пьешь?

– А то как же! Употребляем!

– А если бутылка будет стоить 10 рублей, пить все равно будешь?

– Буду.

– А 25?

– Буду.

– А 50?

– Буду.

– А 100?

– Все равно буду.

– Петрович, …, да где ж мне вам столько денег на зарплату взять?!

– Гы… при чем тут бабло… вот эта фитюлька (показывает) как поллитру стоила, так и стоить будет.”

Кому в радость, кому увы, но тех Петровичей, генсеков и производственных отношений больше нет. И не будет – совсем неэффективны оказались.

О рулевых сверлилках

Части сверлильного станка из дрели и рулевой рейки

Достаточно популярный запрос по данной теме также «сверлильный станок из рулевой рейки легкового автомобиля». Вроде бы уже готовый преобразователь вращательного движения в линейное, да еще и с геоидной передаточной характеристикой: чтобы чуть «клюнуть» сверлом, «ловить микроны» рукой не надо. Нужно только приспособить к рейке штурвал, сделать держатель дрели (см. рис. справа), и готово, см. видео:

Видео: сверлильный станок из рулевой рейки

Сверлилка получилась громоздкой и тяжелой несообразно возможностям инструмента? Ну, своя ноша карман не тянет. Хуже другое: на испытаниях оказывается, что боковой увод сверла на рабочем ходу достигает 1 мм и более. Такая точность и «для себя как получится» никуда не годится, хотя для поворота колес машины более чем устраивает. В общем, перефразируя И. А. Крылова (был еще академик А. Н. Крылов – кораблестроитель, механик и математик мирового уровня), тачать сапоги из пирогов и печь пироги из сапогов толку не будет.

Содержание

1. Когда она нужна?
2. Особенности конструкции
3. Мини
4. Лафет, захваты, зажимы
5. Итог
> Обсуждение

Распиловочный станок по дереву (пилорама) – достаточно сложное специальное производственное оборудование, требующее в процессе работы строгого соблюдения мер безопасности. В условиях РФ собственная пилорама может многократно сократить расходы на деревянное строительство и/или стать источником стабильного дохода. Цель настоящей публикации – помочь читателю разобраться, как делается пилорама своими руками, выбрать подходящую для себя конструкцию и избежать непреодолимых трудностей при ее изготовлении.

Когда она нужна?

Интерес к «пилораме своими руками» вообще-то пришел в рунет из ЕС. Там в определенный период времени (который еще не вполне закончился) самостоятельная распиловка леса-кругляка на мерные пиломатериалы оказалась выгодной несмотря ни на что. В РФ ситуация существенно иная. Первое, «ножницы» цен на дикое бревно и строевой лес в России «разведены» много уже. Второе, первичная обработка древесины – работа особо опасная, как и лесозаготовка. Мелкому ИП открыть лесопилку легально мало реально – российское законодательство об охране труда в этом отношении драконовское.

Третий момент – опилки. Их от первичной обработки древесины будет очень много. Хранить опилки (допустим, на топливо для печи длительного горения) нельзя – они начинают бродить, выделяя высокотоксичный метанол (метиловый спирт, древесный спирт). Лесопильные предприятия обязаны сдавать опилки на утилизацию. «За бугром» с ними проще – тамошние производители МДФ и ДВП охотно купят необходимое им сырье, могут даже с самовывозом. РФ древесиной никак не бедна и российские производители плитных/листовых древесных материалов «левые» партии опилок не берут. Исходя из этих условий, можно предварительно определить случаи, когда сделать пилораму самостоятельно в РФ может иметь смысл:

• Непременное условие – если в ваших краях легко доступен лес-кругляк, а ближайшая лесопилка далеко. Аренда лесовоза на российские расстояния (имеется в виду холостой пробег от гаража) по российским дорогам в глубинке за тонно-километр груза существенно дороже европейской.
• Если непременное условие выполнено, то первый случай – самостоятельное деревянное строительство при хронической нехватке денежных средств. Тогда самостоятельная распиловка кругляка на строевой лес сократит смету стройки в 2-3 раза и до 5 раз, с учетом расходов на изготовление пилорамы. Соотв. удлинится и срок строительства, но когда денег нет, то и выбирать нечего. С опилками – делайте что хотите, они получатся однократно.
• Следующий вариант – распиловка диких бревен на заказ в домашних условиях, т.е. мастером по вызову на хозяйское подворье. В условиях РФ это, пожалуй, оптимальный вариант: привезти мобильную мини-пилораму (см. далее) к месту работы можно и на легковушке, так что стоимость распиловки выходит приемлемой для обеих сторон. Опилки – проблема хозяина, и небольшая, т.к. ему на участок они выбрасываются тоже однократно. У мастера от них голова не болит, т.е. можно зарегистрироваться, напр. ИП-плотником и работать «по белому».

Особенности конструкции

Главная особенность пилорамы – запил в ней всегда продольный. Насколько труднее пилить дерево вдоль волокон, общеизвестно. В отличие от циркулярной пилы пилорама имеет дело не с мерными досками и брусьями, а с дикими бревнами в общем неправильной формы. Поэтому в пилорамах вдоль распиливаемого бревна перемещается пильная каретка с рабочим органом (собственно пилой); иначе обеспечить точность и чистоту запила очень сложно. На больших лесоперерабатывающих предприятиях есть и пилорамы для распиловки очень длинных бревен (до 30, а в тропиках до 60-70 м). В них каретка неподвижна, а бревно перемещается гидросистемой; центровку лесины обеспечивает компьютер с датчиками. Но домашних условиях такое решение нереально.

Примечание: распиловку бревен ведут всегда по направлению схождения волокон дерева, т.е. от комля к верхушке. Если пустить каретку наоборот, то любая пила (см. ниже) непременно завязнет в дереве и/или сломается.

Чем пилить?

Насколько доступной для изготовления, долговечной, удобной и безопасной в работе будет самодельная пилорама, в основном определяется конструкцией ее рабочего органа. Другое существенное условие – требования к производительности станка и режиму его работы (регулярно, от случая к случаю). Третье – ресурс рабочего органа и возможность его замены. И, наконец, немаловажно энергоснабжение на месте работы: что там доступнее – электричество или моторное топливо? Есть и менее существенные дополнительные условия, см. далее.

В пилорамах небольшой и средней производительности (до 3-5 куб. м древесины за 6 час. рабочую смену) применяются след. виды рабочих органов:

• Пильная шина возвратно-поступательного хода (старая).
• Пильный диск (поз. 1 на рис. ниже).
• Пильная лента (поз. 2).
• Пильная цепь (поз. 3).
• Цепная пильная шина непрерывного действия (новая, поз. 4).
• Бытовая бензопила (поз. 5).

Виды конструкций пилорам небольшой и средней производительности

Как вести запил?

Ориентация режущей поверхности может быть горизонтальной и вертикальной. Соотв. и запил будет горизонтальным или вертикальным, а пилорама горизонтальной или вертикальной. Вертикальный запил, во-первых, уменьшает отход материала, т.к. бревно под него достаточно выровнять только в горизонтальной плоскости. Под горизонтальный запил бревно для минимизации отхода требует выравнивания и по горизонтали, и по вертикали, иначе слишком много дерева уйдет в горбыль («горбушку»). Во-вторых, при вертикальном запиле отпил (отпиливаемая часть бревна) не давит на рабочий орган и много меньше за него цепляется. Поэтому для распиловки одной и той же лесины по вертикали требуется мощность привода в 2-3 раза меньше, чем по горизонтали, см. видео ниже:

Видео: самодельная цепная вертикальная пилорама

Но, во-первых, травмоопасность вертикальных пилорам много выше, чем горизонтальных. Во-вторых, поперечная подача бревна под пилу вертикальной пилорамы конструктивно и технически очень сложна, причем обеспечить максимально допустимую точность распиловки по ТУ до 6 мм на 6 м длины бревна на самодельной вертикальной пилораме крайне сложно или вовсе невозможно. Поэтому пилораму своими руками лучше строить под горизонтальный запил.

Конструктивный состав пилорамы

Об особенностях той или иной пилы для пилорамы поговорим немного далее. Предварительно нужно разобраться с конструкцией распиловочного станка в целом. Она состоит из:

1. рабочего органа – пилы (см. выше и далее);
2. привода к нему от мотора;
3. пильной каретки;
4. рельсового пути (направляющей) для нее;
5. лафета (ложемента) для бревна;
6. захватов-держателей для него же;
7. станины, объединяющей все это в цельное устройство и обеспечивающей его общую прочность и надежность.

Примечание: те или иные конструктивные узлы пилорамы могут быть выполнены заодно со станиной.

Чертежи пилорамы в полном конструктивном составе (компоновочная схема) даны на рис.:

Конструктивный состав (компоновочная схема) пилорамы

Ее особенности, во-первых, станина из деревянных брусьев. Во-вторых, минимум сварочных работ при сборке. Это важный момент: металлоконструкции при сварке ведет; из-за этого уложить точность распиловки сварной пилорамой в ТУ весьма проблематично. В-третьих, рельсовый путь каретки (поз. 13 справа) из стального уголка, более дешевого, чем швеллер; необходимая устойчивость пути обеспечивается жестким скреплением рельсов со станиной. Как следствие – опорные башмаки каретки это пары обычных подшипников качения, а плавность и точность ее хода высоки; дрожь каретки – основная причина брака распиловки. Еще следствие – механизм подачи каретки без передачи (цепной, винтовой или др.), что также увеличивает плавность ее хода. Наконец, в каретке данной конструкции возможно установить привод с любой пилой из указанных выше под горизонтальный запил; дисковый, с шиной непрерывного действия и бензопилой также и под вертикальный.

Недостаток данного станка – гребенчатые держатели бревна. Делать их из швеллера менее 60 мм нельзя, не удержат лесину. Т.е., последний негодный в дело горбыль получится не тоньше 60 мм. Дополнительно отход материала возрастет оттого, что выравнивание бревна по вертикали в данном станке невозможно. Однако избавиться от этих недостатков не так уж сложно, применив отдельный лафет для бревна простой конструкции, см. далее.

Некоторых пояснений требует работа узла установки толщины отпила (на врезке), который в данном станке достаточно прост, точен и удобен в работе. Гайки 5 на врезке привариваются к опорной пластине 4 и контрятся. После первого отпила регулировочные винты (поз. 1 на врезке и 11 справа) вращаются синхронно, т.к. они связаны цепной передачей (поз. 20 справа). Контргайки (поз. 2 на врезке) отпускать не надо: сами ослабнут. По установке пилы в новое положение ниже прежнего контргайки затягивают вручную.

Пила как пила – продольная

Чертеж, профиль зубьев и схема разводки продольной пилы по дереву

Пильная шина возвратно-поступательного действия это не что иное, как полотно плотницкой продольной пилы. Его чертеж, профилировка зубьев и схема разводки даны на рис. справа. Привод в пилораме – от маховика в кривошипно-шатунным механизмом через ползун – гладкий стальной стержень, скользящий в обойме с бронзовыми или баббитовыми вкладышами (именно такой показан на рис. выше с компоновочной схемой пилорамы). В прежние времена умельцы вместо пильной шины ставили полотна столярных лучковых пил; они и вдоль пилят, а купить их можно было почти в любом инструментальном магазине. Натяжение полотна на обратном ходу в таком случае обеспечивает достаточно сильная возвратная пружина.

Достоинство возвратно-поступательной пильной шины – гладкий чистый рез шириной не более 3 мм, т.е. малый отход материала. Ресурс весьма солидный, не меньше, чем у пильного диска, см. далее. Но и недостатков уйма:

• Низкая производительность: если подача каретки на обратном ходу пилы превысит 1/3 высоты зуба, т.е. 4 мм, пила застревает.
• Распилить бревно диаметром более 300-320 мм невозможно – полотно сразу вязнет и сминается.
• Сырое невыдержанное дерево не берет, тоже сразу вязнет и ломается.
• Очень часто застревает на сучках и свилях.
• При недостаточном натяжении на обратном ходу рез резко ухудшается – становится широким и рваным.
• То же – при избыточно сильной возвратной пружине.

В профессиональной лесопереработке возвратно-поступательные пильные шины вышли из употребления к концу XIX в., а у любителей – с появлением в быту бензопил.

Дисковая

Пильный диск от циркулярной пилы в пилораму не подойдет: он изготовлен из стали худшего качества, чем требуется в данном случае. На распиловке сырых бревен материал диска от циркулярки скоро самоотпустится вследствие нагрева, диск быстро выйдет из строя или его вовсе разнесет. Поэтому пильный диск для пилорамы удовольствие не из дешевых. В отдельных источниках можно встретить советы: мол, вырежьте из оцинковки (!) или дюраля (!!!) кругляш, закрепите на нем 2-4 зуба, и пилите. Судя по тому, что авторы публикаций такого рода, похоже, живы и не изувечены, сами они так не делали и понятия не имеют, что из этого может выйти.

Дисковая распиловка древесины широко распространена в профессиональной деревообработке, т.к. позволяет в один проход вырезать из лесины сразу несколько штук мерного пиломатериала; для этого используются угловые и многодисковые пильные каретки (врезка вверху слева на рис.). Однако промышленная дисковая пилорама – сложное сооружение, см. рис., по теме «своими руками» никак не проходящее.

Устройство промышленной дисковой пилорамы

Любителю, если он разживется диском для пилорамы (диаметр от 600 мм, профиль зубьев такой же, как у продольной пилы, см. выше) нужно иметь в виду такие его достоинства и недостатки:

• Большой ресурс – до 5000 час и более полный; до 1500-2000 час между переточками зубьев.
• Для заточки обязательно нужен заточной станок, вручную никак не получится.
• Рез – не очень ровный шириной 3-5 мм, т.е. отход материала до 10-12% по объему. Диск «чистый рез», дающий отход 2-5%, стоит в 3-10 раз дороже простого.
• Пилить можно без техперерывов всю 6 час. смену; производительность максимальная в данном классе устройств.
• Высокое энергопотребление, т.к. диск трется о дерево и в вертикальном, и в горизонтальном в запиле боковой поверхностью большой площади. Чтобы получить требуемую мощность привода в кВт, диаметр бревна в дм умножаем на 1,7.
• Качество и состояние обрабатываемой на производительность пилорамы практически не влияют.
• Диском диаметром 800 мм можно распилить бревно диаметром до 350 мм.
• Диски большего диаметра в любительских конструкциях очень опасны, т.к. требуют во избежание биений высокоточного привода.
• Привод – только электрический, т.к. диск на холостом ходу должен вращаться абсолютно плавно. В дереве ему и так дерготни хоть отбавляй.

В целом же дисковая пилорама своими руками точно не вариант. Рассмотрим чертежи на рис. ниже. Первое, что бросается в глаза слева – каретка на катках в рельсах из швеллера. Это не рельсовый путь из фрезерованных профилей: перекос катков на 1-2 мм при перемещении каретки неизбежен. Следствие – перекос диска на 6 мм и более. Тут же – его застревание в дереве. Учитывая массу диска, скорость его вращения и момент инерции, возникновение аварийной и чрезвычайно травмоопасной ситуации неизбежно.

Чертежи самодельных дисковых пилорам

Далее, нижний край диска должен входить в паз лафета бревна, иначе он не допилит его до конца. И вот, отпилили мы первую горбушку. Что дальше? По идее, пазов в лафете нужно несколько согласно толщины получаемых досок. После каждого запила либо каретка приподнимается, подается вперед и вновь опускается в рабочее положение, либо лафет с бревном нужно двигать под нее аналогично. Вы представляете себе такую конструкцию, выполненную в домашних условиях? Не надо, голова сильно заболит.

А если попросту? Просто передвинуть бревно на лафете? Нет, не просто. Его нужно снова уложить так, чтобы следующий запил прошел точно параллельно предыдущему. А на лафете не палочка, там здоровенный тяжеленный чурбак.

Ну, допустим семья/персонал у нас богатырские, бревна ворочать нам нипочем, а потери производительности из-за этого приемлемы. Тогда смотрим, что там отмечено красным на чертеже справа на рис. Да, это держатель бревна. Без него оно или скатится с лафета, или опрокинется, когда отпилены 2-3 плахи (необрезные доски во всю лесину под роспуск на мерные доски). Держатель приходится на самую середину бревна. Пилить по нему нельзя. Итого, самая ценная, широкая, крепкая и равномернее всего усыхающая сердцевинная плаха скорее всего пойдет в отход, т.к. вследствие перекладываний бревна получится недопустимо сходящейся на клин по толщине.

Примечание: любительская однодисковая пилорама на горизонтальный запил ничуть не удобнее и не производительнее вертикальной, но конструктивно много сложнее и опаснее.

Итак, дисковая пилорама для изготовления своими руками вариант в одном-единственном случае: если вы придумали ее усовершенствование в ранге коммерчески перспективного изобретения и вам нужно проверить идею в железе, чтобы подать заявку на патент. Во всех прочих – не надо.

Пила-лента

Ленточная пилорама относится к числу изобретений, дающих значимый результат тривиальными техническими решениями. Возратно-поступательная продольная пила обладает массой достоинств, а ее недостатки обусловлены более всего наличием обратного хода. Значит, нужно от него избавиться, чтобы получилось пильное полотно непрерывного действия. В результате эксплуатационные свойства ленточной пилорамы существенно отличаются от таковых прототипа и станков аналогичного назначения:

1. Производительность – до средней, 2-3 куб. м древесины в смену.
2. Пилит как выдержанный, так и сырой свежерубленый кругляк.
3. Чистота реза такая же высокая, как у продольного пильного полотна, а отход материала такой же низкий.
4. Точность реза такая же высокая, как у дисковой пилорамы, при условии равномерного оптимального натяжения пильной ленты.
5. Распиловка бревна сразу на штуки мерных материалов невозможна.
6. Энергопотребление на 1 куб. м дерева в 1,2-1,5 раза ниже, чем у дисковой пилорамы.
7. Во избежание самоотпуска материала ленты необходимы техперерывы в работе: после каждого запила на 5-10 мин; после распиловки 0,5 куб. м (2 бревна диаметром 0,3 м и 6 м длиной) – 10-15 мин; спустя 2 часа работы – полчаса-час; от 6-часовой смены до след. такой же – не менее 2 час.
8. Полный ресурс рабочего органа (ленты) – 100-500 час; перезаточка невозможна.
9. Стоимость ленты в пересчете на час работы много меньше, чем простого пильного диска.
10. Стоимость всего станка в несколько раз меньше, чем дискового с угловой кареткой на один отпил.
11. Привод – электрический, т.к. плавность холостого хода ленты нужна такая же высокая, как для диска.

Вследствие этих особенностей ленточная пилорама находит самое широкое применение в малых лесопилках. По большинству объявлений: «Принимаем кргуляк/бревно в распиловку» работают именно ленточные пилорамы. В России ленточные пилорамы выпускаются в достаточно широком ассортименте («Тайга» и др.).

Простейший способ сделать продольную пилу – свернуть ее полотно в кольцо и посадить его на шкивы, поз. 1 на след. рис.. Для исключения травматизма нерабочей ветвью полотна на рабочий орган надевается защитный кожух. Делать пилораму с лентой без него (поз. 2) крайне опасно!

Фабричная и самодельные ленточные пилорамы

Второй камень преткновения для самодельщиков здесь – шкивы ленты. У фирменных профиль боковой поверхности (рабочей) специальный чуть выпуклый. С цилиндрического шкива лента сползает; реборды (закраины) не помогают. Некоторые умельцы от этого наклоняют весь пилящий узел вверх на 1-3 градуса. Однако, чуть натяжение ленты ослабнет (что возможно на протяжении одного реза), лента слетит сверху; без защитного кожуха это еще более опасно, чем сползание внизу.

Умельцы посообразительнее нашли выход: ленту надевают на колеса от машин и мотоциклов с шинами, поз. 3 на рис. и рис. в начале. Их профиль почти точно соответствует необходимому, а упругость туго надутых камер обеспечивает оптимальное натяжение ленты по крайней мере на распил целого бревна. Кроме того, если пилятся тонкие достаточно качественные материалы, то можно обойтись простейшим фрикционным приводом, тоже поз. 3 рис. справа. Упрощается и изготовление станка, т.к. авто-мото колеса уже достаточно сбалансированы, см. видео:

Видео: ленточная пилорама своими руками

Передача на пилу

При распиловке сырых необработанных бревен и суковатой/свилеватой и вязкой мелкослойной древесины камнем преткновения оказывается и передача с привода на ленту (главная). Механическая характеристика ременной слишком мягкая: ремень упруг и может проскальзывать. Зубчатой, наоборот, слишком жесткая: на миг перед заклиниванием шестерни дают резкий сильный рывок. В том и другом случае весьма вероятно увязание ленты в дереве и ее смятие, что немедленно создает опасную ситуацию.

Наилучшая главная передача для ленточной пилорамы – цепная. Холостой ход ленты она обеспечивает почти такой же плавный, как ременная. А при распиловке «плохого» дерева собственная инерция цепи дергает ленту мелкими частыми рывками, и неоднородности древесины успешно преодолеваются. Это же свойство цепной передачи используется, напр. в винтовых дровоколах.

Цепь вместо ленты

Рабочий орган цепной пилорамы – цепь с пильными зубьями, растянутая на роликах. Ее эксплуатационная прочность, ресурс и надежность (не склонная к застреванию на дефектах дерева) в несколько раз больше, чем ленты, а стоимость в расчете на длину реза до износа ниже. Пильная цепь подлежит перезаточке (нужен заточной станок!) и техперерывов в работе в течение смены не требует. Привод возможен энергонезависимый от 1-2 цилиндрового 2-тактного ДВС: пильная цепь сама по себе гасит его вибрации. По безопасности цепная пилорама наилучшая в данном сегменте производственного оборудования.

Недостатки, во-первых, повышенное сравнительно с ленточной энергопотребление – кожух цепи трется о дерево, хотя и не так сильно, как диск. Второе – широкий (4-6 мм и более) довольно-таки рваный рез: пиломатериалы из цепной пилорамы нуждаются в ошкуривании (поэтому в не нередко встраивают плоскошлифовальный станок – гриндер) или пойдут в продажу вторым сортом. Следствие: повышенный отход материала, до 15% по объему. Третий – на пильную цепь в непрерывной работе необходимо подавать СОЖ (смазочно-охлаждающую жидкость, эмульсию), см. рис. Четвертый – большой техперерыв между сменами для самовосстановления свойств цепи: не менее 10 час. И, наконец, высокая трудоемкость обслуживания: перезаточка и/или замена зубьев цепи требуются каждые 10-50 час работы, а возни с ними – мама, не горюй!

Внешний вид и устройство цепной пилорамы с электроприводом

Вследствие указанных обстоятельств цепные пилорамы используются преим. для первичной распиловке леса на биржах и в местах заготовки. В последнем случае решающую роль играет энергонезависимость станка с ДВС: его привозят на грузовике или тракторе, распускают лесины на плахи и их увозят. В отдаленных регионах РФ и Канады потери древесины при этом часто с избытком компенсируются экономией на перевозках кругляка лесовозами. Но на пользу лесу как живому сообществу такой подход, конечно, никак не идет. И от излишней вырубки, и от засорения опилками.

Шина новая

Пильная шина непрерывного действия это консольная цепная пила, т.е. не требующая натяжения на дальнем от привода конце; в подаче СОЖ также не нуждается. Узнаете? Это «полотно» бензопилы. Применение современных материалов и непрерывное совершенствование конструкции позволило создать бензопилы, по всем параметрам пригодные для бытового применения. Станковая пилорама из бензопилы в домашних условиях также изготавливается много проще, чем любая другая; чертежи станины с рельсами и держателем бревна можно взять по ссылке, а каретки под бытовую бензопилу здесь. Ее эксплуатационные качества и особенности (кроме ресурса) будут прим. такими же, как у цепной пилорамы. Переналадка с горизонтального не вертикальный рез осуществляется просто перестановкой каретки. Но учтите:

• Ресурс мотора пилы сократится прим. вдвое.
• Полный ресурс «полотна» лучших моделей составит не более 20-30 час, а дешевых – 10-12 час.
• Каждые 2-3 часа понадобится перезаточка, а каждые 4-6 час замена зубьев (если она возможна у данного образца).
• Совокупное время работы в течение дня – 2-3 час.
• Техперерыв до след смены – от 12 час.
• Пила должна быть рассчитана и на поперечный, и на продольный рез.

Последнее обстоятельство, как сказал бы товарищ Сухов, дело тонкое. У моделей ведущих производителей (Stihl, напр.) оба реза предусмотрены по умолчанию, но ресурс на продольный дается для штатного режима пользования: 15 мин работы, полчаса отдыха. В пилораме выдержать его невозможно, т.к. останавливать каретку пока ведется запил нельзя. Ресурс пильной шины при этом сокращается вдвое-втрое. У «альтернативных» производителей чаще всего наоборот: пила по умолчанию только поперечная. Если же в руководстве пользователя сказано «поперечный и продольный», «также и продольный» и т.п., то ресурс на продольный рез не оговаривается. Имейте в виду.

Для пилорам выпускаются особые пильные шины непрерывного действия. За счет отказа от поперечного реза их вынос (длина) больше, до 1000-1200 мм, рез тоньше (3-4 мм) и чище; фактически такой же, как у ленточной пилы. Ресурс и режим использования – как у пильной цепи. Пилорама с шиной может быть обычной конструкции (слева на рис.), но в разрезе самодельных гораздо больший интерес представляет шинная пилорама типа Логосоль, центр-справа на рис. Пружинные кантовые опоры удерживают бревно от скатывания. Элеваторы регулируются раздельно, что позволяет выравнивать бревно по горизонтали.

Устройство шинных пилорам разных типов

История Логосоля интересна и неразрывно связана с нашей. В СССР с 30-х экспорт необработанной древесины строго регламентировался и производился крупными партиями по налаженным каналам. После его распада бывшие союзные республики, обладающие лесными запасами, буквально завалили Европу дешевым кругляком нормами хоть от бревнышка. В ЕС основные собственные лесозаготовки ведутся в Германии и Швейцарии в Альпах. Толковых мастеров по дереву там и там хватает, и они привычны работать на остром дефиците сырья. При тамошних ценах на строевой лес подсчет дохода от закупки диких лесин и распиловки на доску-брус у себя во дворе давал результаты, от которых глаза но лоб лезли. Плюс – от опилок нет головной боли с утилизацией, но есть весомая дополнительная выгода от их продажи. Вот тогда-то швейцарец Бенгт-Улоф Бюстрём и придумал пилораму, которую назвал Logosol. Его изюминка – замена технологически сложного рельсового пути гладкой направляющей, по которому каретку передвигают вручную с прижимом. Это требует большего труда и некоторого навыка, но конструкция пилорамы много упрощается, а ее стоимость падает в разы. Любители разработали много модификаций безусловно удачной разработки Бюстрёма. Их чертежи Логосолей и узлов к ним можно открыто взять отсюда: http://www.logosol.su/files.htm. А как сделать пилораму Логосоль своими руками см. видео:

Видео: мобильно-стационарная Логосоль “Теря” своими руками

Появление Логосоля – непосредственная причина разработки и пильных шин для пилорам. В продаже имеются их модели, сопрягаемые с бытовыми бензопилами: снимаем штатное полотно, ставим шину. Таким образом решилось и дело со стоимостью и трудоемкостью привода: бензопила на хозяйстве и так вещь нужная.

Мини

Дальнейшее развитие идеи Логосоля – мини пилорама без станины, направляющей и рельсов, см. рис. справа. Вместо направляющей используется существующий спил; при аккуратной ручной распиловке ее точность в пределах бревна выдерживается. На каретке в таком случае остается кроме шины и привода только опорная площадка и рукояти для удержания и перемещения.

Пионерный запил делается по шаблону (ровная доска, вверху справа на рис.), швеллер, рама из уголка и т.п., длиной больше бревна. Последующие горизонтальные – по предыдущему, в центре справа. Если необходим вертикальный запил, подкладывают швеллер (внизу справа), т.к. в данном случае нужна ровная боковая опорная поверхность. Однако все это не устраняет последних проблем: установки бревна на лафет, его выравнивания и удержания.

Мини-пилорама без станины и порядок пользования ею

Лафет, захваты, зажимы

Осталась такая проблема, как станина с дополнительным узлами. Та, что на поз. 1 рис. слева далеко не оптимум. Для одноразовой распиловки на самострой она слишком сложна и дорога. Для длительного регулярного использования тоже не годится: даже если несущая рама из 200-мм швеллера, на первом-втором десятке бревен на просядет, что означает полную непригодность станка. Стационарную пилораму нужно делать с раздельными бетонированным рельсовым путем и лафетом для бревна (поз. 2; на технике безопасности в данном случае не будем заостряться – тема этой статьи другая).

Нерациональная и рациональная конструкции станины, лафета и захватов бревна самодельной пилорамы

Следующие задачи – выравнивание и удержание бревна. В промышленной деревообработке для этого используются гидравлические домкраты в крючьями. Бревно вывешивается на тельфере, опускается на лафет без касания, домкраты включаются и крепко хватают его. В автоматизированных лафетах бревно кладут на него и гидравлика по сигналам датчиков сразу выравнивает лесину.

В любительских условиях первое осуществимо малореально; второе никак не осуществимо. Во многих самодельных пилорамах захваты бревна делают так, как показано на рис. ниже. Бревно вывешивают на автодомкратах (см. далее), подводят к нему крючья, скользящие по направляющей (труба, толстый прут). Крючья подбивают молотком по принципу «легонько постукивая кувалдой», они заклиниваются на направляющих и держат бревно.

Ненадежный и неудобный способ крепления бревна на лафете пилорамы

Во-первых, такое крепление просто опасно: от вибраций при распиловке захваты могут расклиниться, а это авария скорее всего с тяжелыми последствиями. Во-вторых, ухватить лесину за самое «донышко» таким способом невозможно. Значит, придется, не допилив до половины, бревно переворачивать. В результате качество распиловки и отход материала получатся как на вертикальной однодисковой пилораме, см. выше.

Лафет

Попробуем выработать техтребования к лафету бревна, пригодному в т.ч. для использования с портативной мини-пилорамой при работе на выезде:

1. материалы – обычный металлопрокат без предварительной отбраковки на ровность;
2. для прочности, надежности и долговечности – сварной;
3. влияние качества сварки и коробления металла от нее на качество распиловки – отсутствует;
4. подготовленная базовая (опорная) поверхность – не требуется;
5. массогабариты – пригоден для перевозки в мини-грузовичке, пикапе и на верхнем багажнике легковушки;
6. максимальная длина обрабатываемого бревна – 6 м;
7. максимальный диаметр его же – до 1 м;
8. выравнивание и вывешивание бревна – любым независимым от лафета способом, см. далее;
9. влияние ровности лафета по горизонту на качество распиловки – нет;
10. надежность удержания самой что ни на есть корявой неокоренной лесины – абсолютная;
11. возможность роспуска напиленных плах на обрезные мерные доски/брусья без переналадки пилорамы – обязательно;
12. безопасность – достаточная для непроизводственных условий, когда доступ на площадку неподготовленных посторонних легко контролируем.

Чертежи лафета бревна для пилорамы, в т.ч. мини, удовлетворяющие указанным условиям, даны на рис. (слева/в центре – вид сверху). Материал – швеллер 120х60, пруток 14 и 16 мм.

Точно под отверстиями М14 в верхней полке швеллера в нижней сверлятся отверстия D15 для прохода хвостовиков крючьев-держателей (справа на рис.). Отверстия М16 в нижней полке (отмечены зеленым) – для резьбовых ножек. Конфигурация в плане и расположение захватов-держателей позволяют надежно удерживать как полномерные бревна, так и короткие чураки. Пользуются данным лафетом так:

• бревно вывешивают и выравнивают на паре автодомкратов. Вариант – одним домкратов поочередно: под поднятый конец подкладывают что-то подходящее, домкрат переставляют и поднимают другой;
• лафет подсовывают под середину бревна уширенной частью к комлю и выравнивают по оси лесины. Если бревно вывешивалось на тельфере, то средняя пара ножек должна прийтись под его центр тяжести;
• крючья-держатели выворачивают до касания бревна так, чтобы их острия смотрели внутрь точно друг на друга. Промашка на один оборот (на шаг резьбы М14) на точность распиловки не влияет;
• бревно опускают на крючья. Если лесина вывешивалась на одном домкрате и подпорке, то сначала отпускают домкрат, а затем одним резким ударом выбивают подпорку;
• для надежности удержания тонкого легкого бревна можно сесть на него и попрыгать;
• пилят бревно любой пилорамой горизонтальными резами. Толщина последнего горбыля в подавляющем большинстве не превысит 40 мм.

Струбцины

Полную функциональность данного лафета обеспечат 2-5 струбцин (почти всегда хватит 3-х) для распиловки плах на мерные пиломатериалы. Конструкция струбцины к лафету бревна ясна из рис. ниже. Крепятся струбцины в болтами в штатные отверстия лафета М14, поэтому их основания и расстояния между осями крепежных отверстий разные: в отличие от крючьев-держателей струбцины не взаимозаменяемы! Под роспуск на доски/брусья сначала распиливают бревна на плахи. Затем плахи сортируют и собирают в пакеты плах подобной друг другу конфигурации. Очередной пакет зажимают струбцинами на лафете и распускают на доски/брусья горизонтальными резами.

Конструкция струбцины для распиловки необрезных плах на доски и брусья горизонтальными резами на пилораме

Итог

Подобьем, как говорится, бабки: какую делать пилораму своими руками и в каких случаях имеет смысл.

Если вы видите круг клиентуры на распиловку и/или усматриваете стабильный доход от сбыта пиломатериалов – ленточную на автомотоколесах. Она прослужит по крайней мере до тех пор, пока не наберется денег на покупку «новой, хорошей» фабричной. Тогда можно будет открыть лесопилку по всей форме и спокойно работать легально. Если же распиловка древесины для вас подсобное занятие, лучше себя покажет пилорама Логосоль – она менее производительна, но конструктивно проще и дешевле, а бензопила к ней и так на хозяйстве пригодится.

Второй случай – разовая распиловка для самостроя. Описанный выше лафет заметно не удорожит и не удлинит строительство, а вместо пилорамы можно сделать каретку к бензопиле для распиловки бревен, см. ролик:

Видео: каретка для продольного распила бревен

Третий вариант – у вас есть возможность заниматься распиловкой лесин на выезде. Тогда, кроме возимого лафета с принадлежностями, вам понадобится более надежная и долговечная портативная шинная мини-пилорама из бензопилы, см. видео напоследок:

Видео: портативная пилорама на базе бензопилы

Содержание

1. Бить или давить?
2. Проще не бывает
3. Когда дров нужно много
4. Когда дров нужно меньше
5. Когда дров нужно немного
6. Когда дрова подспорье
7. Когда дрова нужны иногда
8. Так все таки – делать или покупать?
> Обсуждение

Колоть дрова физически развитому человеку скорее приятно, чем в тягость. И, безусловно, полезно: это занятие гармонично нагружает все группы мышц. Но – что чересчур, то не здраво. Если колка дров изматывает и/или не оставляет сил на прочие домашние дела, то дровокол на хозяйстве, конечно, нужен. Однако выбирать прототип по техническим особенностям известных промышленных изделий в таком случае вряд ли целесообразно хотя бы потому, что разновидностей их конструкций десятки и применение каждой требует мер безопасности, далеко не всегда выполнимых в домашних условиях. Поэтому, чтобы сделать дровокол своими руками, нужно сначала определить, для какой именно цели он нужен:

1. Для регулярной подготовки большого количества дров на отопление большого дома в суровом климате;
2. То же, но дом небольшой и/или расположен в месте с мягкой зимой, т.е. дров требуется немного;
3. Для нерегулярной подготовки дров как дополнительного топлива (напр., к углю) или для обогрева подсобно-хозяйственных помещений;
4. Для эпизодической подготовки дров для декоративных теплотехнических приборов (напр. камина) или на обогрев зимней дачи выходного дня.

Бить или давить?

Расщепление чураков считается опасным производственным процессом: вывернувшаяся из станка болванка способна расплющить человека, а отлетевшая щепа пронзить его насквозь. Совершенно исключить нештатные ситуации при колке дикой древесины невозможно – она в этом отношении материал далеко не полностью предсказуемый. Как следствие, кое-какие виды технической классификации устройств для расщепления сырой древесины нужно иметь в виду, чтобы сделать дровокол, достаточно безопасный в быту. А именно – ударного он действия или нажимного:

• Механизированные расщепители ударного действия с промежуточным накопителем энергии – высокоэффективны, экономичны, почти полностью избавляют оператора от мускульных усилий, но конструктивно сложны и в работе наиболее опасны. Справляются с любыми чураками, в т.ч. с комлевыми кряжами вяза и лиственницы.
• То же, ручные без механического энергоаккумулятора – энергонезависимы, дешевы, конструктивно просты. Могут использоваться в нажимном режиме и таким образом раскалывать свилеватые и суковатые чураки до 25-30 см длиной. Мускульных усилий требуют меньше, а безопасность работы выше, чем при ручной колке колуном на плахе. Малопроизводительны; пригодны для нерегулярной и эпизодической подготовки дров.
• Нажимные расщепители с приводом от ДВС или электромотора – достаточно дороги (см. далее). Также почти полностью исключают мускульные усилия оператора. Производительность достаточна регулярного снабжения дровами дома до 200-300 кв. м зимой с морозами до –40 и ниже. Безопасность достижима максимально возможная для данного класса устройств. Недостатки – сложность конструкции и довольно большое энергопотребление в виде электричества или жидкого топлива.

Примечание: чурак (лесотехнический термин) – необработанная лесина без комля и кроны или часть ее. Употребление разговорных синонимов чурбак, чурбан и чурка безусловно правомерно, если нет разночтений по контексту.

Почему – не бить

В механических ударных дровоколах относительно слабый движок через гидромуфту раскручивает маховик. Таким образом, мотор работает практически все время на оптимальных оборотах и потребляет минимум топлива/электричества. Затем с маховиком вводится в зацепление (гидравлическое или фрикционное) кривошип с толкателем, подающий чурак на нож-колун. Сила удара колоссальна: в маховик диаметром 60-80 см может быть «накачано» энергии больше, чем ее в 100 кг авиабомбе. Чурак фактически не колется, а режется ножом несмотря ни на какие дефекты дерева.

За рубежом, где энергоносители и качественная прямослойная древесина дороги, бытовые механоударные дровоколы выпускаются и пользуются спросом, см. фото в начале. Импорта таких устройств в РФ нет, а промышленные дорабатывают свой ресурс и аналоги на замену им не разрабатываются. Причина – крайне опасны. Современные композитные супермаховики не разрываются, но остановить толчок от маховика и тем самым предотвратить развитие нештатной ситуации в угрожающую и опасную невозможно. Поэтому далее в статье механоударные дровоколы с накоплением энергии не рассматриваются.

Проще не бывает

Простейший энергонезависимый ручной дровокол это не что иное как топор-колун. Если пользоваться им понемногу, но регулярно, чтобы выработались навык и глазомер, то он даже безопаснее механических и механизированных и производительнее первых. При условии, что конфигурация колуна и топорища оптимальны и согласованы.

Топор-колун прошел длительную эволюцию и продолжает совершенствоваться. Справа на рис. дан чертеж колуна Стрела, приспособленного для ручной колки суковатых и свилеватых кряжей; слева – топорища для него (колун на нем крепится клином). С топорищем как хотите, нравится вам махать топором или нет, а вот самый колун нам еще очень пригодится, см. далее.

Чертежи колуна для дров Стрела и топорища к нему

Но и чего не надо

Опасный способ ручной колки дров

В интернете уже несколько лет гуляет находка некоего финского фермера: колоть чураки на дрова в автошине, см. рис. справа. Чем хорошо то, что расколотая чурка не развалится, а останется торчать в обечайке, непонятно. Зато понятно другое. Если при обычной колке дров промазать колуном вместо чурака по плахе, топорище больно отдаст в руки. Можно даже не удержаться на ногах и ушибиться. Но если промахнуться тем же колуном по резине, можно обухом получить по лбу. Так что не надо. Шина-дровокол курьез, но никак не полезный.

Когда дров нужно много

Для массовой подготовки дров применяются дровоколы нажимного типа с гидравлическим или механическим реечным толкателем и неподвижным рабочим органом – колуном. Толкатель пихает чурак на колун, который и раскалывает его на 2, 4 или 8 сегментов, пригодных для загрузки в топку печи. В том и другом случае скорость подачи чурака на колун определяется более всего свойствами древесины и составляет 4-5 см/с. Чтобы на обратном ходу толкателя движок не «рвал обороты» и не потреблял слишком много топлива/электричества, скорость обратного хода берут 7-7,5 см/с. В таком случае за утро можно заготовить до полутонны и более дров.

Примечание: не колите на сегменты сырые свежерубленые чураки. Год они должны сохнуть с торцов в отдельной секции поленницы или дровяника. Если наколоть на дрова еще сочащиеся соком чурки, то дерево в процессе дальнейшей сушки потеряет до 15-20% теплотворной способности. А вы – соотв. денег на топливо.

Еще о безопасности

Самодельный дровокол может быть выполнен аналогично фабричным с горизонтальной или вертикальной подачей чурака, см. рис.:

Дровоколы с горизонтальной и вертикальной подачей деревянного чурбака

Дровоколы вертикального типа компактнее и позволяют применить более прочную П-образную станину. Однако вероятность выброса из вертикального дровокола чурака косослойного, суковатого, свилеватого, кривого и/или с непараллельными спилами либо его фрагментов много больше, чем из горизонтального; боковые лапы тут, как говорится, для спокойствия души. Кроме того, оператор горизонтального дровокола нормально находится вне зоны разлета частей чурака в нештатной ситуации; поражен он может быть только рикошетом. У вертикального дровокола зона разлета обломков практически круговая и люди вокруг него поражаются ими напрямую с полной силой. Поэтому своими руками из случайных подручных материалов лучше делать дровокол горизонтальный, а вертикальный только тогда, когда подходящего места очень мало. Типичный случай – стационарный дровокол с электроприводом. Оставлять его под открытым небом нельзя по требованиям безопасности, а вертикальный можно поставить в дровяном сарае.

Гидравлический

Гидравлический дровокол в данном сегменте наиболее экономичен и производителен. Определяется это внешней характеристикой гидропривода, см. далее, и тем, что мотор привода гидронасоса работает в стабильном режиме. Схема устройства, внешний вид и схема гидропривода с одним насосом показаны на рис.: мотор привода вращает гидронасос, тот нагнетает масло из бака в систему, а распределитель подает его в полости гидроцилиндра прямого и обратного хода.

Схема устройства гидравлического дровокола

Существенный недостаток – владельцу-оператору нужно иметь навыки работы с гидросистемами и их обслуживания. Менее существенный – необходимость периодической замены масла, которое денег стоит. Еще недостаток (в данном случае небольшой) – мощность мотора отбирается и на прямом, и на обратном ходу, поэтому при наличии комплектующих (см. далее) умельцы иногда делают гидросистемы с 2-мя насосами для прямого и, маломощного, для обратного хода, см. ролик:

Видео: самодельный гидравлический дровокол

Примечание: своими руками вполне возможно сделать и гидравлический дровокол вертикального типа, см. видео ниже:

Видео: гидравлический дровокол вертикального типа

Безопасность гидродровокола средняя: возвратной пружины нет, и время переключения на обратный ход довольно велико – порядка 0,5 с у лучших фирменных конструкций. За этот промежуток «вредный» чурак может успеть лопнуть и разлететься, даже если оператор опытен и реакция его мгновенна.

Делать или покупать?

Гидравлический дровокол с дополнительными функциями

Первое, что нужно решить, если гидродровокол вам уже приглянулся – а не лучше ли купить готовый с гарантией? Хороший агрегат на дизтопливе для двойного расщепа прямослойных чураков до 20 см диаметром можно найти за сумму до 20 тыс. руб. Устройство для колки чурок до 30 см с отдельными сучками и свилями на 4 сегмента (что оптимально для печи) с регулировкой высоты колуна и автосвалом поленьев (см. рис. справа) обойдется до 25-27 тыс. руб. За высокопроизводительный дровокол для расщепа на 8 сегментов суковатых и свилеватых кряжей до 60 см диаметром придется выложить более 100-120 тыс. руб.

В то же время комплект узлов вразброс для самодельного гидродровокола стоить будет не менее 60 тыс. руб. Даже если у вас в сарае валяются части старой гидросистемы, это не выход. Во-первых, изношенные узлы гидросистем мало ремонтопригодны. Во-вторых, гидроцилиндры спецтехники рассчитаны на большую скорость подачи, чем оптимальная для колки дров. Соответственно, насос придется поставить избыточно производительный, а мотор для его привода заведомо более мощный. В итоге либо расход топлива окажется существенно больше, либо упор слабее, чем у заводского прототипа.

Если все же делать

Допустим, в вашем хламе есть или можно купить по дешевке узлы гидросистемы от мини-экскаватора или другой мини-спецтехники (эти как раз подойдут). В таком случае гидроцилиндр подбирают (или определяют производительность дровокола) по усилию расщепа:

• Чурак 20 см напополам – 2 тс прямослойный; 2,7 тс немного суковатый/свилеватый.
• Чурак 25 см – 2,3/2,7 тс соответственно.
• То же, на 4 сегмента – 3/4 тс.
• Чурак 30 см на 4 сегмента – 3,5/4,5 тс.
• То, же на 8 сегментов – 4/5,5 тс.
• Чурак 40 см на 8 сегментов – 5,5 тс /7 тс.

Далее по скорости подачи 4 см/с и объему гидроцилиндра определяют производительность гидронасоса и, по спецификации на гидроцилиндр, подбирают подходящий по давлению. После этого выбирают распределитель. Затем задаются КПД гидросистемы 75% и выбирают приводной мотор нужно мощности с запасом 5-10%. Дополнительно по внешней характеристике приводного мотора смотрят наиболее экономичные его обороты и проверяют, соответствуют ли они таковым насоса. Шланги, вентили и пр. арматура подбираются по рабочему давлению с запасом (для любительской конструкции) не менее 50%.

Колун

Самая ответственная часть самодельного дровокола – его колун. Любители делают его из старых рессор грузовых автомобилей. По качеству материала это лучше не бывает, но рессорные листы немного изогнуты, что уменьшает производительность и увеличивает травмоопасность изделия. Наилучший вариант – верхние 1,5-2,5 см головки старых рельс. Зеки для своих ножей очень ценят еще бандажи ж/д колес и вагонные буфера (они тоже прошли долгий холодный наклеп), но на колун дровокола они меньше подходят по конфигурации.

Неправильная и правильные конструкции колуна дровокола

Взаимное расположение ножей колуна также очень важно. Выступающий вперед горизонтальный нож (слева на рис.) сразу же делает дровокол травмоопасным и, скорее всего, в нем застрянет и тонкий прямослойный сосновый чурак. Встречать чурку должен вертикальный нож, заточенный на прямой (симметричный) клин, поз. 1 в центре. Горизонтальный нож отстоит на 15-20 мм кзади и затачивается на верхний косой клин, поз. 2. Очень полезно снабдить вертикальный нож накалывателем снизу (поз. 3 слева) высотой ок. 30 мм выступающим прим. на 20 мм вперед. Такой колун будет лучше расщеплять корявые чураки, если их класть на ложемент самой ровной стороной вниз. Углы заточки таковы:

• Вертикальный нож для мягкой и/или прямослойной древесины (кроме березы) – 18 градусов (3 толщины ножа).
• То же, для твердой мелкослойной древесины и березы – 15 градусов (3,7 толщины ножа).
• Горизонтальные ножи – 15 градусов.
• Накалыватель – 22-25 градусов (2,5-2,7 толщины ножа).

Реечный

Реечный дровокол дешевле гидравлического: фирменный можно купить за 8-17 тыс. руб. Его устройство показано на рис. – толкатель на зубчатой рейке подается мелкой шестеренкой-трибой (или трайбом). Передаточное отношение от мотора на вал трибы рассчитывается по скорости подачи 4 см/с.

Устройство дровокола с реечным приводом

Своими руками сделать дровокол с реечным приводом также легче – на основу вполне подойдут детали реечного домкрата (можно старые). В эксплуатации реечный дровокол также проще: полностью отпадает уход за гидросистемой. Безопасность его наибольшая: достаточно отпустить рычаг прижимного ролика (или с перепугу бросить его рефлекторно), как возвратная пружина поднимет рейку над трибой и отбросит ее назад.

Главный недостаток реечного дровокола – плохая в данном случае внешняя характеристика (поз. Р на рис. ниже): при приближении скорости подачи к нулевой упор резко растет, а затем также резко падает до нуля. Т.е., если в чураке окажется дефект, в котором колун завязнет, привод сильно рванет (что может вызвать его поломку), а потом усилие трибы будет тратиться на то, чтобы отталкивать от себя рейку, а не толкать ее вперед. Выглядит это так: рычаг подачи (если не отпущен) больно бьется в руке, механизм трещит, дрожит, может и поломаться. Начальный участок внешней характеристики гидропривода мягкий: наибольший упор создается при нулевой скорости подачи. Если гидродровоколу попадется уж очень упрямый чурак, он будет так же упрямо пихать и пихать его на колун; может быть, и расколет.

Внешние характеристики реечного и гидравлического привода дровокола

Первое следствие жесткости начальной ветви внешней характеристики реечного дровокола – нужна большая мощность мотора. Сдвиньте значения усилия расщепа для гидропривода в списке выше на одну позицию, а 40 см чурак и 2/2,7 тс для 20-сантиметрового выкиньте – получите исходные данные для расчета реечного привода; правда, его КПД можно принять 0,85. Второе – внутренним дефектом чурбана, способным затормозить колун, может оказаться и попавшая в расщеп кора. Как следствие, реечный привод пригоден более для малопроизводительных ручных механических дровоколов (см. далее) с адаптивной внешней характеристикой «мотора» – наших мышц.

Примечание: плохая внешняя характеристика реечного привода до некоторой степени может быть улучшена цепной передачей от мотора на ведущий вал, см. далее.

Когда дров нужно меньше

Для расщепа чураков на дрова в более мягком климате или для отопления небольшого строения более всего подходит винтовой дровокол. Его производительность невысока; пользование им требует определенного навыка и достаточно крепких рук. Но, вопреки распространенному мнению, винтовой дровокол мало чувствителен к дефектам чурака, т.к. его рабочий орган колет дерево, ввинчиваясь в него и надпиливая. Вследствие этого винтовой дровокол и экономичен: с мотором на 2,5-3 кВт может колоть чураки до 40 см диаметром и 60 см высотой; с мотором от стиральной машины – более-менее прямослойные диаметром до 20-25 см.

Примечание: винтовые дровоколы с моторами от стиралок делают многие, тем более что и частота вращения подходящая, см. ниже. Но насаживать в таком случае колун прямо на вал двигателя не надо – от боковых усилий не рассчитанный на них корпус мотора скоро поведет или, если он силуминовый, то треснет. Колун надо посадить на ведущий вал в опорах, а его связать с валом двигателя демпфирующей передачей или муфтой, напр. из отрезка дюритового шланга.

Устройство винтового дровокола показано слева на рис. Рабочий орган – конический винт с фасонной упорной левой резьбой; частота вращения 150-1500 об/мин (оптимально 250-400). Почему резьба левая? В основном потому, что большинство людей правши и правая рука у них сильнее; если вы левша, то вам много удобнее и безопаснее будет работать с винтовым колуном правого вращения.

Устройство и принцип действия винтового дровокола

Чурак на винтовой колун подается вертикально, иначе неизбежна ситуация, показанная справа внизу на рис. Чурак обязательно придерживается руками (справа вверху), поэтому винтовой дровокол приспособление потенциально опасное. Правая рука, более сильная и ловкая (у левшей – левая) удерживает остаток чурака от подтягивания колуном под себя (важен в этом отношении и клиновый упор, см. ниже), что неизбежно вызывает неустранимую поломку механизма и почти всегда травму оператора. Поэтому откалывать поленья нужно от той части чурбака, что под левой рукой (правой у левшей), и следить, чтобы под правой (левой) не оставалось слишком мало. Если колун наткнется в массе древесины на вязкое место (сучок, свиль), он может как бы намотать на себя чурак сверху и выгнуться вниз; предотвращает подобную ситуацию клиновый упор под колуном.

Особенности конструкции

Безопасность, производительность и удобство пользования винтовым дровоколом с одни и тем же мотором сильно зависят от рациональной конструкции и ее правильного исполнения таких узлов конструкции, как клиновый упор, приводной механизм, ведущего вала и его опоры. На экономичность винтового дровокола более влияет конфигурация колуна.

Упор

Клиновый упор критический элемент всей конструкции. Его отсутствие или неправильное выполнение не только делает дровокол опасным, но также снижает его производительность, надежность и возможности: чураки дровокол с неправильным упором берет меньшие, медленнее, а сам быстрее изнашивается и чаще ломается.

Оставлять колун высоко висячим без нижнего упора, да еще и с ведущим валом, держащимся только в подшипниках (слева на рис.) – грубейшая ошибка. Возможностей подтянуть под себя деревяшку и самому выдраться из слабых опор вместе с согнувшимся валом здесь у колуна хоть отбавляй, а расщепить чурак, вгрызаясь в него высоко над нижним спилом, трудно. Но простая стальная пластина вместо упора (в центре) ничуть не лучше: при тех боковых усилиях, что возникают при колке, тут все равно, 4 мм сталь или картон.

Неправильные и правильная конструкция клинового упора винтового дровокола

Правильный клиновый упор винтового дровокола – массивный цельнометаллический, надежно прикрепленный к прочной станине, справа. Длина упора такая, чтобы свободен был носик колуна на 1/3-1/2 длины резьбовой части. Ширина упора на всем его протяжении равна диаметру колуна в данном сечении минус 3-4 высоты резьбы, см. далее. Зазор между упором и хвостовиком колуна не более 1,2-2 мм; лучше, если сможете сделать зазор 0,5-0,7 мм; пусть в работе колун сначала чуть-чуть трется об упор, ничего страшного, зато прослужит долго и надежно. Высота упора прим. 2/3 диаметра хвостовика колуна; для 75-мм в пределах 50-60 мм.

Суть действия такого упора в том, что прихват и подтягивание чурака в начале рабочего хода легко парируются руками. Когда колун достаточно ввинтится в дерево, прихваченный чурак рукой уже не удержишь. Но в таком случае подтянутая часть низом ударится о боковину упора; возможно, отщепится и отлетит. Прихват за часть чурака под правой рукой ослабнет и не вывернет колун вверх, а прихват за левую часть прижмет его к упору. Если привод и обойма ведущего вала сделаны правильно, механизм остановится и ситуация не разовьется до угрожающей.

Привод

У внешней характеристики винтового дровокола есть неприятная особенность, аналогичная таковой реечного – нулевой ход по резьбе при нулевом вращении. Только здесь не рейка отталкивается трибой, а колун тянет чурак под себя. В то же время, если колун наткнется на вязкую препону в дереве, в большинстве случаев ему достаточно прорваться вначале, потом он пойдет пилить сучок или свиль, хотя и медленнее. Помочь в данном случае может инерция привода: на мгновение дровокол как бы превращается в механоударный.

Варианты выполнения привода винтового дровокола

Инерцию на вращение обеспечивает ременная передача с достаточно массивным ведомым шкивом, слева на рис., но без дополнительных предохранительных элементов (см. ниже) это решение сомнительное: если «затык» не сорван, а шкив-маховик тяжелый, то весь механизм может поломаться и возникнет опасная ситуация. Гораздо лучше в этом отношении цепная передача, справа на рис. Цепь сама тяжелая, а из-за люфта в сочленениях ее звеньев один сильный достаточно продолжительный рывок разбивается на ряд резких частых, и колун легче преодолевает «затык». Сравните: как лучше вбить гвоздь в стену, не согнув – лупануть раз наотмашь или частыми мелкими ударами?

Опора ведущего вала

Инертность цепи все же невелика и, если колоть приходится корявые чурки, желательно все же снабдить дровокол накопителем механической энергии в виде массивного ведомого шкива ременной передачи. Безопасность устройства тогда обеспечивается введением в опорную конструкцию вала заведомо слабого звена.

Сборочный чертеж опорной конструкции ведущего вала винтового дровокола

Пример такого решения дан на рис. справа. Слабое звено здесь пара шплинт – шплинт-гайка (поз. 1 и 2). Дополнительно – фрикционное сцепление шкива 5 через толстую шайбу 3. Ведущий вал 10 простой конфигурации, и обычные шарикоподшипники 4 (лучше все же самоустанавливающиеся) фиксируются стаканами-проставками 6 и 8 между цапфами подшипников и цапфой заднего и шкивом. Крышки 7 запрессовываются в корпус 8, и весь опорный узел крепится к станине любым удобным способом.

Шплинт-гайка шплинтуется не полностью; хватит 1-2 шплинтов (подбирается опытом). Гайка обычная правая. Если рывок маховика не помог колуну преодолеть затор, шплинт срезается, гайка развинчивается и колун останавливается. Оператор выражается, как умеет, но ничего страшного не случилось, а поломка легко устранима.

Винт-морковка

Так называют рабочий орган винтового дровокола за внешнее сходство с корнеплодом. Дровокольная морковка в работе также и пилит дерево, поэтому колка дров винтом дает довольно много опилок, см. рис.. Если сарай или птичник отапливаются печкой на опилках (бубафоней и т.п., это может быть и кстати. Но вообще-то пускать за сезон до 10-12% топлива в труху нежелательно. Помочь делу в данном случае может изменение профиля резьбы винтового колуна.

Образование опилок при колке дров винтовым дровоколом

Чертежи 2-х вариантов колуна-морковки для винтового дровокола даны на след. рис; посадочные размеры одинаковы, под хвостовик ведущего вала на чертеже выше.

Чертежи винтовых колунов для винтового дровокола

Слева обычная конструкция с резьбой пилообразного профиля: опилок и мелкой щепы дает довольно много, дефекты дерева преодолевает неважно, в плотной мелкослойной древесине нередко вязнет. Справа – винтовой колун со специально профилированной резьбой, мало пилящий дерево, но хорошо преодолевающий его дефекты. Кроме того, специальная профилировка резьбы позволила увеличить угол при вершине конуса с 19,85 до 26 градусов. Рабочий орган стал короче; следовательно, один и тот же чурак расщепит быстрее. Кроме того, спецрезьба слабее цепляется за дерево и работать с таким колуном безопаснее. Для нарезки специальной резьбы понадобится фасонный резец, но и тот, и другой винтовой колун можно выточить своими руками на настольном токарном станке, см. видео:

Видео: изготовление “морковки” для дровокола в гараже

Когда дров нужно немного

В южных регионах и/или для обогрева подсобных помещений дров требуется немного. Нормальному мужику наколоть их вручную можно бы играючи, и пусть потом благоверная только попробует не подать стопаря к обеду. Но – проблема: правильный замах. Без него махать колуном выматывает и опасно, а выработать замах для колки дров не проще, чем навыки владения холодным оружием; см. напр., как колет дрова боец в «Семи самураях» Куросавы.

Ручной механический дровокол опять-таки вопреки распространенному убеждению, мало или вовсе не экономит мышечных усилий при колке дров, но позволяет достаточно безопасно производить ее, не владея замахом дровосека. Дополнительное его достоинство – он может работать как в гравитационно-инерционном, так и в нажимном режиме. Последнее позволяет потихоньку-полегоньку, но управляться с самыми упрямыми чураками практически любого диаметра. Главное, чтобы их спилы были параллельны и приблизительно перпендикулярны продольной оси чурбака, иначе работать будет много опаснее.

Устройство дровокола со скользящим колуном

Устройство ручного механического дровокола показано на рис. Плечо рычага берется от 1,5 м; чем больше, тем лучше. Пригруз – смотря по своей силе, 10-50 кг. Если колун закреплен неподвижно, этот дровокол работает только как инерционный: рычаг поднимают за рукоять и с силой опускают на чурак. Если же колун можно перемещать по рычагу, то дровокол может быть и нажимным; плечо рычага при этом удлиняется трубой, надеваемой на рукоять.

В конструкции рычажного ручного дровокола есть ряд существенных нюансов (показано стрелками справа на рис.). Первое – колун. Простой клин из обрезка рельса малоэффективен и вязнет в дереве. Гораздо лучше такой дровокол действует с колуном Стрела (см. выше), тем более что его можно недорого купить готовый. Второе – пружина, она в этой конструкции наиболее травмоопасный элемент. Сила пружины нужна такая, чтобы свободный рычаг с колуном в крайнем дальнем положении удерживался примерно горизонтально. Закреплять пружину на пятках нужно так, чтобы она не сошла с них при полном размахе рычага; лучше все же пропустить в пружину качающуюся направляющуюся.

Устройство ручного механического дровокола

И последнее – если рычажный дровокол не крепится жестко к опорной площади, то его передние ноги нужно сделать длиной не меньше максимального плеча рычага + двойной диаметр наибольшего чурака. Как самому сделать рычажный дровокол с усовершенствованной кинематикой, см. след. видео:

Видео: колун для дров на пружине

Примечание: не стоит делать механический дровокол с колуном, скользящим по опоре, см. рис. справа выше. По обуху колуна нужно лупить кувалдой, и все равно он то и дело заклинивает.

Когда дрова подспорье

Комлевые части лесин и, особенно, пни от корчевки, как известно, дают, сгорая, много тепла. Приобрести их на дрова можно недорого, а в России кое-где и просто за самовывоз: на целлюлозу, волокно для МДФ и техщепу для ОСП, ДСП и ДВП они мало пригодны. Но расколоть такой весь внутри и снаружи корявый чурбак на дрова не так-то просто. Однако для заготовки в домашних условиях небольшого количества дополнительного к основному древесного топлива эта задача, над которой до сих пор бьются специалисты по деревообработке, вполне решаема.

Как? Нужно сделать конусный дровокол: он не расщепляет чурак насильно, а вынуждает его трескаться как ему самому удобнее. Если заготовка не более 60 см диаметром, то получившиеся поленья поместятся в топку печи. Их поперечные размеры не оптимальны для наиболее экономичного сгорания, но и топливо-то бросовое.

Устройство конусного дровокола

Устройство конусного дровокола показано на рис. справа. Диаметр основания конуса – 80-150 мм смотря по наибольшему размеру доступных чураков. Угол при вершине – 15 градусов для мелкослойного и 18 градусов для прямослойного дерева. Прим. на 1/3 высоты конуса от основания он сменяется углом раствора 22 и 25-30 градусов соответсвенно. Домкрат лучше применить реечный. Дело в том, что автодомкрат аварийное приспособление, не рассчитанное на частое регулярное использование. Реечный домкрат упрощать дальше некуда, а вот гидравлический в дровоколе довольно скоро потечет. Для сравнения: штамповочный гидропресс, развивающий такое же усилие это солидное сооружение больше тонны весом.

Еще один нюанс: регулировочный шток конусного колуна лучше сделать и рабочим. Для этого его выполняют из прутка стали Ст45 или более прочной диаметром от 24 мм. Резьбу нарезают трапециевидную (можно использовать детали от негодного магистрального газового или водяного вентиля). Штурвал заменяют рычажным воротом. Тогда вдвоем с помощником возможно будет расщепить самый толстый гнуснейший из гнусных чурак. Рама – швеллеры от 150 мм и трубы от 60х4.

Когда дрова нужны иногда

Т.е., для топки декоративного камина или временного обогрева подручным бросовым топливом; напр. на даче. За рубежом специально на топливо для каминов продаются чураки малоценного мягкого дерева: тополя, осины, ивы и др. А к ним – дровоколы наподобие того, что на поз. 1 рис. ниже. Ядро маркетингового продвижения – гребни на ноже дают сразу и лучину для растопки. Но вообще идея странная: чурак, который можно расколоть несильным ударом топора, ставят в обойму и несколько раз сильно бьют по нему кувалдой. Правда, колка дров наоборот безопаснее. Может быть, там это и актуально. В Америке есть поговорка (в переводе на русский): «Если средний американец, торопясь успеть на работу, не поскользнется и не свернет шею в душе, то он перережет себе горло во время бритья».

Простые дровоколы для подготовки небольшого количества дров

Гораздо удобнее и ничуть не опаснее сабельный дровокол (поз. 2). Он действует согласно известной присказке: лодыря спросили – почему он колет дрова сидя? «А я пробовал лежа – неудобно». Сабельный дровокол можно крепить и с стене, и к полу. Плечо режущего рычага от 0,8 м для мягкого прямослойного дерева; для березы и сосны от 1,2 м.

Расщепить сабельным дровоколом дуб и т.п. или древесину плодовых деревьев уже затруднительно и получается не всегда. Поэтому на даче, посещаемой в холодное время года, не помешает ножной рычажный дровокол (поз. 3): он справляется с чураками любого дерева диаметром до 25-30 см; правда, производительность низкая. В этом дровоколе скользящий упор тянет серьга (показано стрелкой) при нажиме на педаль. Качающийся ложемент поднимают, пока в нем не поместится чурак, затем отпускают и давят на педаль, пока деревяшка не расколется.

Так все таки – делать или покупать?

Тут опять все зависит от того, сколько нужно дров и какого качества чураки. Для большого дома с дровяным отоплением лучше все-таки «своими руками» оставить для прочих надобностей и приобрести гидравлический дровокол на 5 тс или более, способный колоть суковатые чурки – затраты вернутся экономией на топливе, т.к. технически ценная прямослойная древесина дорога. Во всех же прочих описанных выше случаях сделать дровокол своими руками имеет полный смысл.

Содержание

1. Варианты: глобально
2. Батарея и мощность
3. Что будет на выходе?
4. Делаем инвертор сами
> Обсуждение

Инвертор 12V/220V вещь на хозяйстве нужная. Иногда просто необходимая: сеть, допустим, пропала, а телефон разряжен и в холодильнике мясо. Спрос определяет предложение: за готовые модели на 1кВт и более, от которых можно запитывать любые электроприборы, придется выложить где-то от $150. Возможно, более $300. Однако сделать преобразователь напряжения своими руками в наше время дело доступное каждому, кто умеет паять: собрать его из готового набора компонент обойдется втрое-вчетверо дешевле + немного работы и металла из подручного хлама. Если есть зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ), можно уложиться вообще в 300-500 руб. А если имеются еще и начальные радиолюбительские навыки, то, порывшись в загашниках, вполне возможно сделать инвертор 12V DC/220V AC 50Hz на 500-1200 Вт вовсе даром. Рассмотрим возможные варианты.

Варианты: глобально

Преобразователь напряжения 12-220 В для питания нагрузки до 1000 Вт и более в целом можно сделать самостоятельно такими способами (в порядке повышения затрат):

1. Оформить в корпус с теплоотводом готовый блок с Avito, Ebay или AliExpress. Ищется по запросу «inverter 220» или «inverter 12/220»; можно сразу добавить требуемую мощность. Обойдется прим. вдвое дешевле такого же заводского. Электротехнических навыков не нужно, но – см. ниже;
2. Собрать такой же из набора: печатная плата + «россыпь» компонент. Приобретается там же, но к запросу добавляется diy, что значит под самосборку. Цена еще прим. в 1,5 раза ниже. Нужны начальные навыки в радиоэлектронике: умение паять пользоваться мультиметром, знание разводок (распиновок) выводов активных элементов или умение их искать, правил включения в схему полярных компонент (диодов, электролитических конденсаторов) и умение определять, на какой ток какого сечения нужны провода;
3. Приспособить под инвертор компьютерный источник бесперебойного питания (ИБП, UPS). Исправный ИБП б/у без штатной АКБ можно найти за 300-500 руб. Навыков не нужно никаких – к ИБП просто подключается авто АКБ. Но заряжать ее придется отдельно, также см. ниже;
4. Выбрать способ преобразования, схему (см. далее) сообразно своим потребностям и наличию деталей, рассчитать и собрать полностью самостоятельно. Возможно совсем даром, но кроме начальных электронных навыков понадобится умение пользоваться некоторыми специальными измерительными приборами (тоже см. далее) и производить простейшие инженерные расчеты.

Из готового модуля

Способы сборки по пп. 1 и 2 на самом деле не такие уж простые. Корпуса готовых заводских инверторов служат одновременно и теплоотводами для мощных транзисторных ключей внутри. Если брать «полуфабрикат» или «россыпь», то корпуса к ним не будет: при теперешней себестоимости электроники, ручного труда и цветных металлов разница в ценах объясняется как раз отсутствием второго и, возможно, третьего. Т.е., радиатор для мощных ключей придется делать самому или искать готовый алюминиевый. Его толщина в месте установки ключей должна быть от 4 мм, а площади на каждый ключ должно приходиться от 50 кв. см. на каждый кВт отдаваемой мощности; с обдувом от компьютерного вентилятора-кулера на 12 В 110-130 мА – от 30 кв. см*кВт*ключ.

Готовые модули инверторов напряжения 12/220 В

Напр., в наборе (модуле) 2 ключа (их видно, они торчат из платы, см. слева на рис.); модули с ключами на радиаторе (справа на рис.) стоят дороже и рассчитаны на определенную, как правило, не очень большую мощность. Кулера нет, мощность нужна 1,5 кВт. Значит, нужен радиатор от 150 кв. см. Кроме него еще установочные комплекты для ключей: изолирующие теплопроводящие прокладки и фурнитура под крепежные винты – изолирующие чашечки и шайбы. Если модуль с теплозащитой (между ключами будет торчать еще какая-то фитюлька – термодатчик), то немного термопасты для приклеивания его к радиатору. Провода – само собой, см. далее.

Из ИБП (UPS)

Инвертор 12В DC/220 В AC 50 Гц, к которому можно подключать любые приборы в пределах допустимой мощности, делается из компьютерного ИБП совсем просто: штатные провода к «своей» АКБ заменяются длинными с зажимами под клеммы авто АКБ. Сечение проводов рассчитывается исходя из допустимой плотности тока 20-25 А/кв. мм, см. также далее. Но вот из-за нештатной батареи могут возникнуть проблемы – с нею же, а она дороже и нужнее преобразователя.

В ИБП применяются тоже свинцово-кислотные АКБ. Это на сегодня единственно широко доступный вторичный химический источник электропитания, способный регулярно отдавать большие токи (экстратоки), не «убиваясь» полностью за 10-15 циклов заряд-разряд. В авиации используются серебряно-цинковые АКБ, которые еще мощнее, но они чудовищно дороги, в широкий оборот не выпускаются, а их ресурс по бытовым меркам ничтожен – ок. 150 циклов.

Разряд кислотных АКБ четко отслеживается по напряжению на банку, и контроллер ИБП не даст «чужой» батарее разрядиться сверх меры. Но в штатных АКБ ИБП электролит гелевый, а в автоаккумуляторах жидкий. Режимы заряда в том и другом случае существенно отличаются: сквозь гель нельзя пропускать такие токи, как сквозь жидкость, а в жидком электролите при слишком малом токе заряда подвижность ионов будем мала и они не все вернутся на свои места в электродах. В результате ИБП будет хронически недозаряжать авто АКБ, она скоро засульфатируется и придет в полную негодность. Поэтому в комплект к инвертору на ИБП нужно зарядное устройство для аккумуляторов. Сделать его своими руками можно, но это уже другая тема.

Батарея и мощность

От АКБ зависит и пригодность преобразователя для той или иной цели. Повышающий инвертор напряжения не берет энергию для потребителей из «темной материи» Вселенной, черных дыр, духа святого или откуда-то еще просто так. Только – из АКБ. А от нее он возьмет мощность, отдаваемую потребителям, деленную на КПД самого преобразователя.

Если вы увидите на корпусе фирменного инвертора «6800W» или более – верьте глазам своим. Современная электроника позволяет поместить в объеме сигаретной пачки устройства и помощнее. Но, допустим, нам нужна мощность в нагрузке 1000 Вт, а в распоряжении есть обычный автоаккумулятор на 12 В 60 А/ч. Типовое значение КПД инвертора – 0,8. Значит, от батареи он возьмет ок. 100 А. На такой ток нужны и провода сечением от 5 кв. мм (см. выше), но не это тут главное.

Автолюбители знают: гонял стартер 20 мин – покупай новый аккумулятор. Правда, в новых машинах есть ограничители времени его работы, так что, возможно, и не знают. И точно не все знают, что стартер легковушки, раскрутившись, берет ток ок. 75 А (в течение 0,1-0,2 с при запуске – до 600 А). Простейший расчет – и выходит, что, если в инверторе нет автоматики, ограничивающей разряд батареи, то наша за 15 мин сядет полностью. Так что выбирайте или конструируйте свой преобразователь с учетом возможностей наличной АКБ.

Примечание: из этого следует огромное преимущество преобразователей 12/220 в на основе компьютерных ИБП – их контроллер не даст полностью посадить батарею.

Ресурс кислотных АКБ заметно не уменьшается, если они разряжаются 2-х часовым током (12 А для 60 А/ч, 24 А для 120 А/ч и 42 А для 210 А/ч). С учетом КПД преобразования это дает допустимую долговременную мощность нагрузки в прим. 120 Вт, 230 Вт и 400 Вт соотв. Для 10 мин. нагрузки (напр., для запитки электроинструмента) она может быть увеличена в 2,5 раза, но после этого АБК должна отдохнуть не менее 20 мин.

В целом итог получается не совсем уж плохой. Из обычного бытового электроинструмента только болгарка может брать 1000-1300 Вт. Остальные, как правило, обходятся мощностью до 400 Вт, а шуруповерты до 250 Вт. Холодильник от АКБ 12 В 60 А/ч через инвертор проработает 1,5-5 час; вполне достаточно, чтобы принять необходимые меры. Поэтому делать преобразователь на 1кВт для батареи 60 А/ч смысл имеет.

Что будет на выходе?

Преобразователи напряжения ради уменьшения массогабаритов устройства за редкими исключениями (см. далее) работают на повышенных частотах от сотен Гц до единиц и десятков кГц. Ток такой частоты не примет никакой потребитель, а потери его энергии в обычной проводке будут огромны. Поэтому инверторы 12-200 строятся под выходное напряжение след. видов:

• Постоянное выпрямленное 220 В (220V AC). Пригодны для питания телефонных зарядок, большинства источников питания (ИП) планшетов, ламп накаливания, люминесцентных экономок и светодиодных. На мощность от 150-250 Вт отлично подойдут для ручного электроинструмента: потребляемая им мощность на постоянном токе немного снижается, а крутящий момент возрастает. Непригодны для импульсных блоков питания (ИБП) телевизоров, компьютеров, ноутбуков, микроволновок и т.п. мощностью более 40-50 Вт: в таких обязательно есть т. наз. пусковой узел, для нормальной работы которого сетевое напряжение должно периодически проходить через ноль. Непригодны и опасны для приборов с силовыми трансформаторами на железе и электромоторами переменного тока: стационарного электроинструмента, холодильников, кондиционеров, большей части Hi-Fi аудио, кухонных комбайнов, некоторых пылесосов, кофеварок, кофемолок и микроволновок (для последних – из-за наличия мотора вращения стола).
• Модифицированное синусоидальное (см. далее) – пригодны для любых потребителей, кроме Hi-Fi аудио с ИБП, прочих устройств с ИБП от 40-50 Вт (см. выше) и, часто локальных охранных систем, домашних метеостанций и т.п. с чувствительными аналоговыми датчиками.
• Чистое синусоидальное – пригодны без ограничений, кроме как по мощности, для любых потребителей электроэнергии.

Синус или псевдосинус?

С целью повышения экономичности преобразование напряжения осуществляется не только на повышенных частотах, но и разнополярными импульсами. Однако запитывать очень многие приборы-потребители последовательностью разнополярных прямоугольных импульсов (т. наз. меандром) нельзя: большие выбросы на фронтах меандра при хоть чуть-чуть реактивной нагрузке приведут к большим потерям энергии и могут вызвать неисправность потребителя. Однако проектировать преобразователь на синусодальный ток тоже нельзя – КПД не превысит прим. 0,6.

Преобразование постоянного напряжения в модифицированную и чистую синусоиду

Тихая, но существенная в данной отрасли революция произошла, когда специально для инверторов напряжения были разработаны микросхемы, формирующие т. наз. модифицированную синусоиду (слева на рис.), хотя правильнее было бы назвать ее псевдо-, мета-, квази- и т.п. синусоидой. Форма тока модифицированной синусоиды ступенчатая, а фронты импульсов затянуты (фронтов меандра на экране электронно-лучевого осциллографа часто вообще не видно). Благодаря этому потребители с трансформаторами на железе или заметной реактивностью (асинхронными электромоторами) «понимают» псевдосинусоиду «как настоящую» и работают как ни в чем не бывало; Hi-Fi аудио с сетевым трансформатором на железе запитывать модифицированной синусоидой можно. Кроме того, модифицированную синусоиду возможно достаточно простыми способами сгладить до «почти настоящей», отличия которой от чистой на осциллографе на глаз еле заметны; преобразователи типа «Чистый синус» стоят ненамного дороже обычных, справа на рис.

Однако приборы с капризными аналоговыми узлами и ИБП запускать от модифицированной синусоиды нежелательно. Последние – крайне нежелательно. Дело в том, что средняя площадка модифицированной синусоиды не чистый ноль напряжения. Узел запуска ИБП от модифицированной синусоиды срабатывает нечетко и весь ИБП может не выйти из режима запуска в рабочий. Пользователь это видит сначала как безобразные глюки, а потом из девайса идет дым, как в анекдоте. Поэтому приборы в ИБП нужно запитывать от инверторов типа Чистый Синус.

Делаем инвертор сами

Итак, пока ясно, что лучше всего делать инвертор на выход в 220 В 50 Гц, хотя и о выходе AC мы тоже еще вспомним. В первом случае для контроля частоты понадобится частотомер: нормы на колебания частоты сети электропитания – 48-53 Гц. Особенно чувствительны к ее отклонениям электромоторы переменного тока: при выходе частоты питающего напряжения до пределы допуска они греются и «уходят» от номинальных оборотов. Последнее очень опасно для холодильников и кондиционеров, могут неустранимо выйти из строя вследствие разгерметизации. Но покупать, арендовать или выпрашивать на время точный и многофункциональный электронный частотомер нет нужны – нам его точность ни к чему. Вполне подойдет или электромеханический резонансный частотомер (поз. 1 на рис.), или стрелочный любой системы, поз. 2:

Приборы для контроля частоты сети электропитания

Стоят тот и другой недорого, продаются в интернете, а в больших городах в электротехнических спецмагазинах. Старый резонансный частотомер можно найти на на железном базаре, а тот или другой после наладки инвертора очень даже подойдут для контроля частоты сети в доме – счетчик на подключение их к сети не реагирует.

50 Гц от компьютера

В большинстве случаев питание 220 В 50 Гц требуется потребителям не особо мощным, до 250-350 Вт. Тогда основой преобразователя 12/220 В 50 Гц может послужить ИБП от старого компьютера – если, конечно, такой валяется в хламе или кто-то продает по дешевке. Отдаваемая в нагрузку мощность будет прим. 0,7 от номинальной ИБП. Напр., если на его корпусе значится «250W», то приборы до 150-170 Вт можно подключать безбоязненно. Нужно больше – надо сначала проверить на нагрузке из ламп накаливания. Выдержал 2 часа – такую мощность способен отдавать и долговременно. Как сделать инвертор 12V DC/220V AC 50Hz из компьютерного блока питания, см. видео ниже.

Видео: простой преобразователь 12-220 из компьютерного БП

Ключи

Допустим, компьютерного ИБП нет или нужна мощность побольше. Тогда важное значение приобретает выбор ключевых элементов: они должны коммутировать большие токи с наименьшими потерями на переключение, быть надежными и доступными по цене. В этом отношении биполярные транзисторы и тиристоры в данной сфере применения уверенно уходят в прошлое.

Вторая революция в инверторном деле связана с появлением мощных полевых транзисторов («полевиков») т. наз. вертикальной структуры. Впрочем, они перевернули всю технику электропитания маломощных устройств: найти в «бытовухе» трансформатор на железе становится все труднее.

Лучшие из мощных полевиков для преобразователей напряжения – с изолированным затвором и индуцированным каналом (MOSFET), напр. IFR3205, слева на рис.:

Мощные транзисторы для преобразователей напряжения

Благодаря ничтожной мощности переключения КПД инвертора с выходом DC на таких транзисторах может достигать 0,95, а с выходом AC 50 Гц 0,85-0,87. Аналоги MOSFET со встроенным каналом, напр. IFRZ44, дают КПД пониже, но стоят гораздо дешевле. Пара тех или других позволяет довести мощность в нагрузке до прим. 600 Вт; те и другие без проблем запараллеливаются (справа на рис.), что позволяет строить инверторы на мощность до 3 кВт.

Примечание: мощность потерь переключения ключей со встроенным каналом при работе на существенно реактивную нагрузку (напр., асинхронный электродвигатель) может достигать 1,5 Вт на ключ. Ключи с индуцированным каналом от этого недостатка свободны.

TL494

Третий элемент, который позволил довести преобразователи напряжения до теперешнего состояния – специализированная микросхема TL494 и ее аналоги. Все они представляют собой контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ), формирующий на выходах сигнал модифицированной синусоиды. Выходы разнополярные, что позволяет управлять парами ключей. Опорная частота преобразования задается одной RC цепью, параметры которой можно менять в широких пределах.

Когда хватит постоянки

Круг потребителей тока 220 В DC ограничен, но как раз у них потребность в автономном электропитании возникает не только в аварийных ситуациях. Напр., при работе электроинструментом на выезде либо в дальнем углу своего же участка. Или присутствует всегда, скажем, у дежурного освещения входа в дом, прихожей, коридора, придомовой территории от солнечной батареи, днем подзаряжающей АКБ. Третий типичный случай – зарядка телефона на ходу от прикуривателя. Здесь мощность на выходе нужна совсем маленькая, так что инвертор может быть выполнен всего на 1 транзисторе по схеме релаксационного генератора, см. след. ролик.

Видео: повышающий преобразователь на одном транзисторе

Уже для питания 2-3 светодиодных лампочек нужна мощность побольше. КПД блокинг-генераторов при попытке «выжать» ее резко падает, и приходится переходить на схемы с отдельными времязадающими элементами или полной внутренней индуктивной обратной связью, они наиболее экономичны и содержат наименьшее количество компонент. В первом случае для коммутации одного ключа используется ЭДС самоиндукции одной из обмоток трансформатора совместно с времязадающей цепью. Во втором частотозадающим элементом является сам повышающий трансформатор за счет его собственной постоянной времени; ее величина определяется преимущественно явлением самоиндукции. Поэтому те и другие инверторы иногда называют преобразователями на самоиндукции. Их КПД, как правило, не выше 0,6-0,65, но, во-первых, схема проста и наладки не требует. Во-вторых, напряжение на выходе скорее трапецеидальное, чем меандр; «требовательные» потребители «понимают» его как модифицированную синусоиду. Недостаток – полевые ключи в таких преобразователях практически неприменимы, т.к. часто выходят из строя от бросков напряжения на первичной обмотке при коммутации.

Пример схемы с внешними времязадающими элементами дан на поз. 1 рис.:

Схемы простых преобразователей напряжения 12-200 В

Ошибочно выбранный магнитопровод трансформатора маломощного преобразователя напряжения

Автору конструкции не удалось выжать из нее более 11 Вт, но судя по всему, он перепутал феррит с карбонильным железом. Во всяком случае, броневой (чашечный) магнитопровод на его же фото (см. рис. справа) никак не ферритовый. Больше он похож на старый карбонильный, окислившийся снаружи от времени, см. рис. справа. Трансформатор для этого инвертора лучше намотать на ферритовом кольце с площадью сечения по ферриту 0,7-1,2 кв. см. Первичная обмотка тогда должна содержать 7 витков провода диаметром по меди 0,6-0,8 мм, а вторичная 57-58 витков провода 0,3-0,32 мм. Это под выпрямление с удвоением, см. далее. Под «чистые» 220 В – 230-235 витков провода 0,2-0,25. В таком случае этот инвертор при замене КТ814 на КТ818 отдаст мощность до 25-30 Вт, чего достаточно для 3-4 светодиодных ламп. При замене КТ814 на КТ626 мощность в нагрузке будет ок. 15 Вт, но КПД повысится. В обоих случаях радиатор ключа – от 50 кв. см.

На поз. 2 дана схема «допотопного» преобразователя 12-220 с отдельными обмотками обратной связи. Не такая уж она архаичная. Во-первых, выходное напряжение под нагрузкой – трапеция с округленными переломами без выбросов. Это даже лучше, чем модифицированная синусоида. Во-вторых, этот преобразователь может быть без каких-либо переделок в схеме выполнен на мощность до 300-350 Вт и частоту 50 Гц, тогда выпрямитель не нужен, надо только поставить VT1 и VT2 на радиаторы от 250 кв. см. каждый. В-третьих, он бережет АКБ: при перегрузке частота преобразования падает, отдаваемая мощность уменьшается, а если нагрузить еще больше, генерация срывается. Т.е., чтобы избежать переразряда батареи, не требуется никакой автоматики.

Порядок расчета данного инвертора дан в скане на рис.:

Ключевые величины в нем – частота преобразования и рабочая индукция в магнитопроводе. Частоту преобразования выбирают исходя из материала наличного сердечника и требуемой мощности:

Такая «всеядность» феррита объясняется тем, что петля его гистерезиса прямоугольная и рабочая индукция равна индукции насыщения. Уменьшение по сравнению с типовыми расчетных значений индукции в стальных магнитопроводах вызвано резким ростом потерь на коммутацию несинусоидальных токов при ее возрастании. Поэтому с сердечника силового трансформатора старого телевизора-«гроба» на 270 Вт в этом преобразователе на 50 Гц удастся снять не более 100-120 Вт. Но – на безрыбье и рак рыба.

Примечание: если в наличии есть стальной магнитопровод заведомо завышенного сечения, не выжимайте из него мощность! Пусть лучше индукция будет меньше – КПД преобразователя возрастет, а форма выходного напряжения улучшится.

Выпрямление

Выпрямлять выходное напряжение этих инверторов лучше по схеме с параллельным удвоением напряжения (поз. 3 на рис. со схемами): компоненты для нее обойдутся дешевле, а потери мощности на несинусоидальном токе будут меньше, чем в мостовой. Конденсаторы нужно брать «силовые», рассчитанные на большую реактивную мощность (с обозначениями PE или W). Если поставить «звуковые» без этих букв, они могут просто взорваться.

50 гц? Это очень просто!

Простой инвертор на 50 Гц (поз. 4 рис. выше со схемами) интересная конструкция. У некоторых видов типовых трансформаторов питания собственная постоянная времени близка к 10 мс, т.е. половине периода 50 Гц. Подкорректировав ее времязадающими резисторами, которые будут одновременно и ограничителями тока управления ключей, можно получить на выходе сразу сглаженный меандр 50 Гц без сложных схем формирования. Подойдут трансформаторы ТП, ТПП, ТН на 50-120 Вт, но не всякие. Возможно, придется изменить номиналы резисторов и/или включить параллельно им конденсаторы на 1-22 нФ. Если частота преобразования все равно далеко от 50 Гц, разбирать и перематывать трансформатор бесполезно: склеенный ферромагнитным клеем магнитопровод распушится, и параметры трансформатора резко ухудшатся.

Этот инвертор – дачный преобразователь выходного дня. Аккумулятор машины он не посадит по тем же причинам, что и предыдущий. Но его хватит на освещение домика с верандой светодиодными лампами и телевизор или вибрационный насос в скважине. Частота преобразования налаженного инвертора при изменениях тока нагрузки от 0 до максимального не выходит за пределы технормы для сетей электропитания.

Разводят обмотки исходного трансформатора так. В типовых трансформаторах питания по четному числу вторичных обмоток на 12 или 6 В. Две из них «откладываются», а остальные распаиваются параллельно в группы из равного числа обмоток в каждой. Далее группы соединяются последовательно так, чтобы получились 2 полуобмотки на 12 В каждая, это будет низковольная (первичная) обмотка со средней точкой. Из оставшихся низковольных обмоток одна соединяется последовательно с сетевой на 220 В, это будет повышающая обмотка. Добавка к ней нужна, т.к. падение напряжения на ключах из биполярных составных транзисторах совместно с его потерями в трансформаторе может достигать 2,5-3 В, и выходное напряжение окажется заниженным. Дополнительная обмотка доведет его до нормы.

DC от микросхемы

КПД описанных преобразователей не превышает 0,8, а частота в зависимости от тока нагрузки заметно плавает. Предельная мощность нагрузки менее 400 Вт, так что пришла пора вспомнить о современных схемных решениях.

Схема простого преобразователя 12 В DC/ 220 В DC на 500-600 Вт дана на рис.:

Схема преобразователя 12-220 В DC 1000 Вт

Основное его назначение – питание ручного электроинструмента. К качеству подводимого напряжения такая нагрузка не требовательна, поэтому ключи взяты подешевле; подойдут также IFRZ46, 48. Трансформатор мотается на феррите сечением 2-2,5 кв. см; подойдет сердечник силового трансформатора от компьютерного ИБП. Первичная обмотка – 2х5 витков жгута из 5-6 обмоточных проводов диаметром по меди 0,7-0,8 мм (см. ниже); вторичная – 80 витков такого же провода. Налаживание не требуется, но контроля разряда батареи нет, так что в процессе работы нужно прицепить к ее клеммам мультиметр и не забывать на него поглядывать (то же касается и всех прочих самодельных инверторов напряжения). Если напряжение упало до 10,8 В (1,8 В на банку) – стоп, выключаемся! Упало до1,75 В на банку (10,5 В вся батарея) – это уже пошла сульфатация!

Как мотать трансформатор на кольце

На качественные характеристики инвертора, в частности, на его КПД, довольно сильно влияет поле рассеяния его трансформатора. Принципиальное решение для его уменьшения давно известно: первичную обмотку, «накачивающую» магнитопровод энергией, размещают вплотную к нему; вторичные над ней по убыванию их мощности. Но техника такое дело, что теоретические принципы в конкретных конструкциях иной раз приходится выворачивать наизнанку. Один из законов Мэрфи гласит прим. так: если железка ну вот все равно не хочет работать как надо, попробуй сделать в ней все наоборот. В полной мере это относится к трансформатору повышенной частоты на ферритовом кольцевом магнитопроводе с обмотками из относительно толстого жесткого провода. Мотают трансформатор преобразователя напряжения на ферритовом кольце так:

• Изолируют магнитопровод и с помощью намоточного челнока наматывают на него вторичную повышающую обмотку, укладывая витки как можно плотнее, поз. 1 на рис.:

Намотка трансформатора преобрзователя напряжения на ферритовом кольце

• Плотно обтягивают «вторичку» скотчем, поз 2.
• Готовят 2 одинаковых жгута проводов для первичной обмотки: наматывают количество витков половины низковольтной обмотки тонким негодным проводом, снимают его, замеряют длину, отрезают нужное количество отрезков обмоточного провода с запасом и собирают их в жгуты.
• Дополнительно изолируют вторичную обмотку до получения относительно ровной поверхности.
• Мотают «первичку» 2-мя жгутами сразу, располагая провода жгутов лентой и равномерно распределяя витки по сердечнику, поз. 3.
• Вызванивают концы жгутов и соединяют начало одного с концом другого, это будет средняя точка обмотки.

Примечание: на электрических принципиальных схемах начала обмоток, если это имеет значение, обозначаются точкой.

50 Гц сглаженные

Модифицированная синусоида от ШИМ-контроллера не единственный способ получить на выходе инвертора 50 Гц, пригодные для подключения любых бытовых потребителей электричества, да и ту не мешало бы еще «пригладить». Простейший из них – старый добрый трансформатор на железе, он хорошо «гладит» за счет своей электрической инерции. Правда, найти магнитопровод на более чем 500 Вт становится все труднее. Включается такой разделительный трансформатор на низковольный выход инвертора, а к его повышающей обмотке подключается нагрузка. По этой схеме, кстати, построено большинство компьютерных ИБП, так что они для такой цели вполне подходят. Если же мотать трансформатор самому, то рассчитывается он аналогично силовому, но со след. особенностями:

• Первоначально определенная величина рабочей индукции делится на 1,1 и применяется во всех дальнейших расчетах. Так нужно, чтобы учесть т. наз. коэффициент формы несинусоидального напряжения Кф; у синусоиды Кф=1.
• Повышающая обмотка рассчитывается сначала как сетевая на 220 В для заданной мощности (или определенной по параметрам магнитопровода и величине рабочей индукции). Затем найденное количество ее витков умножается на 1,08 для мощности до 150 Вт, на 1,05 для мощностей 150-400 Вт и на 1,02 для мощностей 400-1300 Вт.
• Половина низковольтной обмотки рассчитывается как вторичная на напряжение 14,5 В под ключи биполярные или со встроенным каналом и на 13,2 В для ключей с индуцированным каналом.

Примеры схемных решений преобразователей 12-200 В 50 Гц с разделительным трансформатором даны на рис.:

Схемы преобразователей напряжения 12-220 В 50 Гц на 500-1000 Вт

На той, что слева, ключами управляет задающий генератор на т. наз. «мягком» мультивибраторе, он уже генерирует меандр в заваленными фронтами и сглаженными переломами, так что дополнительных мер сглаживания не требуется. Нестабильность частоты мягкого мультивибратора выше, чем обычного, поэтому для ее подстройки нужен потенциометр P. С ключами на КТ827 можно снять мощность до 200 Вт (радиаторы – от 200 кв. см без обдува). Ключи на КП904 из старого хлама или IRFZ44 позволяют увеличить ее до 350 Вт; одинарные на IRF3205 до 600 Вт, а спаренные на них же до 1000 Вт.

Инвертор 12-220 В 50 Гц с задающим генератором на TL494 (справа на рис.) частоту держит железно во всех мыслимых немыслимых условиях эксплуатации. Для более эффективного сглаживания псевдосинусоиды используется явление т. наз. безразличного резонанса, при котором фазовые соотношения токов и напряжений в колебательном контуре становятся такими же, как при остром резонансе, но их амплитуды заметно не увеличиваются. Технически это решается просто: к повышающей обмотке подключают сглаживающий конденсатор, значение емкости которого подбирают по наилучшей форме тока (не напряжения!) под нагрузкой. Для контроля формы тока в цепь нагрузки на мощность 0,03-0,1 от номинальной включают резистор на 0,1-0,5 Ом, к которому и подключают осциллограф с закрытым входом. Сглаживающая емкость не уменьшает КПД инвертора, но пользоваться для настройки компьютерными программами симуляции НЧ осциллографа нельзя, т.к. вход звуковой карты, которая в них используется, не рассчитан на амплитуду в 220х1,4 = 310 В! Ключи и мощности такие же, как в пред. случае.

Более совершенная схема преобразователя 12-200 В 50 Гц дана на рис.:

Схема усовершенствованногопреобразователя 12-200 В 50 Гц

В ней используются сложные составные ключи. Для улучшения качества выходного напряжения в ней используется тот факт, что эмиттер планарно-эпитаксиальных биполярных транзисторов легирован много сильнее базы и коллектора. Когда TL494 подаст закрывающий потенциал, напр., на базу VT3, ток его коллектора прекратится, но за счет рассасывания объемного заряда эмиттера он замедлит запирание T1 и выбросы напряжения от ЭДС самоиндукции Tr поглотятся цепями L1 и R11C5; они же больше «наклонят» фронты. Выходная мощность инвертора определяется габаритной мощностью Tr, но не более 600 Вт, т.к. использовать в данной схеме парные мощные ключи нельзя – разброс величины заряда затвора MOSFET транзисторов довольно значительный и переключение ключей будет нечетким, отчего форма выходного напряжения может даже ухудшиться.

Дроссель L1 это 5-6 витков провода диаметром от 2,4 мм по меди, намотанных на отрезок ферритового стержня диаметром 8-10 м и длиной 30-40 мм с шагом 3,5-4 мм. Магнитопровод дросселя не должен быть замкнут! Налаживание схемы дело довольно кропотливое и требующее немалого опыта: нужно подобрать L1, R11 и C5 по наилучшей форме выходного тока под нагрузкой, как в пред. случае. Зато и Hi-Fi, запитанное от этого преобразователя, остается «хайфаем» на самый взыскательный слух.

А нельзя ли без трансформатора?

Уже обмоточный провод для мощного трансформатора на 50 Гц влетит в копеечку. Более-менее доступны магнитопроводы от «гробовых» трансформаторов до 270 Вт габаритных, но в инверторе из такого более 120-150 Вт не выжмешь, а КПД будет в лучшем случае 0,7, т.к. «гробовые» магнитопроводы навиты из толстой ленты, потери на вихревые токи в которой при несинусоилальном напряжении на обмотках большие. Найти магнитопровод ШЛ из тонкой ленты, способный отдать более 350 Вт при индукции 0,7 Тл вообще проблематично, обойдется он дорого, а весь преобразователь получится огромным и неподъемным. Трансформаторы ИБП не рассчитаны на частую работу в длительном режиме – они греются и магнитопроводы их в инверторах довольно скоро деградируют – магнитные свойства сильно ухудшаются, мощность преобразователя падает. Есть ли выход?

Да, и такое решение нередко применяется в фирменных преобразователях. Это – электрический мост из ключей на высоковольтных силовых полевых транзисторах с напряжением пробоя от 400 В и током стока более 5 А. Подойдут из первичных цепей компьютерных ИБП, а из старого хлама – КП904 и т.п.

Мост запитывается постоянкой 220 В DC от несложного инвертора 12-220 с выпрямлением. Плечи моста открываются парами наперекрест поочередно, и ток в нагрузке, включенной в диагональ моста, меняет направление; цепи управления всех ключей гальванически разделены. В промышленных конструкциях ключи управляются от спец. ИМС с развязкой оптопарами, но в любительских условиях то и другое можно заменить дополнительным маломощным инвертором 12 В DC – 12 В 50 Гц, работающим на маленький трансформатор на железе, см. рис. Магнитопровод для него можно взять от китайского базарного маломощного трансформатора питания. За счет его электрической инерции качество выходного напряжения получается даже лучше, чем модифицированная синусоида.

Схема получения 220 В 50 Гц от преобразователя напряжения без мощного трансформатора на железе

Содержание

1. Начальные условия
2. Техника безопасности
3. Сопла и абразив для пескоструя
4. Виды пескоструйных аппаратов
5. Самодельные хитрости
6. Гидропескоструйка
7. И еще о китайских соплах
> Обсуждение

Пескоструйная обработка (точнее – абразивоструйная, см. далее) наиболее доступный способ очистки сильно загрязненных поверхностей деталей из твердых материалов. Производительность пескоструйной обработки, или попросту пескоструйки, позволяет одну и ту же установку использовать для обработки как очень больших, так и малых деталей сложной формы, см. рис. справа ниже. Пескоструйное матирование силикатного стекла, в т.ч. художественное, многократно производительнее ручного, дает более качественный результат, но в то же время гораздо безопаснее химического. В этой статье приводятся сведения о том, как сделать аппарат для абразивоструйной обработки – пескоструй своими руками и правильно им пользоваться с соблюдением ТБ: пескоструйка, при всех своих достоинствах, все-таки очень вредный производственный процесс.

Процесс и результат пескоструйной обработки

Начальные условия

Принцип абразивоструйной обработки – в сильную струю воздуха или водо-воздушной взвеси (см. далее) вводятся частицы абразива. В струе они и разгоняются до скорости в несколько сотен км/ч, и закручиваются. Если направить такую струю на деталь, воздействие абразива на ее поверхность будет по силе сравнимо с таковым жесткого абразивного инструмента, но много «мягче»; абразивная струя растекается по обрабатываемой поверхности и обработка происходит практически без нарушения ее конфигурации. Матирование твердых материалов абразивоструйным способом возможно с использованием абразивов равной с обрабатываемым материалом твердости и даже несколько меньшей. Вы никогда не задумывались, как пилят, гранят и шлифуют алмазы? Алмазным порошком. Но в том и другом случае образуется большое количество абразивной пыли, губительно действующей буквально на все, живое и неживое, естественное и рукотворное. Поэтому пескоструйный аппарат своими руками мало; в конце концов это не так уж сложно, см. далее. Однако прежде нужно, во-первых, ознакомиться с основами правил ТБ для абразивоструйной обработки. Во-вторых, определиться, для каких целей вам необходим пескоструй и доступно ли необходимое для его запуска дополнительное оборудование – воздушный компрессор или автомобильный либо бытовой моечный аппарат. В-третьих, вспомнить, есть ли у вас гараж или мастерская, либо уже оборудованная под пескоструйку, либо пригодная для такого переоборудования. Оно несложно, но без него пользоваться пескоструем значит гробить себя. И, наконец, если вы предполагаете вести пневмопескоструйную обработку, то посмотрите, есть ли в гараже/мастерской место под установку пескоструйной камеры, см. далее.

Техника безопасности

Описания вредного действия абразивной пыли на все вообще занимают тома. Нормативные документы, регламентирующие порядок производства абразивоструйных работ и правила ТБ для них – тоже. Поэтому, чтобы понять суть, из которой все это вытекает, будем познавать в сравнении. Тем более, что пневмопескоструйный пистолет сейчас можно купить едва ли не в каждом инструментальном магазине или сделать собственноручно, см. далее.

Пескоструйные работы могут производиться на выделенных производственных площадках, в специально оборудованных для данной цели помещениях и камерах, см. далее. Пескоструйная обработка бывает пневмо, или сухая и гидро, или влажная. Гидропескоструйка меньше пылит, но сильнее импрегнирует обрабатываемую поверхность абразивом, см. далее. Абразивный порошок при гидропескоструйной обработке быстро теряет качество и чаще всего используется однократно; абразив после пневмопескоструйки в камере (см. далее) может быть после простейшей очистки использован повторно.

Амуниция пескоструйщика на площадке похожа на скафандр тертого космического волка из старой фантастики, поз. 1 на рис. Сходство усиливается тем, что в шлем с накидкой-пелериной наддувается воздух для предотвращения попадания в него абразивной пыли – ее действие на организм через кожу не менее губительно, чем через органы дыхания.

Правила техники безопасности при производстве пескотруйных работ

Пескоструйщик в спецпомещении может работать в обычной робе и мягком шлеме, но также обязательно с наддувом и пелериной, поз. 2. Гидропескоструйка в спецпомещении может производиться с использованием обычных СИЗ (поз. 3), также как и пневмопескоструйка в камере – при условии, что на данном предприятии не является основным производственным процессом и производится не более 1,5-2 час в смену. А вот отважным молодым людям на поз. 4 и 5 как раз и следовало бы кое-что кое с чем сравнить.

Пескоструйщики на производстве пользуются такими льготами (пределы – в зависимости от местного законодательства):

• Ставка по тарифной сетке – на 1-2 разряда выше, чем у «невредников».
• К ней – доплата за вредность 25-100%
• После 5-20 лет работы – пожизненное медстрахование за счет работодателя или госслужб.
• Сокращенная смена, 4-6 час.
• Увеличенный ежегодный оплачиваемый отпуск, 30-45 календарных суток.
• Возможность выхода на пенсию в 40-50 лет при условии непрерывного стажа по данной специальности.
• Начет рабочего стажа на пескоструе для исчисления пенсии – год за 1,5 или 2.

И это в теперешнем мире, где во многих донельзя демократических государствах узаконены МРОТ меньше прожиточного минимума, 6-дневная рабочая неделя, 10-12 часовой рабочий день и оплачиваемый отпуск раз в 2-3 года на 10-15 суток! И при всем этом из пескоструйщиков-ветеранов на пенсии доживают до 60 единицы! Подумайте.

Камера и помещение

Загромождать статью сведениями о правилах размещения и оборудования площадок и ангаров для пескоструйки смысла нет – в домашне-гаражных условиях они невыполнимы. Если уж вы решили сделать пескоструйный аппарат, у вас на выбор 2 варианта: для сухой обработки – пескоструйная камера; для мастерской/гаража с ней и гидропескоструя – помещение с приточно-вытяжной вентиляцией (ПВВ).

Пескоструйная камера представляет собой пыленепроницаемый изнутри кожух (поз. 1 на рис.); все соединения и уплотнения рассчитываются на избыточное давление внутри (поз. 2 вверху справа). Работают в камере, сунув руки в резиновые рукава с перчатками, поз. 2. Смотровое стекло и плафоны светильников освещения камеры делают заменяемыми из силикатного стекла, т.к. они быстро мутнеют от абразивной пыли.

Устройство и порядок использования пескоструйной камеры

Насыщенный пылью воздух из камеры выходит через 2-х ступенчатый фильтр (поз. 4): сначала через мягкий ламельно-шторный (шторка из техткани, нарезанной полосками, показана стрелкой на поз. 2) в буферную камеру Б, а из нее через фильтрующий материал, обеспечивающий очистку не ниже 5-го уровня, и отверстия в кожухе (показаны стрелкой на поз. 1) – наружу. Загрузочный люк желательно располагать со стороны, противоположной стенке с фильтром, поз. 3. В камере устанавливается сетчатый под для размещения обрабатываемых деталей; под подом располагается бункер для сбора отработанного абразива.

Примечание: очистку воздуха от абразивной пыли не ниже 5-ой обеспечивает слой подкладочного синтепона от 25 см, считая до ближайшего выходного отверстия. Толщина фильтрующего слоя между глухими стенками фильтра – от 80 мм.

Помещение с пескоструйной камерой оборудуется ПВВ с вентилятором на вытяжке. Производительность вытяжки – не менее 1,5 предельной производительности компрессора для пескоструйки (см. далее). В вытяжке должен стоять сетчато-масляный фильтр не менее чем из 4 звеньев. Каждое звено – рамка с частой стальной сеткой (ячея – 1,5-3 мм), смоченной невысыхающим маслом. Фильтр нужно регулярно промывать и отмытые сетки смачивать маслом.

Сопла и абразив для пескоструя

От сопла пескоструйного аппарата, через которое выбрасывается абразивная струя, зависит очень многое: сам характер процесса обработки, его качество, расход абразива и воздуха. А от последнего – требуемая производительность компрессора (см. далее), что в любительских условиях или для ИП немаловажно. Поэтому, прежде чем разбираться, как самому сделать пескоструй, нужно выяснить, как быть с соплами для него.

Сопло из карбида бора для пескоструйного аппарата

Первое тут – не делайте пескоструй со стальными соплами: они теряют нужную профилировку еще до окончания обработки детали. На ютубе можно найти описания самодельного пескоструя из… пропиленовых водопроводных труб! Тамошние комментарии к ним здесь приводить неуместно, но они вполне справедливы. Сопла для пескоструйной обработки делают из карбида бора (см. рис. справа и далее). Сопла из других твердых материалов или очень дороги, или быстро изнашиваются; в том и другом случае процесс оказывается нерентабельным.

Примечание: дешевые китайские сопла из фарфора и др. силикатной керамики можно использовать, если вы пользуетесь пескоструем для себя эпизодически. Но – не для матирования стекла, он импрегнируется (см. ниже) уже материалом быстро «сгорающего» сопла.

Второе – абразивная струя гораздо сильнее, чем при ручной или механической обработке, импрегнирует поверхность детали микрочастицами абразива. Попросту – вбивает их туда. Микроимпрегнирование абразивом может быть отчасти полезным – на импрегнированную поверхность лучше ложится краска и прочнее на ней держится. Но эта же поверхность обнаженная теряет стойкость к химическим воздействиям и загрязнениям. Способ уменьшить импренирование до приемлемого – применять абразив равной или меньшей с материалом твердости. Угольно-шлаковым порошком (см. далее) из пескоструя тоже можно вывести узор или надписть на зеркале, но, стоит его 2-3 раза протереть с моющим, и на узоре появится невыводимая грязь.

Обычный речной и овражный песок для абразивоструйной обработки абсолютно непригоден: примеси глины в нем импрегнируют обрабатываемую поверхность до полной непригодности детали. Неответственные части изделия (автодиски, днище кузова и т.п.) обрабатывают угольно-шлаковым порошком, для него требуется компрессор меньшей производительности. Хотя расход абразива при этом больше, но сам он намного дешевле, см. рис. Кузова подержанных машин под покраску обрабатывают горным просеянным кварцевым песком, а стекло и особо ответственные изделия (напр., реставрируемые ценные ретро автомобили) – кварцевым карьерным очищенным и тщательно фракционированным. Фракции от 0,05 (хужожественное матирование стекла) до 0,2 мм (очистка от спекшихся загрязнений).

Сравнение расходов воздуха и абразива для пескоструйной обработке угольно-шлаковым порошком и кварцевым песком

Самодельные сопла

Сопло для пескоструя штука недешевая, а изнашивается довольно быстро. «Китай» годится разве что ободрать слежавшуюся грязь перед чистовой обработкой, а вот плотную пленку гидроокиси на металлах берет уже плохо. Вместе с тем полую цилиндрическую втулку подходящих размеров из карбида бора можно купить гораздо дешевле, чем профилированное сопло из него же. Но возможно ли в домашних условиях обработать материал, который, по идее, берется только алмазом?

Профили сопел для пескоструя просты. Прямые (поз. 1 на рис.) используются для предварительной очистки поверхностей и вообще в большинстве случаев. Раструб на входе сопла необходим – без него струя будет слабой и станет только «есть» сопло и пылить, а не чистить деталь. Сопла Вентури, дающие сильную широкую однородную струю (поз. 2) ставят для чистовой обработки ответственных поверхностей; расход абразива и воздуха через сопло Вентури прим. вдвое больше, чем через прямое. Сопла с сужением (поз. 3) используются для матирования стекла по трафарету: струя из других сопел может проесть трафаретку до дыр, и вся работа будет испорчена.

Как самому сделать сопло для пескоструя из карбида бора

Переделать круглую втулку из карбида бора во вкладыш сопла для пескоструя можно с помощью конических или цилиндро-конических шлифовальных головок (шарошек) из того же материала, поз. 4. Придется только еще и выточить стальную обойму с резьбой. Вкладыши прямых сопел (поз. 5 и 6) можно сделать на настольном сверлильном станке, развернув шарошкой на 30-45 градусов раструб во втулке. Чтобы переделать его, или недорогое прямое сопло в сужающееся (поз. 7-9) понадобится уже токарный станок: шарошку крепят в задней бабке как патрон со сверлом, а заготовку в шпинделе. Подача в обоих случаях ручная нежнейшая: вы не болванку дырявите, а стачиваете хрупкое хрупким! Эмульсию не лить ни в коем случае!

Виды пескоструйных аппаратов

Самодельный пескоструйный аппарат может быть выполнен по одной из след. схем:

1. Пневмо инжекционным гравитационным – абразив подается в воздушную струю под действием силы тяжести. Нужно сделать или купить только сопло и, возможно, пульсатор, но расход абразива огромен, режим работы нестабилен. В промышленности используется для обдирки от плотного налета грубых изделий, напр. шахтных вагонеток или колошей доменных печей. Используется в примитивных пескоструйных пистолетах;
2. Пневмо гравитационным эжекционным – используется также в основном в промышленности, но для чистовой обработки с минимальным расходом абразива, и в пескоструйных пистолетах среднего уровня;
3. Пневмо инжекционным с наддувом – самый распространенный вид. Выполняется в виде стационарной установки или мини-пневмопистолета;
4. Гидроэжекционным – наиболее безопасный и безвредный. Компрессор не нужен, работает от авто- или бытовой мойки для наружных поверхностей. В гаражных условиях применим без камеры. Ограничение на использование – обрабатываемая поверхность должна быть мало чувствительной к увлажнению.

Гравитационный инжекционный

Достоинство пневматического инжекционного аппарата – в его бункер можно догружать абразив, не прерывая производственного процесса. Если производство таково, что за смену расходуются кубы абразива, это часто решает вопрос его рентабельности. Также важное достоинство – дорогих изнашивающихся узлов в агрегате всего сопло и песчаный затвор; последний в любительских условиях может быть заменен пробковым вентилем (наподобие крана самовара).

Устройство гравитационного инжекционного пескоструйного аппарата показано слева на рис., а чертежи сопел к нему справа там же:

Устройство гравитационного инжекционного пескоструйного аппарата

Сопло вверху справа только кажется сужающимся, но работает оно как сопло Вентури: меняя прокладки 5, можно в некоторых пределах изменять угол распыления струи. Пользование таким пескоструем требует достаточно высокой квалификации: режим работы выставляется впускным вентилем, пускающим воздух в бункер (на рис. спускной клапан 13) и песчаным затвором, причем регулировки взаимосвязаны.

Пескоструй с пульсацией

Устройство пульсатора для пескоструйной обработки

Снизить расход абразива и ускорить очистку очень сильно и плотно загрязненных поверхностей ценой усиленного износа сопла позволяет перевод гравитационного пескоструя в пульсирующий режим. Для этого в разрыв воздушного шланга включают вставку-пульсатор, см. рис. справа. Пульсаторные трубки соединяют гибким тонким шлангом, играющим роль резонаторной трубки: меняя его длину, регулируют частоту и силу пульсаций.

Гравитационный эжекционный

В эжекционном гравитационном абразивоструйном аппарате абразив сыплется в дозатор, снабженным обратным воздушным клапаном, а из него засасывается по абразивовоздушной трубе в рабочий орган сильной струей воздуха. Сопло такой установки только Вентури, точно профилированное по криволинейным образующим; рабочий орган – воздушный эжектор достаточно сложной конструкции.

Устройство и чертежи эжектора гравитационной эжекционной пескоструйной установки даны на рис.:

Устройство и чертежи рабочего органа гравитационного эжекционного абразивоструйного апппарата

Пользоваться таким аппаратом проще, чем предыдущим: затвором по рискам для данного вида работ один раз устанавливают подачу абразива, а режим обработки, если надо, оперативно регулируют подачей воздуха. Установки данного типа используются для особо ответственных работ, напр., абразивоструйной полировки лопаток турбин и компрессоров реактивных двигателей.

Пескоструи с наддувом

Пескоструйные установки с наддувом наиболее просты в управлении, позволяют использовать сопла любого профиля и дают достаточное в большинстве случаев качество обработки поверхности (до SA3). Поэтому как самодельные пескоструи, так и промышленные образцы малой производительности для индивидуального пользования делаются чаще всего по схеме с наддувом.

Дорогие ручные пескоструйные пистолеты делаются с нижним наддувом (слева на рис.); в смеситель поступает песчано-воздушная смесь. Расход абразива и воздуха минимален, и в дозаторе можно использовать обычный шаровый вентиль; изнашивается он довольно быстро, но в данной конструкции никогда не заклинивает. Этот инструмент наиболее пригоден для тонких работ: художественных по стеклу, абразивоструйной полировки. Недостаток – необходимость использования профилированной вставки из карбида бора, которая изнашивается так же быстро, как и сопло.

Устройство пескоструйных аппаратов с наддувом

В стационарных инжекционных с наддувом пескоструйных установках воздух для наддува подается в бункер с абразивом, справа на рис. Управление аппаратом проще, чем гравитационным: после первоначальной настройки (см. выше) оперативная регулировка подачи воздуха и абразива по мере расходования последнего требуется только в конце, когда «добираются» самые остатки из бункера. Однако после догрузки абразива, при которой стравливается давление из бункера, установке требуется до 20 мин, а самый бункер сложнее и дороже, т.к. должен быть герметичен. Шаровый песчаный вентиль в сплошной струе абразива часто заклинивает и профилированный вкладыш смесителя очень быстро приходит в негодность, поэтому дозатор смесителя делают с косой подачей и вентилем-заслонкой, врезка в центре на рис. В любительских условиях смеситель можно собрать на основе водопроводного отвода на 120 градусов, а вместо вентиля-заслонки использовать пробковый кран, см. выше.

Стенки бункера постепенно истачиваются абразивом, поэтому бункер обязательно снабжается вентилем сброса давления с предохранительным клапаном, а вся установка регулярно освидетельствуется. Во время работы сбросовый вентиль должен быть открыт. Закрывается он только на время начальной подачи давления в бункер и догрузки абразива, т.к. скачком давления при захлопывании загрузочного клапана предохранительный клапан может вовсе вырвать.

Примечание: нормальное давление воздуха для работы всех пневмопескоструйных установок – 4,2-6 бар. Если встретите описание пескоструя на 2-3 «атмосферы», не верьте глазам своим. Это вредная для здоровья игрушка, к серьезной работе непригодная.

Самодельные хитрости

Пескоструйный аппарат технически в общем прост, но из-за тяжелых условий работы – под немалым давлением, в агрессивной среде – его конструирование и изготовление представляет собой достаточно сложную задачу. Возникающие при этом трудности любители-самодельщики обходят порой довольно-таки хитроумными способами. На то они, в конце концов, и умельцы.

Бункер из баллона

Расход абразива для всех видов пескоструйных работ, кроме художественно-полировочных, весьма велик. Баллон для бытового газа или, скажем, автомобильный ресивер, это уже сосуды достаточно большой емкости, предназначенные для работы под давлением и почти не подверженные эксплуатационному износу. В пескоструйную камеру проще завести простой наконечник с соплом, и орудовать им в толстых резиновых перчатках легче, чем пистолетом. Поэтому многие любители делают себе пескоструи с бункером для абразива из газового баллона.

Как правильно сделать пескоструй из газового баллона или пластиковой бутылки

Однако, если просто переделать баллон в бункер пескоструя в наддувом (поз. 1 на рис.), то в работе сразу же обнаруживается неприятное явление: порошка в бункере еще наполовину или на треть, а установка начинает фыркать и плеваться облаками пыли вместо того, чтобы делать свое дело. Причина – просасывание воздуха сквозь абразив в бункере, поз. 2. Избежать ее можно, оперативно регулируя наддув, но это уже не работа, а маета одна. Поэтому лучше сразу не полениться, отрезать верхушку баллона (которая теперь будет днищем бункера) и наварить вместо нее конус-уплотнитель абразива из оцинковки от 0,6 мм, поз. 3. Просасывания не будет даже с примитивным смесителем из прямого водопроводного тройника, поз. 3б.

Особенно удачна находка автора мини-пескоструя с бункером из пластиковой бутылки, поз. 4. Спиральные ребрышки на высоком горле бутылки немного, но закручивают поток песка еще до поступления его в смеситель. Этот, такой же примитивный, пескоструйный инструмент на основе, похоже, недорогого универсального рабочего пневмопистолета наверняка пригоден для очень тонких работ.

Оружие для пескоструя

Пескоструйным пистолетом удобно зачищать большие поверхности под покраску, напр. кузова подержанных автомобилей, поэтому их неплохо раскупают, а любители приспосабливают под пескоструй покрасочные или универсальные рабочие пневмопистолеты. Чаще всего – по гравитационной инжекционной схеме; реже – по схеме с нижним наддувом. Некоторые не ленятся делать и аналоги промышленных образцов, см. напр., видео:

Промышленные образцы качественных пескоструйных пистолетов делаются по пневмоэжекционной схеме – эжекционный пескоструй расходует минимум абразива и соотв. меньше всего пылит. Абразив для них вместо бункера насыпают в пластиковый мешок без малейших дырочек. Заборным устройством служит отрезок жесткой трубы, плотно вставленный в подающий конец абразивовоздушного шланга. Горловину мешка с абразивом плотно обвязывают вокруг заборного патрубка – и атмосферное давление хорошо помогает эжекции, сжимая мешок по мере расходования порошка.

Ассортимент фабричных пескоструйных пистолетов (слева на рис.) в продаже довольно широк. На Алибабе и т.п. вовсю продаются пескоструйные насадки к рабочим пневмопистолетам, в центре. Если будете брать, то для общих работ выбирайте эжекционные как наиболее безопасные и расходующие абразива на квадрат обрабатываемой поверхности менее прочих. Для тонких и художественных работ более подойдет пистолет или насадка с нижним наддувом, см. выше, но такие дороже.

Пескоструйный пистолет, пескоструйные насадки к рабочим пневмопистолетам и самодельная эжекционная пескоструйная насадка из деталей водопровода

Те же китайцы вовсю торгуют и соплами для пескоструя со стандартной водопроводной резьбой. Эжекционную абразивоструйную насадку под такое сопло можно сделать из деталей водопровода; стыки обязательно уплотняются лентой ФУМ, справа на рис. Прослужи такой пескоструй недолго, но для эпизодического использования по небольшим площадям пригоден.

Однако в любом случае не забывайте – речь идет о вашем же здоровье в отдаленной и не столь уж отдаленной перспективе. Поэтому работайте только на площадке, удаленной от жилых строений, птице- и животноводческих ферм, культурных насаждений, пунктов водоразбора, парков и лесов не менее чем на 150 м. До ближайшего детского либо спортивного учреждения, игровой либо спортплощадки или водоема должно быть не менее 500 м. Влияние абразивной пыли зависит не только от ее вида и концентрации, но и от времени воздействия. Если оно не превышает 2-3 час в день порциями по 15-20 мин с перерывами в 5-10 мин, то на площадке возможно обойтись без полной амуниции, но облегченная все равно нужна:

1. Мягкий шлем с наддувом и пелериной или, лучше – противогаз и накидка на голову с горжетом, защищающим шею и плечи, какими пользуются строители и бетонщики;
2. Цельнокроеный комбинезон из пылезащитной ткани или роба из брюк с поясом и куртки с подолом на тугой резинке;
3. Обшлага рукавов и штанин – с резиновыми манжетами шириной от 7 см;
4. Ботинки-берцы (обязательно под брюки навыпуск!).

Примечание: при работе пескоструем нерегулярно не более 20 мин в день для защиты органов дыхания можно пользоваться шлемом с пелериной без наддува и респиратором-лепестком.

Гидропескоструйка

Гидропескоструйная обработка может производиться регулярно в обычных гаражных условиях или на площадке, с использованием также обычных СИЗ. Кузова старых автомобилей после очистки гидропескоструем вполне пригодны под покраску; удаление площадки или мастерской от указанных выше объектов – от 50 м. Гидропескоструй задействуется без компрессора от портативной автомойки или бытовой «брызгалки» для окон и витрин. Поэтому гидропескоструйной обработке следует уделить особое внимание.

Схема устройства гидропескоструйной установки с приводом от портативного моечного аппарата дана слева на рис.:

Схема устройства гидропескоструйной установки и простая насадка для гидропескоструйной обработки

Чертеж простейшей насадки из деталей водопровода для гидропескоструя – справа; на врезке – ее внешний вид. Принцип действия эжекционный. Однако такая насадка с одними мойками работает, с другими – нет, а пределы регулировки плотности струи и расхода абразива и с подходящим приводом недостаточны. Причина – косая сосредоточенная подача абразивовоздушной смеси в эжектор.

Стабильно работает с любыми авто- и бытовыми моечными установками насадка с коаксиальной подачей воды и абразивовоздушной смеси. Напр., насадка, чертежи которой даны на рис., первоначально разработана для автомойки Кёрхер. Но она годится и для любой другой с резьбой под штатный наконечник G1/4”. А если штатная посадка другая, то достаточно сделать присоединительное гнездо под нее (см. поз. 1).

Чертежи универсальной гидропескоструйной насадки для портативных моечных аппаратов

Примечание: вкладыш сопла из карбида бора (поз. 4) – готовый покупной. Может быть заменен другим, прямым или Вентури; в таком случае диаметр его сужения («горлышка» сопла Вентури – 4,5-6 мм).

Как сделать гидропескоструйную насадку к портативной автомойке, см. также ролик:

И еще о китайских соплах

Если вы ИП соотв. профиля или вообще работаете пескоструем регулярно за плату, то оптимальным выбором для вас будет приобретение пескоструйного пистолета: компрессор для покраски и пр. производственных нужд у вас наверняка уже есть, а расход абразива, который тоже денег стоит, минимален. Кроме того, в отличие от промышленных пескоструев, для которых на производстве нет недостатка в сжатом воздухе, и самоделок, в продаже есть образцы рабочих пневмопистолетов на давление 2,5-3 бар, т.е. их можно задействовать от покрасочного компрессора. Объясняется это высокой точностью изготовления профилированных по криволинейным образующим деталей.

Однако и у самого «крутого» пескоструйного пистолета сопло когда-то да изнашивается, и от регулярного пользования довольно скоро. Купить фирменное? Полцены нового пистолета вынь да положь. Обычная маркетинговая политика. И вот тут самое время вспомнить о «китайцах»: отношение их срока службы к таковому оригиналов больше, чем отношение цены тех к «китайской». Т.е., хотя менять «китай» придется чаще, но в целом использование «альтернативы» вместо изношенной «фирмы» обойдется не так накладно.

Проблема тут возникает одна: посадка китайских сопел не совпадает с таковой «фирмы», а сопла «под фирму» и китайцы не делают, т.к. у каждого производителя оригиналов свои конфигурация и размеры посадочного места сопла. Из тех же маркетинговых соображений, понятное дело.

Но – на хитрую гайку всегда найдется болт с фасонной резьбой. Переходник из 2-3 деталей, для изготовления которых достаточно обычной токарки, позволит приспособить любое китайское сопло к любому фирменному пескоструйному пистолету. Для примера на рис. – устройство и размеры переходника для китайских сопел к пневмопистолету Matrix.

Схема и размеры переходника для установки китайских сопел на фирменный пескоструйный пистолет

Источник с более подробным описанием (в котором, впрочем, человеку, умеющему токарить по металлу, большой нужды нет) – www.drive2.com/l/461408956158315184/. На том же принципе можно сделать переходник для установки китайских сопел на любой другой пневмопескоструйный пистолет.

Содержание

1. Видео: ленточный гриндер своими руками из хлама
2. Диск или лента? И привод
3. Лента все же лучше
4. Расходники и детали
5. И еще вариант
> Обсуждение

Grinder (англ.) буквально – дробилка. Meat grinder это мясорубка, rock (stone) grinder – камнедробилка; stick (wood) grinder – садовая дробилка сучьев и прутьев в щепу. Но есть и значение слова grinder совершенно однозначное: в машиностроении и металлообработке это шлифовальный станок. Вещь на хозяйстве полезная. Напр., направить затупившийся нож мясорубки на бруске-оселке вручную невозможно. На ручной точилке для ножей – кое-как возможно, имея солидный рабочий навык. А на гриндере – без проблем. То же самое – если нужно отшлифовать деталь сложной формы, не нарушая ее профиля. Либо просто заточить ножницы или профессиональный нож. Разного рода резцы по дереву и металлу лучше всего править тоже на гриндере. Сконструировать и сборать же гриндер своими руками вполне возможно, не имея сложного оборудования и навыков работы на нем. По деньгам это будет означать экономию от 50-90 тыс. руб. до 3-6 тыс. USD.

Чтобы сделать гриндер самостоятельно, нужно будет заказать максимум 4-5 точеных деталей, а нередко бывает возможно обойтись вообще без токарки со стороны. Напр., как сделать простейший гриндер буквально из хлама, см. видео ниже:

Видео: ленточный гриндер своими руками из хлама

Или еще вариант, как сделать гриндер попрочнее и повыносливее из металлолома:

Видео: гриндер из металлолома

Диск или лента? И привод

Разновидностей шлифовальных станков в промышленности применяется едва ли не больше, чем токарных. Известный всем умельцам наждак – мотор с парой шлифовальных кругов (или одним кругом) – это тоже гриндер. Для себя в домашних условиях имеет смысл делать или дисковый торцевой (тарелочный), или ленточный гриндер. В первом абразив нанесен на вращающийся жесткий диск; во втором – на эластичную ленту, обегающую систему шкивов и роликов. Дисковый более подойдет для шлифовки простых деревянных деталей и грубой или средней чистоты – металлических. На ленточном гриндере возможно производить также точную и чистую доводку профилированных деталей сложной формы, в т.ч. крупногабаритных, см. далее.

Дисковый гриндер очень просто получается из того самого наждака или подходящего по мощности мотора, см. ниже. Нужно заказать переходник с вала электродвигателя под хвостовик тарельчатого шлифовального круга на металлической основе. Или под зажимной патрон, тогда на том же моторе можно будет соорудить мини токарный станок, см. рис.:

Самодельный дисковый гриндер

«Тарелка» подойдет изношенная: на обрез ее борта наклеивают диск из тонкого (4-6 мм) волокнистого пластика, а на него – абразив. Как сделать торцевой гриндер, см. след. ролик.

Видео: самодельный торцевой гриндер

Разница между дисковым и ленточным гриндером не только в возможностях использования. Если взять обычные домашние поделки, то для дискового гриндера хватит мощности привода в 250-300 Вт на валу. Для мелких деревянных деталей – и 150-170 Вт. Это мотор от старой стиральной машины, прямая (обычная) дрель или шуруповерт. А вот для ленточного гриндера понадобится движок от 450-500 Вт: трехфазный с батареями пусковых и рабочих конденсаторов. Если предполагается обрабатывать крупногабарит, то мощность мотора – от 1-1,2 кВт. Причем батареи конденсаторов для того и другого обойдутся ненамного дешевле самого движка.

Примечание: привод мощностью 100-200 Вт задействует ленточный мини-гриндер (см. далее) для точной правки ножей, шлифовки/полировки ювелирных изделий и т.п.

Дрель или шуруповерт как привод гриндера удобны и тем, что позволяют оперативно менять скорость движения абразива (см. далее) штатным регулятором частоты вращения. Нужно только, во-первых, сделать для дрели держатель, жестко фиксирующий инструмент. Во-вторых, упругую переходную муфту с дрели на хвостовик диска, т.к. добиться их точной центровки без специального оборудования сложно, а биение сведет на нет точность обработки и может повредить инструмент-привод.

Чертежи держателя дрели для использования ее как привода домашнего металлорежущего станка даны слева на рис.:

Чертежи держателя дрели для привода гриндера (шлифовального станка)

Поскольку ударные и нерегулярные знакопеременные нагрузки на привод в гриндере на порядок ниже, чем, скажем, в токарном станке, держатель дрели для него возможно сделать из твердого дерева, фанеры, ДСП, МДФ, справа на рис. Диаметр крепежного (большого) отверстия – по шейке дрели. Дрель весьма желательно использовать без ударного механизма и со стальной обечайкой на шейке (под установку передней рукоятки).

Муфта

Для переходной муфты понадобится отрезок стального прута (не обязательно точеный) того же диаметра, что и хвостовик приводного вала гриндера, и отрезок армированного ПВХ шланга (садового поливного) с просветом таким, чтобы туго натягивался на прут и хвостовик. Длина «свободного» шланга (между торцами прута и хвостовика в нем) – 3-5 см. Длина выступающей части прута должна быть достаточна для надежного зажима в патроне дрели. После сборки муфты на месте шланг на хвостовике и пруте туго затягивается хомутами; можно проволочными. Такая муфта полностью парирует расцентровку привода и ведомого вала до 1-1,5 мм.

Лента все же лучше

Ленточный гриндер позволяет делать все то же, что и дисковый, и многое другое. Поэтому далее мы сосредоточимся на том, как своими руками сделать именно ленточный шлифовальный станок. Любители, ориентируясь на промышленные образцы, делают гриндеры порой весьма замысловатые, см. рис.:

Самодельные ленточные шлифовальные станки

И это оправдано: конструкция и кинематика ленточного гриндера весьма пластичны, что позволяет с успехом использовать подручные материалы и старый металлохлам. Нужно только соблюдать 3 принципа:

1. Не делайте так, как на втором слева фото рис.: лента абразивной стороной должна касаться только обрабатываемой детали. Иначе абразив съест и обводные ролики, и себя. Точность и чистота обработки на протяжении одной рабочей операции окажутся непредсказуемыми;
2. Конструкция станка должна обеспечивать равномерное натяжение ленты независимо от характера производимой операции;
3. Скорость движения ленты должна соответствовать характеру производимой операции.

Кинематика и конструкция

Как сказано выше, конструкций гриндеров существует множество. Соображая, из чего бы и как соорудить гриндер себе, лучше ориентироваться на промышленные образцы, предназначенные полностью механизированной для точной и чистой шлифовки крупногабаритных профилированных деталей: раз «шкурит» как надо лопасть пропеллера самолета или ветродвигателя, то и с любой другой работой справится.

Кинематические схемы гриндеров указанного назначения даны на рис.:

Основные кинематические схемы ленточных шлифоавльных станков (гриндеров)

Поз. А – самая сложная и совершенная, с тремя коромыслами. Если длина коромысла натяжного ролика прим. в 2 раза меньше, чем рабочего, то, регулируя натяжение пружин, можно добиться равномерного натяжения ленты при ходе рабочего коромысла на 20-30 градусов вверх и вниз. Наклоном обводного коромысла, во-первых, станок перенастраивается под ленты разной длины. Во-вторых, таким же образом можно оперативно менять натяжение ленты для разных операций. Рабочей ветвью ленты может быть любая, кроме сбегающей с ведущего шкива до натяжного ролика, т.е. гриндер с 3-мя коромыслами одновременно и горизонтальный, и вертикальный.

Схема с соосно качающимся коромыслом (поз. 2) проще, дешевле и по точности обработки не уступает предыдущей, если длина коромысла между осями – не менее 3-х поперечников обрабатываемой детали. Чтобы на сбить профиль шлифовкой, ход коромысла ограничивают упорами в пределах 10 градусов вверх-вниз. Прижим ленты к детали чаще всего гравитационный, под весом коромысла с обводным шкивом. Натяжение ленты возможно в некоторых пределах оперативно менять, подтянув коромысло вверх слабой регулируемой пружиной, отчасти компенсирующей его тяжесть. Гриндер данной схемы может работать как шлифовальный для мелких деталей с придвижного столика. В таком случае коромысло жестко фиксируется горизонтально, а рабочей поверхностью ленты будет обегающая обводной шкив. По схеме с соосным коромыслом сделан, напр., достаточно популярный гриндер BTS50. Недостатки схемы, во-первых, технологически сложный соосный с ведущим валом шарнир коромысла. Во-вторых, необходимость в эластичной ленте: если сделать обводной шкив скользящим подпружиненным, точность обработки падает. Этот недостаток при обработке мелких деталей полностью устраняется дополнительным натяжным роликом, см. далее.

Схема с одним несоосным коромыслом в промышленности используется довольно редко, т.к. в принципе не позволяет добиться равномерного натяжения ленты. Однако дает точность, вполне достаточную в домашних условиях и позволяет построить очень неплохой простой гриндер.

Что на что годится

Теперь посмотрим, что возможно «выжать» из той или иной схемы с точки зрения мастера-любителя. А потом попробуем разобраться, как бы самому сделать ленту для гриндера и обойтись без заказных точеных деталей.

3 коромысла

Грамотные любители свои гриндеры строят как раз по схеме с 3-мя коромыслами, слева на рис. ниже. Лопасти пропеллеров шлифуют далеко не все, но в этом случае действует другое достоинство данной схемы: если гриндер используется как вертикальный, то рабочая ветвь ленты – упругая. Это позволяет умелому мастеру, допустим, наводить режущие кромки и лезвия буквально с микронной точностью.

Самодельные и промышленного изготовления ленточные гриндеры

В промышленных гриндерах для домашнего пользования схема с 3-мя коромыслами применяется также широко (в центре) по тем же причинам. Повторение их самостоятельно в большинстве случаев вполне возможно. Напр., чертежи популярного за рубежом гриндера KMG можно скачать по ссылке.

Размеры, правда, дюймовые – машинка американская. Для привода в любом случае возможно использовать угловую дрель-болгарку (справа на рис., вполне подходит по мощности) с самодельным шкивом и роликами, см. далее.

Примечание: если будете делать стационарный привод, постарайтесь раздобыть асинхронный мотор на 2-3 скорости от негодной стиралки с горизонтальным баком. Его преимущество – небольшие обороты. Это дает возможность сделать ведущий шкив большого диаметра и тем самым исключить проскальзывание ленты. Проскок ленты в работе – почти наверняка испорченная деталь. Большинство стиралок с 2-3 скоростными асинхронными моторами на 220 В – испанские. Мощности на валу – 600-1000 Вт. Если набредете на такую, не забудьте и о штатной фазосдвигающей конденсаторной батарее.

Соосное коромысло

В чистом виде гриндеры с соосным коромыслом любители не делают. Соосный шарнир штука сложная, эластичную ленту самому не сделать, а покупная стоит дорого. Гриндеры с соосным коромыслом дома используют чаще всего в варианте для мелких точных работ со столика, т.е. с жестко закрепленным горизонтальным коромыслом. Но тогда и надобность в коромысле как таковом отпадает.

Примером может служить мини гриндер, чертежи которого даны на рис.:

Чертежи мини-гриндера для мелких точных работ

Его особенности, во-первых, накладная постель для ленты (поз. 7), что значительно расширяет возможности использования. Напр., железка рубанка правится на этом гриндере с угловым упором буквально сама по себе. В данном случае гриндер работает, если можно так выразиться, как самодвижущийся оселок (наждачный брусок). Убрав постель, получим гриндер с упругой лентой для точной шлифовки/полировки округлых мелких деталей. Во-вторых, натяжной вал (поз. 12). Зажав его с пазу гайками, получим относительно фиксированное натяжение ленты для работы с постелью. А отпустив гайки, переводим гриндер в режим гравитационного натяжения ленты для тонких работ. Привод – не обязательно через шкив (поз. 11). Можно закрутить прямо за хвостовик ведущего вала (поз. 16) от дрели через переходную муфту, см. выше.

Специализированный инструментальный гриндер (напр., для наведения и правки токарных резцов) вообще теряет всякое подобие исходной схеме. Мотор для него берут высокооборотный (мощности 200-300 Вт хватит). Ведущий шкив, соответственно, малого диаметра. Обводной шкив, наоборот, делают побольше и потяжелее, для инерции. Все это вместе позволяет уменьшить биения ленты. Натяжной ролик с той же целью, плюс для большей равномерности натяжения ленты, отводят подальше и подпружинивают длинной не очень сильной пружиной. Как сделать гриндер для обработки резцов, см. в ролике ниже.

Видео: гриндер для изготовления резцов

Одно коромысло

В любительской практике гриндеры с несоосным коромыслом хороши тем, что для них вообще не нужны точные детали. Напр., шарниры можно делать из карточных петель. В то же время точность обработки остается достаточной для обычных любительских запросов.

Исходную схему в данном случае тоже модифицируют: коромысло поворачивают на 90 градусов, относят вверх и подпружинивают, слева на рис. Получается простой вертикальный гриндер. И, что немаловажно – без проблем работающий с самодельной нерастяжимой лентой. Обеспечивать натяжение ленты может пружина как растяжения (в центре), так и сжатия. Сила ее не суть как важна, лишь бы лента в процессе работы не прогибалась чрезмерно. Никаких регулировок на время пользования не требуется.

Как устроен простой вертикальный гриндер

Расходники и детали

Единственный расходный материал для ленточного гриндера – лента (не считая смазки для подшипников и шарниров. Ленту можно заказать нужной длины (см. в конце), но можно сделать и самостоятельно из наждачной шкурки на текстильной основе. Весьма желательно – гибкой, непропитанной. В целом процедура изготовления ленты для гриндера своими руками такова:

• Отрезаем заготовку – полосу нужной длины и ширины.
• Готовим оправку (не обязательно круглую) длины по образующей немного меньше длины ленты.
• Обводим оправку заготовкой изнанкой наружу.
• Подводим концы заготовки точно встык и надежно закрепляем.
• Кладем на стык обломок клеящего стерженька для термоклеевого пистолета.
• Греем строительным феном, пока клей не расплавится.
• Накладываем на стык латку из тонкой ткани.
• Прижимаем чем-то жестким через тефлоновую пленку, пока клей не застынет.

Тут есть три существенных момента. Первый – вместо ткани на латку использовать шероховатую пленку из ПЭТ толщиной 25-50 мкм (продается). Она очень прочна, а попробуйте-ка провести пальцем по бутылке из ПЭТ. Не очень-то скользко? Шероховатую ПЭТ-пленку под натяжением не протянешь и по полированному металлу. И вместо латки лучше заклеить изнанку ленты сплошной полосой пленки ПЭТ с нахлестом на 2-3 см. Биение ленты будет не больше 0,05-0,1 мм. Это меньше, чем от тончайшего миткаля и даже меньше, чем погрешность толщины шкурки-заготовки.

Второй – готовую ленту заправьте в станок и шлифаните ею без сильного нажима что-то непотребное. Рубчик на шве слижется, и лента станет не хуже фирменной.

Но самое главное – по эластичности лучший клей для склеивания ленты гриндера не дорогой и сложный в использовании термо- или монтажный, а обычный ПВА. Если же лента оклеена подкладкой по всей длине изнанки, то и ее прочности на ПВА хватит с избытком. Как слеить ленту для гриндера ПВА, см. ролик

Видео: склеивание ленты для гриндера клеем ПВА

Шкив

Образующая (боковая поверхность в разрезе) ведущего шкива гриндера должна быть прямолинейной. Если использовать шкив-бочку, то лента изогнется корытом по всей длине. Не допускают ее сползания ролики, см. далее, а вот образующая шкива должна быть прямой.

Шкив для гриндера, не предназначенного для особо точных работ, во-первых, не обязательно должен быть точеным. В схеме с 3-мя коромыслами биение ленты от его расцентровки погаснет на роликах, прежде чем дойдет до рабочей ветви. В простом вертикальном гриндере биение ленты в достаточной степени погасит натяжная пружина. Поэтому шкив для гриндера вполне возможно сделать без станка, см. видео:

Видео: ведущее колесо на гриндер без токарного станка

Второе – шкив, ролики и вообще все детали домашнего гриндера вполне допустимо делать из фанеры. На производстве это, безусловно, не вариант, даже если фанерный гриндер предложат даром с доплатой: шлифовщику зарплата нужна, а деревянный гриндер в цеху полностью износится, прежде чем окупит ее и себя. Но вы-то дома не будете гонять гриндер день изо дня в 3 смены. А по фанерному шкиву никакая лента не проскальзывает. В т.ч. самодельная. Так что  можете смело делать шкив гриндера из фанеры:

Видео: шкив для гриндера из фанеры

Гораздо важнее правильно рассчитать диаметр шкива по оборотам мотора и требуемой скорости движения ленты. Слишком медленно бегущая лента будет рвать обрабатываемый материал; слишком быстрая – сама сотрется, толком ничего не обработав. В каком случае какая скорость ленты нужна это особый разговор, и очень непростой. В общем, чем мельче абразив и тверже обрабатываемый материал, тем быстрее должна двигаться лента. Как зависит скорость ленты от диаметра шкива и оборотов мотора, см. рис.:

Таблица расчета скорости движения ленты гриндера по диаметру шкива и оборотам мотора

К счастью, для большинства пар абразив-материал допустимые пределы скорости движения ленты довольно широки, поэтому шкив для гриндера можно подобрать проще:

Видео: какое колесо нужно для ленточного гриндера

Ролики

Ролики гриндера, как ни странно на первый взгляд, самые ответственные его детали. Именно ролики удерживают ленту от сползания и обеспечивают ее равномерное натяжение по ширине. Причем ролик в кинематике может быть всего один, см. напр., видео выше о гриндере для резцов. Справятся с такой задачей только ролики-бочонки, см. ниже. Но «корыто» ленты после любого ролика должно распрямиться, прежде чем дойдет до рабочей зоны.

Ролики с ребордами (бортиками, закраинами) ленту не удержат. Дело тут не только и не столько с перекосе осей роликов: лента гриндера, в отличие от приводного ремня, должна выдерживать, не сползая, нагрузки от обрабатываемых деталей. Если сделать ролики с ребордами, то, чуть прикоснулся чем-то к ленте, она наползет на реборду. В гриндере нужно применять ролики-бочонки Тип 3 (выделено красным слева на рис.).

Какими должны быть ролики для гриндера

Там же даны размеры роликов Тип 3. Диаметр роликов желательно брать не более 0,5 ширины ленты (чтобы «корыто» не ушло далеко), но не менее 20 мм стальных точеных и не менее 35-40 мм фанерных. Натяжной ролик (вероятность сползания ленты с него наибольшая), если с него не сходит рабочая ветвь ленты, может быть диаметром 0,7-1,2 ее ширины. Фанерные ролики делаются в виде толстой обечайки, в которую запрессовывается подшипник; затем ролик насаживается на ось (в центре на рис.) и обрабатывается вчистую, см. напр. след. видео:

Видео: ролик-бочка для гриндера

Выточить ролик-бочку профиля точно по ГОСТ может и на станке не всякий токарь. Между тем есть способ сделать ролики для гриндера без существенных затруднений. Выручит все тот же садовый армированный ПВХ шланг, справа на рис. ранее. На заготовку ролика с прямой образующей туго натягивают его отрезок и обрезают с запасом по краям в толщину стенки шланга. Получается ролик со сложным профилем образующей, еще лучше удерживающий ленту и дающий меншее ее «корыто». Не верите? Постарайтесь попасть на кладбище самолетов или ракет и покопаться в них. Вы найдете ролики с точно таким же профилем образующей. Просто в массовое производство роликов сложного профиля гораздо дороже, чем бочек Тип 3.

И еще вариант

Все ответственные детали гриндера – цельную ленту, шкивы с покрытием, исключающим ее проскальзывание, ролики – можно приобрести по отдельности. Обойдутся они не так уж дешево, но все-таки не в тысячи заграничных и не в десятки родных «косух». Остальные детали гриндера, либо плоские, либо из профтруб, изготавливаются с помощью обычной настольной сверлилки или дрели. Вот где можно заказать детали для гриндера:

• http://www.cora.ru/products.asp?id=4091 – лента. Делают длины и ширины по желанию заказчика. Консультируют по абразивам и режимам обработки. Цены приемлемые. Срок доставки – вопросы к Руспочте.
• http://www.equipment.rilkom.ru/01kmpt.htm – запчасти (комплектующие) к шлифовальным станкам. Есть все, цены божеские. Доставка – см. пред.
• http://www.ridgid.spb.ru/goodscat/good/listAll/104434/ – то же, но иностранного производства. Цены дороже, доставка так же.
• http://www.pk-m.ru/kolesa_i_roliki/privodnye_kolesa/ – приводные колеса. Можно найти подходящие для гриндера.
• http://dyplex.by.ru/bader.html, http://www.syndic.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=36&Itemid=36 – запчасти для гриндеров. Ленты на заказ не делают – выбирайте по каталогу. Ролики без осей; оси продаются отдельно. Качество безупречное, но все очень дорого. Отправка – в течение 2-х недель до границы. Потом – таможня их, таможня наша, Руспочта. Итого ок. 2 мес. Может не дойти, если какой-то тамошний чинуша сочтет товар санкционным. В таком случае с возвратом проплаты проблем нет за полным отсутствием для рядового гражданина реальных возможностей получить таковую.

В целом же, если вы мастер-любитель и гриндер нужен вам эпизодически, лучше сделать его самому целиком. Если же вы ИП и пользуетесь гриндером постоянно, а цена «настоящего» кусается, то оптимальным будет собрать свой с использованием готовых ответственных деталей.

Содержание

1. Почему так много?
2. Устройство пылесоса
3. Ремонт: от простого к сложному
4. Напоследок об электронике
> Обсуждение

Ремонт пылесоса своими руками часто оправдан экономически. С одной стороны, напр., новый мотор-вентилятор (см. далее) для недорого Samsung’a или LG можно купить менее чем за 1500 руб., а перемотка сгоревшего обойдется более чем в 3000; замена подшипников от – 1200. Т.е., выгоднее оказывается заменить своими руками весь сборочный узел, не вникая в таинства техники. А негодный по схеме «Сколько хотите?» – «Сколько дадите» охотно возьмут на запчасти мастера-индивидуалы. С другой, очень многие неисправности пылесосов, за устранение которых в сервисе насчитают от 500, буквально за минуты устранимы в домашних условиях.

Цель настоящей статьи – рассказать читателям, что и как можно починить в пылесосе самостоятельно, как по внешним признакам определить место и характер неполадки, как туда добраться, и что и как нужно там сделать, чтобы пылесос ожил. И чего нельзя делать, чтобы не стало еще хуже. За основу возьмем ремонт пылесоса Samsung – они от неаккуратного пользования ломаются чаще других. Но если ваш другой марки, не беда – все пылесосы устроены в общем одинаково и методики их ремонта большей частью совпадают.

Примечание: не касаемся, во-первых, пылесосов-роботов – они «в уме» сбрасывают гарантию и блокируют управляющую электронику, если перед вскрытием не был введен код доступа. Также не касаемся мощных напольных пылесосов с внешним пылесборником или вертикальным циклоном. Бытовые модели тех и других в продаже еще есть, но спрос на них неуклонно падает – не оправдывают себя в эксплуатации.

Почему так много?

Если рассмотреть шильдики старых «Ракет», «Юпитеров» и подобных им «оттуда», то обнаружится, что потребляли старые от сети по 350-450 Вт, а современные пылесосы берут по 1200-2000 Вт. Происки проклятых буржуинов после развала СССР? Нет, все тут честно, дело совсем в другом.

Более 30 лет тому назад медики заметили, что горничные в отелях, уборщики театральных залов и другие люди, постоянно пользующиеся пылесосами, заболевают силикозом почти так же часто, как шахтеры. Оказалось – обычная пыль в пылесборнике дробится, выделяя очень вредные частицы размером 1-10 мкм (микрон). Сквозь ткань пылесборника микропыль проходит беспрепятственно и вздымается в воздух, а при вытряхивании мешка ее концентрация перепрыгивает все мыслимые пределы, и так держится часами.

Пылесосы стали делать с 2-3 ступенчатой очисткой воздуха, но на продувку микрофильров понадобилась дополнительная мощность мотора. А покупатели все как один желали, чтобы пылесосы стали тише, легче и меньше. Т.е., более мощный мотор пришлось делать компактнее и снабжать менее эффективным малошумным вентилятором. Двигатель пылесоса уже не мог работать без принудительного охлаждения, и его мощность пришлось еще увеличить для обдува самого себя. Так и сложились теперешние пределы потребляемой мощности бытовых пылесосов.

Роль фильтров и шланга

Пыльный воздух вреден мощному малогабаритному электромотору ничуть не менее, чем микропыль человеческим легким. Как следствие, все без исключения современные пылесосы строятся по схеме с полнопоточным охлаждением мотора очищенным воздухом. Если старый пылесос с забитым мешком просто плохо тянул, то современный с засорившимися фильтрами через несколько мин после запуска перейдет на пониженную мощность, или будет выключен аварийным термостатом, или сгорит, если нет защитной автоматики (самые дешевые) либо она заглушена (есть такие умельцы). Поэтому, прежде чем разобрать пылесос, как описано далее, проверьте все фильтры и, при необходимости замените или промойте и перезаправьте, см. далее. А также – шланг, тоже см. далее. Симптомы неисправностей из-за поломки шланга могут совпадать с гораздо более серьезными.

Устройство пылесоса

Подавляющее большинство моделей пылесосов построено по 3-м конструктивным типам:

1. C сухим пылесборником-мешком;
2. C аквафильтром (с воздушно-водяным туманным фильтром);
3. C несменным пылесборником-циклоном.

Устройство бытовых пылесосов с сухим пылесборником-мешком, с аквафильром и с циклоном

Любой из пылесосов указанных типов может снабжаться насадками (щетками) для влажной и сухой уборки. У насадок случаются свои характерные неисправности, с которыми мы также разберемся далее.

С мешком

В пылесосе с сухим пылесборником (слева на рис.) воздух проходит сначала через мешок-пылеулавливатель, затем через фильтр тонкой очистки и отсек мотор-вентилятора. Т. наз. HEPA-фильтр задерживает частицы размером порядка 1 мкм. HEPA-фильтр работает только под напором, а пылинки менее 3-5 мкм на работу и долговечность мотора не влияют, поэтому HEPA-фильтр ставят после мотор-вентилятора, который в данном случае работает и как компрессор.

Пылесосы с сухим пылесборником наименее склонны к поломкам, но главный их недостаток – одноразовые фильтры. Пылесборник выполняется из пропиленового или силиконового волокна и регенерации не подлежит – наполнившийся мешок выбрасывают и заменяют новым. Если попытаться его почистить, промыть или к прежней горловине пришить тканевый от старого пылесоса, образование микропыли усиливается настолько, что тонкий и HEPA-фильтр мгновенно засоряются. Если же и с ними подобным образом «схимичить», скоро оказывается, что необходим ремонт мотора, дорогой и/или сложный.

Фильтр тонкой очистки и HEPA-фильтр восстановлению также не подлежат, но в отдельных случаях это все-таки возможно, см. далее. Характерный признак засорившихся фильтров – пылесос плохо тянет, сильно гудит (без лязга и дребезга), греется. Если есть автоматика – спустя 1-15 мин после включения переходит на пониженную мощность или останавливается. Напр., свыше 65% обращений в гарантийный сервис с недорогими пылесосами LG по поводу такой «поломки» вызваны засорившимся HEPA-фильтром. Пользователю показывают, где мелким шрифтом напечатано, что это случай негарантийный и дружелюбно объясняют, сколько следует заплатить. Между тем замена фильтра в пылесосе LG совершенно ерундовое дело, см. след. видео.

Видео: ремонт выключающегося пылесоса заменой фильтра (на примере LG)

С аквафильтром

В пылесосах в аквафильтром (в центре на рис. в начале раздела) фильтрация 2-ступенчатая; фактически – одноступенчатая. Поток входящего воздуха взбивает воду в пылесборнике в туман, сразу поглощающий всю пыль. Туманный вихрь крутится под передним козырьком пылесборника и пыль оседает на дно. Далее туман с остатками микропыли проходит через туманный фильтр, работающий и как HEPA-фильтр, чистый воздух без капельной влаги охлаждает мотор и выводится наружу. Электричества пылесос с аквафильтром потребляет на 20-25% меньше, чем «сухой с мешком» той же производительности по воздуху и с таким же вакуумом.

Если аквафильтр пылесоса своевременно опорожнять, промывать и заполнять до метки (или по норме в инструкции) чистой (лучше – дистиллированной) водой, то туманный фильтр служит без замены до 2-2,5 гарантийных сроков. Если же в пылесборник наливать водопроводную воду на глазок, то засоряется задолго до окончания первого. Симптомы – такие же как, в пред. случае; замена в сервисе также платная. Самостоятельная замена – открыть крышку пылесоса, отжать защелки крышки фильтра, вынуть старый, поставить новый. Засорившийся туманный фильтр восстановлению не подлежит.

Примечание: туманный фильтр пылесоса с аквафильтром почти всегда мгновенно выходит из строя, если пылесос опрокинулся и на туманный фильтр попала жидкая влага. То же случается от перезалива воды в пылесборник.

Гораздо серьезнее другая болезнь пылесосов с аквафильтром – их мотор обдувается воздухом, насыщенным парами воды. В среднем гарантийная замена мотор-вентилятора с подгоревшими обмотками в пылесосах с аквафильтром производится вдвое чаще, чем в прочих, в расчете на одно изделие; особо этим грешат пылесосы Samsung серий VC/VCD. Признаки того, что обмотки мотора «завитковали» (короткое замыкание, КЗ, между витками) – пылесос сильно гудит, плохо тянет, греется. Не выходит на полную мощность; возможно выбивание пробок или защитного автомата. Проверяем мотор на витковое КЗ след. образом (методика подходит и для пылесосов других типов):

• Включаем пылесос на короткое время без шланга и с сухим аквафильтром. Слышны лязг, стук – нужно сначала проверить крыльчатку и подшипники мотора, см. далее.
• Работает ровно, но тянет слабо – прикрываем ладонью входное отверстие (гнездо для шланга). Если крыльчатку затянуло пылью, но мотор исправен, звук его должен существенно измениться. Остался прежним или изменение мало заметно – постоянное витковое КЗ.
• Мотор вроде исправен – убираем ладонь и ждем 5-10 мин (не более!). Тяга упала, пошел нагрев; возможно, вышибло пробки – перемежающееся витковое КЗ от нагрева.
• Ищем в интернете или любым другим способом, сколько стоит новый компрессор (мотор-вентилятор) для данной модели пылесоса на замену.
• Справляемся в сервисе или у мастеров – такая-то модель, подозрение на витковое в моторе, во что обойдется переборка с перемоткой?
• Решаем, отдавать в ремонт или заменить компрессор своими руками, см. далее.

Примечание: также о ремонте пылесоса Samsung VC6015V на 1500W можно посмотреть ролик ниже:

Видео: разборка и ремонт пылесоса с аквафильтром (на примере Samsung VC6015V)

С циклоном

Пылесос с пылесборником-циклоном

Пылесос с пылесборником-циклоном можно узнать по прозрачному «стакану» спереди, см. рис. справа. Мастера так и говорят между собой: ну вот, еще со стаканом принесли. Что случается в общем не чаще, чем с «сухими мешками». Это справедливости ради.

Главное достоинство пылесосов с циклоном – меньше одноразовых фильтров, которые нужно покупать и покупать, и емкостей с водой, которые нужно аккуратно заправлять и нельзя опрокидывать. Казалось бы, и мотор может быть послабее; на вид сопротивление потоку воздуха минимальное. Но – нет. Поскольку размеры и конфигурация циклона пылесоса далеки от оптимальных исходя из физических свойств воздуха, мотор, наоборот, нужен на те же 20-25% мощнее, чем для «сухого с мешком».

В бытовых циклонных пылесосах применяется почти исключительно двойное циклонирование (справа на рис. со схемами выше); в торговых наименованиях таких присутствует обозначение twin. Наполнившийся пылесборник вытряхивают; промывка не нужна. Очищенный воздух далее идет в моторный отсек и, через HEPA-фильтр наружу. Поскольку образование микропыли в циклоне минимально, HEPA-фильтр циклонного пылесоса служит гораздо дольше.

Болезнь циклонных пылесосов – сетчатый фильтр на выходе циклона; он защищает мотор-вентилятор от крупных частиц. В целом циклонные пылесосы отлично себя показывают в помещениях, где хозяйка (или горничная) ежедневно проходятся с пылесосом. Если же помещение убирается раз в неделю или реже, сетчатый фильтр быстро забивается. Симптомы – такие же, как от засорившегося HEPA-фильтра. А бывает, что очень мощный пылесос с циклоном, напр., Samsung на 1800W (Samsung SC8431 twin) в обычной комнате не выходит на полную мощность, пока вообще не удален сеточный фильтр, см. след. видео.

Видео: ремонт циклонного пылесоса с забитым сетчатым фильтром (на примере Samsung SC8431)

Удаление сеточного фильтра, безусловно, не полезно и ни для долговечности мотора, ни для чистоты воздуха и комнаты. Вдруг пылесос затянет брошку, значок, скрепку, любой мелкий твердый предмет – можно со спокойной душой отсчитывать деньги на новый мотор-вентилятор, т.к. от помятой крыльчатки мгновенно нарушается балансировка якоря мотора, см. далее. Samsung’и меньшей мощности с циклонами удаления сетки не требуют (она у них реже), но зато появляется другой характерный дефект – разбитый нижний подшипник. Впрочем, его замена много проще, дешевле и возможна самостоятельно, напр., см. сюжет, как отремонтировать Samsung на 1600W с такой неисправностью:

Видео: замена подшипника в циклонном пылесосе

Ремонт: от простого к сложному

Впрочем, случаи, в видео выше достаточно серьезные и не такие уж частые. К тому, что случается с мотором и что с ним возможно сделать, мы еще вернемся. Как и к смоточному барабану для сетевого шнура – он иногда дает внешние признаки, как от виткового КЗ и, чтобы добраться до барабана, тоже нужна полная разборка пылесоса. А пока займемся тем, что доступно снаружи без инструмента – фильтрами и шлангом. Чаще всего ремонт пылесоса к ним и сводится.

Фильтры

Воздушный фильтр пылесоса

«Тонкий» и HEPA-фильтр пылесоса устроены похоже, см. рис. справа; разница только в фильтрующем элементе. Рамки того и другого разъемные (нужно подковырнуть в щель сбоку). HEPA-фильтр просто вынимается из гнезда за ручку. Чтобы вытащить фильтр тонкой очистки, обычно достаточно убрать мешок-пылесборник. Но в некоторых моделях фильтр тонкой очистки становится доступен лишь вместе с мотором, так что см. далее.

Откроем читателю секрет: на вкладыши фильтров пылесоса (кроме туманного) отлично подойдут фильтрующие элементы автофильтров. Более того, их делают одни и те же производители. С фильтром тонкой очистки хуже: для него нужен вкладыш моторного воздухофильтра, который отдельно не продается. А вот на самый дорогой и быстро засоряющийся HEPA-фильтр годится вкладыш салонного воздухофильтра любого внедорожника. Самые дешевые – УАЗовские, и они ничуть не хуже «крутой фирмы».

Одного салонного фильтра хватит на несколько HEPA, поэтому оригинальную упаковку нужно вскрывать, аккуратно отрезав край ножницами. Затем рамку HEPA-фильтра разнимают, грязный вкладыш выбрасывают. Рамку промывают, вытирают насухо. Из салонного фильтра вырезают кусок в размер рамки, а остаток суют обратно в пакет и обрез заклеивают скотчем, чтобы вкладыш не насосался пыли из воздуха. Отрезанный кусок кладут в рамку, проклеивают по контуру (лучше – из клеевого пистолета), рамку защелкивают – новый HEPA-фильтр готов.

Шланг

Обнаружение места порыва шланга пылесоса

При порыве оболочки шланга пылесос ведет себя так же, как при засоре фильтров, крыльчатки или небольшом постоянном витковом КЗ: плохо тянет, меняется звук мотора, возможен перегрев. Обнаружить неисправность просто: нужно слегка потянуть шланг у обоймы штанги (трубы, на которую насаживается щетка) или присоединительного штуцера (штуковины, которой шланг вставляется в пылесос).

Чаще всего шланг рвется у штанги; в таком случае возможен ремонт подручными средствами и очень скорый, буквально не прерывая уборки:

Видео: быстрый ремонт порванного шланга пылесоса

Примечание: о ремонте шланга пылесоса с функциями уборки см. далее в соотв. разделе.

Гораздо реже шланг пылесоса рвется посередине. Восстановить его также возможно очень быстро, но нужна термоусаживаемая трубка (ТУТ). Усаживать ТУТ над пламенем не обязательно, можно прогреть воздухом от бытового фена на полной мощности. Как произвести ремонт шланга пылесоса с помощью термоусаживаемой трубки, см. след. видео.

Видео: ремонт шланга пылесоса термоусадкой

Разборка

Теперь возьмемся за ремонт посложнее, для которого пылесос надо разобрать. Это может быть необходимо, если описанные выше меры приняты, неполадки устранены, а внешние признаки неисправности остаются. Перед разборкой пылесоса необходимо:

1. Отключить его от сети электропитания.
2. Отсоединить шланг.
3. В пылесосах с циклоном или аквафильтром вынуть и опорожнить пылесборник.

Внутреннее устройство пылесоса детальнее показано слева на рис.:

Внутреннее устройство и порядок раборки пылесоса

Разборка пылесоса осуществляется в след. порядке:

• Откинуть крышку, поз. 1 на рис.
• Освободить защелки или вывернуть винты, крепящие к корпусу шарнир крышки, и снять крышку, если шарнир спереди.
• Если крышка откидывается назад, вынуть HEPA-фильтр, поз. 2.
• Вывернуть винты под HEPA-фильтром.
• Приподнять ручку для переноски. Если под ней виден винт, вывернуть его.
• Если крепежные винты верхней половины корпуса видны сверху (красная стрелка на поз. 2), вывернуть их.
• Если крепежных винтов сверху не видно, перевернуть пылесос и осмотреть снизу. Возможно, винты, скрепляющие половины корпуса, скрыты под откидной технологической крышкой, поз. 3.
• Снять верхнюю крышку корпуса. Теперь будет доступ к мотору, барабану со шнуром и, возможно, к фильтру тонкой очистки, поз. 4.
• В некоторых моделях пылесосов после разъема корпуса обнаруживаются еще 2 винта и защелка. Вывинтив винты и отжав защелку, можно извлечь лоток с мотором и барабаном, поз. 5.
• Мотор-вентилятор крепится в отсеке длинными винтами (показаны стрелками на поз. А).
• Головки винтов не крутить, они сидят на резьбе и в моторе! Нужно отвинтить гайки на шпильках, тогда мотор вынется, поз. 6.
• Вероятен вариант крепления мотора, когда вместо гаек на резьбовых шпильках сзади него видны головки винтов. Это значит, что кожух крыльчатки сидит на тугой посадке, см. далее. В таком случае вывинчиваем винты и вынимаем мотор-вентилятор.
• Вынув разъем питания мотора из гнезда, получаем полный доступ к барабану сетевого шнура, поз. 7.

Мотор: что можно сделать

Электродвигатели пылесосов ради компактности выполняются коллекторными с последовательным возбуждением: бесшумный и экономичный асинхронный движок на 1,5-2 кВт будет больше всего пылесоса и потянет не несколько десятков кило. Чтобы получить приемлемый КПД коллекторного мотора (на переменном токе, вообще говоря, для электрических машин из рук вон плохой), более-менее приличную производительность крыльчатки и уменьшить шумность пылесоса, его мотор рассчитывают высокую скорость вращения, более 10 000 об/мин. В таком случае огромное значение приобретает балансировка ротора (который в коллекторном моторе называется якорем) вместе с крыльчаткой. Если, допустим, полезть «не по делу» в компрессор и чуть-чуть помять крыльчатку (или надломить лопасть пластиковой) – вы «попали» на новый компрессор. Или, допустим, пылесос тарахтел, но тянул. Потом и тянуть перестал. Разбираем, смотрим – разбиты гнезда подшипников в корпусе. Опять «попадалово» на то же самое. Поэтому непреложные правила, которым надо следовать, вдруг пылесос барахлит и есть подозрение на механику, таковы:

1. Вдруг в работе пылесоса появились гул, вибрация, лязг, стук, иные резкие посторонние звуки – не тянуть с ремонтом, дороже обойдется.
2. Если пылесос греется и, особенно, попахивает горелой изоляцией – немедленно выключить и см. пред. пункт.
3. Прежде чем добираться до мотора, тщательно проверить все возможные источники неполадок, описанные выше, и барабан сетевого шнура, см. далее.
4. Убедиться, что напряжение в розетках соответствует указанному в паспорте или на шильдике пылесоса. Его бытовая норма – 185-245 В, но мощные коллекторные двигатели переменного тока не терпят колебаний напряжения питания в столь больших пределах; для них норма (если производитель не указывает иного) – 195-235 В.
5. Не зная броду, не лезь в воду – беритесь за электромеханику, лишь точно зная, что и как там будете делать и к чему это приведет.

Мы же далее постараемся дать сведения о том, как все-таки и когда возможно произвести ремонт двигателя пылесоса своими силами.

Внутреннее устройство мотор-вентилятора пылесоса показано на поз. 1 рис. ниже, а на поз. 2 и 3 – варианты его исполнения. Поз. 2 – крепление короткими винтами сзади и кожух крыльчатки на тугой посадке (см. также выше) применяется преим. в современных пылесосах; весь поток воздуха омывает мотор. Поз. 3 – кожух с уплотнением крепится винтами-шпильками, это старый, но еще довольно распространенный вариант. В таком случае проблем нет: вывинчиваем винты, поддеваем кожух отверткой (он прикипел на уплотнении), и кожух сам отваливается.

Устройство и разборка двигателя пылесоса

Если кожух на тугой посадке, очень-очень осторожно, не торопясь, потихоньку обстукиваем его выступающий назад бортик, пока кожух не сползет. Лучше будет подложить стальную полоску толщиной 3-4 мм: она, не ослабляя удара, распределит его силу по большей длине бортика. Сборка, кстати, в обратном порядке, только обстукиваем горловину. Если ее нет, значит, узел собирается на специальном стенде. Тогда – стоп! Дальше сами не лезем.

Но, допустим, кожух снят и мы видим крыльчатку, поз. 5. Помята или побита – новый компрессор, ничего не поделаешь. На такой скорости вращения, если в крыльчатку канцелярская кнопка попадет, гнезда подшипников разболтаются обязательно; что это значит, см. выше.

Щеточно-коллекторный узел двигателя пылесоса

Ладно, крыльчатка цела. Выворачиваем крепежные винты щеткодержателей (показаны красными стрелками на рис. справа) и вынимаем щеткодержатели со щетками (зеленые стрелки). Пока откладываем и проверяем крыльчатку: без щеток она должна вращаться свободно, легко, плавно и от резкого толчка пальцем делать несколько оборотов. Нет – см. ниже, а пока займемся щеточно-коллекторным узлом.

Проверяем огарки щеток, их должно остаться не менее чем по 1-1,5 см в длину и точно одинаковых. Если посредине торца щетки видна дырочка, а в ней какая-то медяшка, все, щетки изношены полностью. Меняются щетки только и только комплектными парами. Если одна изношена хотя бы на миллиметр больше другой, пара щеток меняется независимо от степени общего износа.

Чистим коллектор замшей, смоченной спиртом, и протираем насухо фланелью. Ни упаси боже тереть шкуркой! Ламели коллекторов моторов пылесосов делаются из омедненного алюминия. Слой меди тонкий: продрал наждачкой до белого – новый компрессор. То же, если на коллекторе обнаруживается кольцевая канавка, выгоревшая от кругового огня. Круговой огонь опоясывает коллектор, если пылесос долго гонять с засорившимися фильтрами.

Теперь допустим, что крыльчатка вращается туговато и/или не плавно, вроде как за что-то цепляется. Вообще-то снимается она пневмо- или гидросъемником, но сначала нужно отвинтить удерживающую крыльчатку гайку с левой резьбой. Засела она намертво: при каждом включении пылесоса инерция крыльчатки стремится затянуть гайку. Не имея навыков работы с механикой и электромеханикой, на этом лучше остановиться и честно сказать мастерам: сам не умею, а поломать совсем боюсь. Но для любителей, вполне владеющих инструментом, даем видео, как открутить гайку крыльчатки пылесоса:

Видео: откручивание гайки крыльчатки пылесоса

Если гайка поддалась, можно попробовать снять крыльчатку, осторожно поворачивая на валу вправо-влево руками. Вал можно зафиксировать капроновым шнуром: один его конец завязывают к каком-нибудь отверстии, туго-натуго обматывают вал под крыльчаткой шнуром, затем помощник все время тянет за свободный конец шнура, а вы пытаетесь сорвать крыльчатку. Но ни в коем случае не заклинивайте вал чем-то твердым! Силуминовый корпус мотора может треснуть, и тогда опять – новый компрессор. Кое-кто умудряется даже провернуть вал в якоре, что уму постижимо, но с большим трудом.

Хорошо, крыльчатка сползла. Зачем? Чтобы проверить подшипники. В зазоры между обоймами подшипников и их гнездами в корпусе капаем по 1-2 капли керосина или тормозной жидкости. Берем гвоздь, упираем его острие в лунку на хвостовике вала и пытаемся вытолкнуть якорь (см. рис. ниже) вперед. Если не прикипел намертво – выйдет, т.к. передний подшипник больше заднего. Можно слегка постучать легким молотком по шляпке гвоздя, но очень осторожно – силуминовый корпус может треснуть!

Якорь (ротор) электродвигателя пылесоса

Проверяем вращение подшипников. Снять негодные будет трудно, т.к. на шейки вала они посажены с холодным нагягом, т.е. якорь перед установкой подшипников охлаждают. Можно попробовать прогреть подшипники бытовым феном и, пока горячие, столкнуть концами ножниц. Есть и другие способы, см., напр., как заменить подшипники мотора довольно популярного Samsung’а SC4325 в след. ролике:

Видео: замена подшипника пылесоса Samsung SC4325

Чего не надо

«Восстанавливать» разбитые подшипники литолом, фиолом и т.п. Не те обороты у движка, чтобы такой фокус прошел. Также не надо самостоятельно перематывать якорь, по причине той же скорости вращения. После перемотки обязательно нужна его динамическая балансировка. Не статическая в центрах! Если найдется специалист, перематывающий с гарантией, и возьмет за это дешевле нового компрессора – можно попробовать. А самому – не надо.

Барабан

В барабане сетевого шнура возможны механические и электрические неисправности. Механические – поломка рычага-фиксатора и пружины внутри. В том и другом случае шнур или не вытаскивается, или не затягивается обратно, полностью либо частично. Рычаг обычно плоский Г-образный; новый делается из кусочка металла, особой точности не нужно. Чтобы добраться до пружины (и контактов, см. ниже), нужно полностью смотать шнур и разобрать барабан; все крепежные винты снаружи. Обычно у пружины отламывается ус. Чтобы отогнуть новый, конец пружины отпускают, нагрев над огнем. При обратной сборке барабана пружину заводят на 2-3 оборота и проверяют ход шнура. Не вытягивается полностью – начальный завод нужно ослабить. Не втягивается весь – наоборот, усилить.

Сетевой шнур в барабане соединяется с монтажом пылесоса чаще всего скользящими контактами. Симптомы их неисправности – пылесос работает с перебоями или вовсе не включается. Возможно совпадение с признаками виткового КЗ: греется, плохо тянет, несет горелой изоляцией. Однако проверять контакты тестером бесполезно: не уловит перемежающегося точечного неконтакта.

Контакты барабана проверяются самодельным пробником из любого наушника и пальчиковой батарейки, хорошо знакомого радиолюбителям. Схему проверки см. на рис.:

Проверка контактов барабана сетевого шнура пылесоса

Процедура такова:

• Одним щупом (все равно каким) становятся на контактную площадку барабана (показано красными стрелками).
• Другим щупом находят по щелчку в наушнике соответствующий штырек сетевой вилки.
• Один человек слушает, что в наушнике, удерживая вилку у себя, а другой за петлю полностью вытягивает шнур и отпускает.

В наушнике все время должна быть мертвая тишина. Малейший шорох – барабан нужно перебирать, чистить, рихтовать или менять контакты. Ток через наушник всего несколько мА, а что будет, когда по цепи пойдут штатные 5-10 А?

Щетки-дворники

Неисправности пылесоса возможны также в активных наконечниках, т.е. выполняющих функции уборки. Как устроены и действуют основные их разновидности, показано на рис. ниже. В наконечнике для влажной уборки (слева на рис.) основной источник неисправностей – пользователь. Помпа, подающая моющее, не рассчитана на работу всухую. Если перед уборкой не заправить моющим пылесос, ее моторчик выйдет из строя. Помпа конструктивно неотъемлема от бака для моющего и ремонту не подлежит. Что касается трубок для подачи моющего и его распылителя, то они снаружи, прозрачны и засоры в них сразу видны. Для прочистки подающая трубка просто стягивается со штуцера на пылесосе и распылителя, а обратно также просто надевается. Замена также не представляет затруднений: любая пластиковая трубочка подходящего диаметра.

Устройство активных наконечников пылесоса для влажной уборки и метущего

Чтобы увидеть устройство сухого (метущего) активного наконечника (справа на рис.), нужно снять сидящие на трении или защелках боковые крышки на шарнире наконечника (в центре на рис.) или непосредственно на боковинах щетки. Маломощный моторчик щетки в пылезащищенном исполнении выходит из строя очень редко. Несколько чаще провисает и сползает приводной ремень (зеленая стрелка справа на рис.) или изнашивается щетина метущего барабана; она должна выступать за нижнюю плоскость наконечника не менее чем на 8-9 мм. Восстановлению метущий барабан не подлежит, его меняют на новый. Достаточно часто встречается также обрыв проводов питания привода метущего барабана. Провода проходят внутри шланга; как их заменить в довольно широко распространенном пылесосе Samsung SC-6573, см. сюжет:

Видео: ремонт проводов в шланге с регулятором (Samsung SC-6573)

Напоследок об электронике

Надо сказать, что электросхемы пылесосов, кроме самых дорогих с микропроцессорами, особой сложностью не отличаются. Электрическая принципиальная схема пылесоса, которую можно считать близкой к типовой, приведена на рис. ниже. Напряжение сети в данном случае 110 В. Для напряжения 220 В сопротивление R1 увеличивают до 150 Ом и его мощность до 2 Вт. R5 берут 330 кОм, VR1 и VR2 по 470-510 кОм, R3 – 24 кОм 2 Вт. Рабочее напряжение всех конденсаторов – 630 В.

Электрическая принципиальная схема пылесоса с регулировкой мощности

R3 задает максимальную мощность пылесоса, его можно менять в пределах 12-47 кОм. VR1 – оперативная регулировка мощности, а VR2 выставляется ее минимальное значение, и тут нужно быть осторожнее. Дело в том, что, если якорь мотора остановится, каждый полупериод напряжения сети через него потечет пусковой ток, равный 3-5 рабочего, и дорогой мощный симистор (TRIAC по схеме) сгорит. Поэтому при настройке схемы движок VR2 сначала ставят на минимальное сопротивление, потом от ЛАТРа дают напряжение 175 В и VR2 очень осторожно, без перерегулирования, уменьшают обороты мотора до 700-800 об/мин.

Термозащита в такой схеме осуществляется также несложно: параллельно C3 подключают терморезистор на 1-1,5 МОм (для напряжения сети 220 В) с обратно-логарифмической температурной характеристикой. Физически терморезистор должен находиться в тепловом контакте в корпусом мотора, но быть электрически от него изолирован. «Холодный» терморезистор (при комнатной температуре) на работу схемы не влияет, но при нагреве до 70-80 градусов его сопротивление упадет до 1-0,5 R3, C3 в течение полупериода станет заряжаться медленнее, маломощный симистор DIAC открываться и открывать TRIAC позднее, и мощность мотора снизится вдвое-вчетверо. Примерно таким же образом возможно доработать большинство пылесосов с регулировкой мощности, но без защитной автоматики.

Примечание: плохой контакт в движке VR1, из-за чего неправильно или вовсе не регулируется мощность, диагностируется пробником из наушника и батарейки, как и контакты барабана. Не забудьте только выключить пылесос и вынуть вилку из розетки!

Содержание

1. Что такое smd
2. Самый простой
3. Простой из резистора
4. Регулятор для паяльника
5. Импульсные
6. Мини и микро на резисторах
7. Индукционные
8. В заключение
> Обсуждение

Собрать паяльник своими руками домашних (и не только) мастеров побуждают прежде всего экономические соображения. Простой паяльник на 220 В для обычных мелких спаечных работ лучше, конечно, купить. Однако и его возможно доработать, не разбирая, чтобы продлить жизнь жала. Но вот «топор» на 150-200 Вт, которым можно паять металлические водопроводные трубы, стоит уже не 4,25, а вдесятеро больше. И не советских рублей, а вечнозеленых условных единиц. Та же проблема возникает, если паять нужно вне доступности электросети от автомобильных 12 В или карманного литий-ионного аккумулятора. Как самостоятельно сделать паяльник на такие случаи, и не только на такие, рассматривается в сегодняшней публикации.

Что такое smd

Sub Micro Devises, сверхминиатюрные устройства. Наглядно можно увидеть smd, открыв мобильный телефон, смартфон, планшет или компьютер. По технологии smd малюсенькие (возможно, меньше среза спички) компоненты без проволочных выводов монтируются пайкой на контактные площадки, по терминологии smd называемые полигонами. Полигон может быть с тепловым барьером, предотвращающим растекание тепла по дорожкам печатной платы. Тут опасность не только и не столько в возможности отслоения дорожек – от нагрева может порваться пистон, соединяющий слои монтажа, что приведет устройство в полную негодность.

Паяльник для smd должен быть не только микромощным, до 10 Вт. Запас тепла в его жале не должен превышать того, который может выдержать паяемая деталь. Но долгая пайка слишком холодным паяльником еще более опасна: припой все не плавится, но деталюшка-то греется. А на режим пайки существенно влияет наружная температура, и тем больше, чем меньше мощность паяльника. Поэтому паяльники для smd выполняются либо с ограничением времени и/или величины теплоотдачи при пайке, либо в оперативной, на протяжении текущей технологической операции, регулировкой температуры жала. Причем держать ее нужно на 30-40 градусов выше температуры плавления припоя с точностью буквально до 5-10 градусов; это т. наз. допустимый температурный гистерезис жала. Этому очень мешает тепловая инерция самого паяльника, и основная задача при конструировании такового – добиться его возможно меньшей постоянной времени по теплу, см. далее.

Сделать паяльник в домашних условиях возможно для любой из указанных целей. В т.ч. и мощный для пайки стального либо медного водопровода, и достаточно точный мини для smd.

Примечание: вообще-то в паяльнике жало это рабочая (залуживаемая) часть его стержня. Но, поскольку стержни бывают и другие разные, будем для ясности считать весь стержень жалом. Если рабочая часть паяльника насаживается на стержень, она называется наконечником. Примем, что наконечник со стержнем это тоже жало.

Самый простой

Пока не будем вдаваться в сложности. Допустим, нам нужен обычный паяльник на 220В без затей. Идем выбирать и видим, разница в ценах достигает 10 и более раз. Разбираемся – почему. Первое: нагреватель, нихромовый или керамический. Последний (не «альтернативный»!) практически вечен, но, если паяльник уронить на твердый пол, может расколоться. Жало паяльников на керамике обязательно несменное – значит, надо покупать новый. А нихромовый нагреватель, если паяльник не забывать включенным на ночь, служит более 10 лет; при эпизодическом пользовании – свыше 20. И в крайнем случае его можно перемотать.

Разница в цене сократилась теперь до 3-4 раз, в чем еще дело? В жале. Никелированное из меди со специальными присадками мало растворяется припоем и очень медленно пригорает в обойме паяльника, но стоит дорого. Латунное или бронзовое хуже греется, и паять им smd нельзя – температурный гистерезис никак не удается вогнать в норму вследствие много худшей, чем у меди, теплопроводности материала. Красномедное жало и съедается припоем, и довольно быстро распухает от окиси меди, но зато дешевле.

Примечание: жало из электротехнической меди (отрезок обмоточного провода) для обычного паяльника непригодно – быстро растворяется и обгорает. Однако для smd такое жало самое то, его теплопроводность максимально возможная, а тепловая инерция и гистерезис минимальны. Правда, менять его придется часто, но жало-то со спичку или меньше.

С обгоранием и распуханием красномедного жала можно бороться просто аккуратностью: окончив работу и дав паяльнику остыть, жало вынимают, обколачивают от окисла, постукивая о край стола, а канал обоймы паяльника продувают. С растворением припоем хуже: часто подтачивать жало неудобно и оно быстро срабатывается.

Сделать жало для паяльника из обычной красной меди в разы более стойким к действию расплавленного припоя можно, не заточив его рабочий конец, а проковав до нужной формы. Холодная медь отлично куется обычным слесарным молотком на наковальне настольных тисков. У автора этой статьи в древнем советском ЭПЦН-25 кованое жало сидит уже более 20 лет, хотя в работе этот паяльник бывает если не каждый день, то уж точно каждую неделю.

Простой из резистора

Расчет

Самый простой паяльник можно сделать из проволочного резистора, это готовый нихромовый нагреватель. Рассчитать его также несложно: при рассеивании номинальной мощности в свободном пространстве проволочные резисторы греются до 210-250 градусов. С теплоотводом в виде жала «проволочник» держит долговременную перегрузку по мощности в 1,5-2 раза; температура жала при этом будет не ниже 300 градусов. Ее можно повысить до 400, дав перегрузку по мощности в 2,5-3 раза, но тогда после 1-1,5 час работы паяльнику нужно будет давать остыть.

Рассчитывают необходимое сопротивление резистора по формуле: R = (U^2)/(kP), где:

R – искомое сопротивление;

U – рабочее напряжение;

P – требуемая мощность;

k – указанный выше коэффициент перегрузки по мощности.

Напр., нужен паяльник на 220 В 100 Вт для пайки медных труб. Теплоотдача большая, поэтому берем k = 3. 220^2 = 48400. kP = 3*100 = 300. R = 48400/300 = 161,3… Ом. Берем резистор на 100 Вт 150 или 180 Ом, т.к. «проволочников» на 160 Ом не бывает, этот номинал из ряда на 5% допуск, а «проволочники» не точнее 10%.

Обратный случай: есть резистор на мощность p, какой мощности из него можно сделать паяльник? От какого напряжения его запитывать? Вспоминаем: P = U^2/R. Берем P = 2 p. U^2 = PR. Берем из этой величины квадратный корень, получаем рабочее напряжение. Напр., есть резистор 15 Вт 10 Ом. Мощность паяльника выходит до 30 Вт. Берем квадратный корень из 300 (30 Вт*10 Ом), получаем 17 В. От 12 В такой паяльник разовьет 14,4 Вт, можно паять мелочь легкоплавким припоем. От 24 В. От 24 В – 57,6 Вт. Перегрузка по мощности почти в 6 раз, но изредка и недолго спаять этим паяльником что-то большое возможно.

Изготовление

Изготовление паяльника из резистора

Как сделать паяльник из резистора, показано на рис. выше:

• Подбираем подходящий резистор (поз. 1, см. также далее).
• Готовим детали жала и крепеж к нему. Под кольцевую пружину надфилем выбирается канавка на стержне. Под болт (винт) и наконечник делаются резьбовые глухие отверстия, поз. 2.
• Собираем стержень с наконечником в жало, поз.3.
• Закрепляем жало в резисторе-нагревателе болтом (винтом) с широкой шайбой, поз. 4.
• Крепим нагреватель с жалом к подходящей рукоятке любым удобным способом, поз. 5-7. Одно условие: термостойкость рукоятки не ниже 140 градусов, до такой температуры могут нагреваться выводы резистора.

Тонкости и нюансы

Описанный выше паяльник из резисторов на 5-20 Вт делали многие (в т.ч. и автор во дни пионерской молодости) и, попробовав, убеждались – работать им всерьез нельзя. Греется невыносимо долго, и паяет только мелочь тычком – слой керамики мешает теплопередаче от нихромовой спирали в жало. Именно поэтому нагреватели фабричных паяльников мотаются на слюдяные оправки – теплопроводность слюды на порядки выше. К сожалению, свернуть слюду в трубочку дома невозможно, да и мотать нихром 0,02-0,2 мм дело тоже не для каждого.

Но вот с паяльниками от 100 Вт (резисторы от 35-50 Вт) дело другое. Тепловой барьер из керамики в них относительно тоньше, слева на рис., а запас тепла в массивном жале на порядок больше, т.к. его объем растет по кубу размеров. Качественно пропаять стык медных труб 1/2″ 200 Вт паяльником из резистора вполне возможно. Особенно, если жало не сборное, а цельное кованое.

Проволочные резисторы, пригодные и непригодные для изготовления паяльников

Примечание: проволочные резисторы выпускаются на мощность рассеяния до 160 Вт.

Только для паяльника надо искать резисторы старых типов ПЭ или ПЭВ (в центре на рис., в производстве до сих пор). Их изоляция остеклованная, выдерживает многократный нагрев до светло-красного без потери свойств, только темнеет, остывая. Керамика внутри чистая. А вот резисторы С5-35В (справа на рис.) крашеные, внутри тоже. Снять краску в канале полностью невозможно – керамика пористая. При нагреве краска обугливается и жало прикипает намертво.

Регулятор для паяльника

Регулятор напряжения, тока и мощности паяльника на микросхеме TC43200

Пример с низковольтным паяльником из резистора приведен выше не зря. Резистор ПЭ (ПЭВ) из хлама или с железного базара чаще всего оказывается неподходящего номинала под наличное напряжение. В таком случае нужно делать регулятор мощности для паяльника. В наши дни это гораздо проще даже людям, имеющим об электронике самое смутное представление. Идеальный вариант – купить у китайцев (ну, Али Экспресс, а то как же) готовый универсальный регулятор напряжения и тока TC43200, см. рис. справа; стоит он недорого. Допустимое входное напряжение 5-36 В; выходное – 3-27 В при токе до 5 А. Напряжение и ток выставляются отдельно. Поэтому можно не только выставить нужное напряжение, но и регулировать мощность паяльника. Есть, напр., инструмент на 12 В 60 Вт, а сейчас нужно 25 Вт. Выставляем ток в 2,1 А, на паяльник пойдет 25,2 Вт и ни милливаттом больше.

Примечание: для использования с паяльником штатные многооборотные регуляторы TC43200 лучше заменить обычными потенциометрами с градуированными шкалами.

Импульсные

Многие предпочитают импульсные паяльники: они лучше подходят для микросхем и др. мелкой электроники (кроме smd, но см. и далее). В ждущем режиме жало импульсного паяльника или холодное, или немного подогревается. Паяют, нажав на кнопку пуска. Жало при этом быстро, за доли-единицы с, греется до рабочей температуры. Контролировать пайку очень удобно: растекся припой, выдавил из капли флюс – отпустил кнопку, жало так же быстро остыло. Нужно только успеть его убрать, чтобы не припаялось туда же. Опасность сжечь компонент, имея некоторый опыт, минимальна.

Типы и схемы

Импульсный разогрев жала паяльника возможен несколькими способами в зависимости от рода работы и требований к эргономике рабочего места. В любительских условиях, или мелкому ИП-одиночке импульсный паяльник удобнее и доступнее будет сделать по одной из след. схем:

1. С токоведущим жалом под током промышленной частоты;
2. С изолированным жалом и форсированным его разогревом;
3. С токоведущим жалом под током высокой частоты.

Электрические принципиальные схемы импульсных паяльников указанных типов приведены на рис: поз. 1 – с токоведущим жалом промышленной частоты; поз. 2 – с форсированным подогревом изолированного жала; поз. 3 и 4 – с токоведущим жалом высокой частоты. Далее мы разберем их особенности, достоинства, недостатки и способы реализации в домашних условиях.

Электрические принципиальные схемы импульсных паяльников

50/60 Гц

Схема импульсного паяльника с жалом под током промышленной частоты наиболее проста, но это не единственное ее достоинство, и не главное. Потенциал на жале такого паяльника не превышает долей вольта, поэтому он безопасен для самых нежных микросхем. Пока не появились индукционные паяльники системы METCAL (см. далее), именно импульсниками промышленной частоты работала значительная часть монтажников на производстве электроники. Недостатки – громозкость, значительный вес и, как следствие, плохая эргономика: на смене длинее 4 час. работники уставали и начинали ошибаться. Но в любительском обиходе импульсных паяльников промышленной частоты до сих пор много: Зубр, Сигма (Sigma), Светозар и др.

Устройство импульсного паяльника на 50/60 Гц показано на поз. 1 и 2 рис. Видимо, ради экономии на издержках производства изготовители чаще всего применяют в них трансформаторы на сердечниках (магнитопроводах) типа П (поз 2), но это далеко не оптимальный вариант: чтобы паяльник паял как ЭПЦН-25, мощность трансформатора нужна 60-65 Вт. Вследствие большого поля рассеяния трансформатор на П-сердечнике в режиме КЗ сильно греется, а время разогрева жала доходит до 2-4 с.

Устройство импульсного паяльника промышленной частоты и его доработка под трансформатор на Ш-образном сердечнике

Если П-сердечник заменить на ШЛ от 40 Вт с вторичной обмоткой из медной шины (поз. 3 и 4), то паяльник выдерживает часовую работу с интенсивностью 7-8 паек в минуту без недопустимого перегрева. Для работы в режиме периодических кратковременных КЗ число витков первичной обмотки увеличивают на 10-15% против расчетного. Данное исполнение выгодно и тем, что жало (медная проволока диаметром 1,2-2 мм) можно крепить непосредственно к выводам вторичной обмотки (поз. 5). Поскольку ее напряжение доли вольта, это еще увеличивает экономичность паяльника и удлиняет время его работы до перегрева.

С форсированным подогревом

Схема паяльника с форсированным подогревом особых пояснений не требует. В дежурном режиме нагреватель работает на четверти номинальной мощности, а при нажатии на пуск в него выбрасывается накопленная в батарее конденсаторов энергия. Отключая/подключая к батарее емкости, можно довольно грубо, но в допустимых пределах дозировать количество выделяемого жалом тепла. Достоинство – полное отсутствие наведенного потенциала на жале, если оно заземлено. Недостаток – на имеющихся в широкой продаже конденсаторах схема реализуема лишь для резисторных мини-паяльников, см. далее. Применяется в основном для эпизодических работ на не насыщенных компонентами платах гибридной сборки, smd + обычный печатный монтаж в сквозные пистоны.

На высокой частоте

Импульсные паяльники на повышенной или высокой частоте (десятки или сотни кГц) весьма экономичны: тепловая мощность на жале почти равна паспортной электрической инвертора (см. ниже). Также они компактны и легки, а их инверторы пригодны для питания резисторных мини-паяльников постоянного нагрева с изолированным жалом, см. далее. Нагрев жала до рабочей температуры – за доли с. В качестве регулятора мощности без доработок применим любой тиристорный регулятор напряжения 220 В. Могут быть запитаны постоянным напряжением 220 В.

Примечание: на мощность свыше ок. 50 Вт ВЧ импульсный паяльник делать не стоит. Хотя, напр. компьютерные ИПБ бывают мощностью до 350 Вт и более, но жало на такую мощность сделать практически невозможно – или не прогреется до рабочей температуры, или само расплавится.

Серьезный недостаток – на рабочих частотах сказывается влияние собственной индуктивности жала и вторичной обмотки. Из-за этого на жале на время более 1 мс может возникать наведенный потенциал свыше 50 В, что опасно для компонент КМОП (КМДП, CMOS). Также существенный недостаток – оператор облучается потоком мощности электромагнитного поля (ЭМП). Работать импульсным ВЧ паяльником мощностью 25-50 Вт можно не более часа в день, а до 25 Вт – не более 4-х час, но не более 1,5 час кряду.

Самый простой способ схемной реализации инвертора импульсного ВЧ паяльника на 25-30 Вт для обычных спаечных работ – на основе сетевого адаптера галогеновой лампы на 12 вольт, см. поз. 3 рис. со схемами. Трансформатор можно намотать на сердечнике из 2-х сложенных вместе колец К24х12х6 из феррита с магнитной проницаемостью u не ниже 2000, или на Ш-образном магнитопроводе из такого же феррита сечением не менее 0,7 кв. см. Обмотка 1 – 250-260 витков эмалированного провода диаметром 0,35-0,5 мм, обмотки 2 и 3 – по 5-6 витков такого же провода. Обмотка 4 – 2 витка в параллель провода диаметром от 2 мм (на кольце) или оплетки от телевизионного коаксиального кабеля (поз. 3а), также запараллеленных.

Примечание: если паяльник более чем на 15 Вт, то транзисторы MJE13003 лучше заменить на MJE130nn, где nn>03, и поставить из на радиаторы площадью от 20 кв. см.

Вариант инвертора для паяльника до 16 Вт может быть выполнен на базе импульсного пускового устройства (ИПУ) для ЛДС или начинки перегоревшей лампочки-экономки соотв. мощности (не бейте колбу, там пары ртути!) Доработку иллюстрирует поз. 4 на рис. со схемами. То, что выделено зеленым, может быть различно в ИПУ разных моделей, но нам оно все равно. Нам нужно удалить пусковые элементы лампы (выделено красным на поз. 4а) и замкнуть накоротко точки А-А. Получим схему поз. 4б. В ней параллельно фазосдвигающему дросселю L5 подключается трансформатор на одном таком же кольце, как в пред. случае или на Ш-образном феррите от 0,5 кв. см (поз. 4в). Первичная обмотка – 120 витков провода диаметром 0,4-0,7; вторичная – 2 витка провода D>2 мм. Жало (поз. 4г) из такого же провода. Готовое устройство компактно (поз. 4д) и может быть помещено в удобный корпус.

Мини и микро на резисторах

Паяльник с нагревательным элементом на основе металлопленочного резистора МЛТ конструктивно аналогичен паяльнику из проволочного резистора, но выполняется на мощность до 10-12 Вт. Резистор работает с перегрузкой по мощности в 6-12 раз, т.к., во-первых, теплоотвод через относительно толстое (но абсолютно более тонкое) жало больше. Во-вторых, резисторы МЛТ физически в разы меньше ПЭ и ПЭВ. Отношение их поверхности к объему соотв. увеличивается и теплоотдача в окружающую среду относительно растет. Поэтому паяльники на резисторах МЛТ делаются только в вариантах мини и микро: при попытке увеличить мощность маленький резистор сгорает. Хотя МЛТ для спецприменения выпускаются на мощность до 10 Вт, своими силами реально сделать только паяльник на МЛТ-2 для мелких дискретных компонент (россыпи) и небольших микросхем, см. напр. видео ниже:

Видео: микро-паяльник на резисторах

Примечание: цепочка резисторов МЛТ может быть также использована в качестве нагревателя автономного аккумуляторного паяльника для обычных спаечных работ, см. след. ролик:

Видео: аккумуляторный мини-паяльник

Гораздо интереснее сделать мини паяльник из резистора МЛТ-0,5 для smd. Керамическая трубочка – корпус МЛТ-0,5 – очень тонкая и почти не препятствует теплопередаче на жало, но не пропустит тепловой импульс в момент касания полигона, отчего частенько сгорают компоненты smd. Подобрав жало (что требует довольно значительного опыта), smd таким паяльником можно не спеша паять, непрерывно контролируя в микроскоп процесс.

Процесс изготовления такого паяльника показан на рис. Мощность – 6 Вт. Нагрев либо непрерывный от инвертора из описанных выше, либо (лучше) с форсироваанным подогревом постоянным током от ИП на 12 В.

Как сделать мини-паяльник для микросхем из резистора МЛТ-0,5

Примечание: как сделать усовершенствованный вариант такого паяльника с более широким диапазоном применения, подробно описано здесь – oldoctober.com/ru/soldering_iron/

Индукционные

Индукционный паяльник на сегодняшний день вершина технических достижений в области пайки металлов эвтектическими припоями. В сущности, паяльник с индукционным нагревом это миниатюрная индукционная печь: ВЧ ЭМП катушки-индуктора поглощается металлом жала, которое при этом греется вихревыми токами Фуко. Изготовить своими руками индукционный паяльник не так уж сложно, если есть в распоряжении источник токов ВЧ, напр. компьютерный импульсный блок питания, см. напр. сюжет

Видео: индукционный паяльник

Однако качественно-экономические показатели индукционных паяльников для обычных спаечных работ невысоки, чего не скажешь об их вредном влиянии на здоровье. Фактически единственное их преимущество – прикипевшее к обойме в корпусе жало можно выдирать, на опасаясь порвать нагреватель.

Гораздо больший интерес представляют индукционные мини-паяльники системы METCAL. Их внедрение на производстве электроники позволило уменьшить процент брака из-за ошибок монтажников в 10000 раз (!) и удлинить рабочую смену до нормальной, причем работники расходились после нее бодрыми и дееспособными во всех прочих отношениях.

Устройство паяльника типа METCAL показано слева вверху на рис. Изюминка – в ферроникелевом покрытии жала. Паяльник питается ВЧ точно выдержанной частоты 470 кГц. Толщина покрытия выбрана такой, что на данной частоте вследствие поверхностного эффекта (скин-эффекта) токи Фуко сосредотачивались только в покрытии, которое сильно греется и передает тепло в жало. Самое жало оказывается заэкранированным от ЭМП и наведенные потенциалы на нем не возникают.

Устройство индукционных паяльников для микросхем

Когда покрытие прогреется до точки Кюри, выше которой по температуре ферромагнитные свойства покрытия исчезают, оно поглощает энергию ЭМП гораздо слабее, но ВЧ в медь все равно не пускает, т.к. электрическую проводимость сохраняет. Остыв ниже точки Кюри само по себе или вследствие оттока тепла на пайку, покрытие вновь начинает интенсивно поглощать ЭМП и подогревает жало. Таким образом, жало держит температуру, равную точке Кюри покрытия с точностью буквально до градуса. Тепловой гистерезис жала при этом ничтожен, т.к. определяется тепловой инерцией тонкого покрытия.

Во избежание вредного влияния на людей паяльники выпускаются с несменными жалами, наглухо закрепленными в картридже коаксиальной конструкции, по которому и подводится к катушке ВЧ. Картридж вставляется в ручку паяльника – держатель с коаксиальным разъемом. Картриджи выпускаются типов 500, 600 и 700, что соответствует точке Кюри покрытия в градусах Фаренгейта (260, 315 и 370 градусов Цельсия). Основной рабочий картридж – 600; 500-м паяют особо мелкие smd, а 700-м крупные smd и россыпь.

Примечание: чтобы перевести градусы Фаренгейта в Цельсия, нужно от фаренгейтов отнять 32, умножить остаток на 5 и поделить на 9. Если надо наоборот, к цельсиям добавляем 32, результат множим на 9 и делим на 5.

Все замечательно в паяльниках METCAL, кроме цены картриджа: за «(название фирмы) новый, хороший» – от $40. «Альтернативные» в полтора раза дешевле, но вырабатываются вдвое быстрее. Сделать самому жало METCAL нереально: покрытие наносится напылением в вакууме; гальваническое при температуре Кюри мгновенно отслаивается. Посаженная на медь тонкостенная трубка не обеспечит абсолютного теплового контакта, без чего METCAL превращается просто в плохой паяльник. Тем не менее, сделать самому почти полный аналог паяльника METCAL, причем со сменным жалом, хоть и трудно, но возможно.

Индукционный для smd

Устройство самодельного индукционного паяльника для микросхем и smd, по рабочим качествам аналогичного METCAL, показано справа на рис. Когда-то похожие паяльники применялись на спецпроизводстве, но METCAL их полностью вытеснили благодаря лучшей технологичности и большей рентабельности. Однако для себя такой паяльник сделать можно.

Его секрет – в соотношении плеч наружной части жала и выступающего из катушки внутрь хвостовика. Если оно такое, как показано на рис. (приблизительно), а хвостовик покрыт теплоизоляцией, то тепловой фокус жала не выйдет за пределы обмотки. Хвостовик будет, конечно, горячее кончика жала, но их температуры будут меняться синхронно (теоретически термогистерезис нулевой). Раз настроив автоматику с помощью дополнительной термопары, измеряющей температуру кончика жала, дальше можно паять спокойно.

Роль точки Кюри играет таймер. Сигналом от терморегулятора на подогрев он обнуляется, напр., открыванием ключа, шунтирующего накопительную емкость. Запускается таймер сигналом, свидетельствующим о фактическом начале работы инвертора: напряжение с дополнительной обмотки трансформатора из 1-2 витков выпрямляется и разблокирует таймер. Если паяльником долго не паяют, таймер спустя 7 с выключит инвертор, пока жало не остынет и терморегулятор не выдаст новый сигнал на подогрев. Суть здесь в том, что термогистерезис жала пропорционален отношению времен выключенного и включенного нагрева жала O/I, а средняя мощность на жале обратному I/O. До градуса такая система температуру жала не держит, но +/–25 Цельсия при рабочей жала 330 обеспечивает.

В заключение

Так какой же паяльник делать? Мощный из проволочного резистора однозначно стоит: расходов на него всего ничего, есть не просит, а выручить может основательно.

Стоит также сделать, чтобы был на хозяйстве, простой паяльник для smd из резистора МЛТ. Кремниевая электроника выдохлась, она в тупике. Квантовая уже на подходе, и вдали явственно замаячила графеновая. Напрямую с нами та и другая не сопрягаются, как компьютер через экран, мышку и клавиатуру или смартик/планшетка через экран и сенсоры. Поэтому кремниевое обрамление в устройствах будущего останется, но исключительно smd, а теперешняя россыпь покажется чем-то вроде радиоламп. И не думайте, что это фантастика: всего 30-40 лет тому назад ни один фантаст до смартфона не додумался. Хотя первые образцы мобильников тогда уже были. А утюг или пылесос «с мозгами» тогдашним мечтателям и в дурном сне в голову не пришли бы.

Ну, а для мастера-умельца вывод из этого прост: нужно учиться паять и smd. А что касается импульсного паяльника, то это уж кому как понравится.

Содержание

1. Конструкция
2. Абажур
> Обсуждение

Торшером принято называть высокий переносной (мобильный) бытовой светильник, настольный или напольный. Считается что, если его высота H более чем вдвое превосходит наибольший диаметр абажура Da, то это уже не лампа, а торшер. Однако геометрическая грань в данном случае оказывается весьма расплывчатой. Поэтому, определяя торшер, лучше исходить из его эстетического значения: в отличие от настольной лампы, торшер способен войти в число первостепенно значащих элементов дизайна интерьера и даже стать ключевым в их ряду (см. фото ниже); особенно, когда он светит в полутемной комнате.

Примеры дизайна торшеров

Собрать торшер полностью своими руками значит не просто украсить помещение, но выразить себя и свое видение его облика, не мучаясь с выбором готовых образцов. Из которых, скорее всего, ни один полностью вам не понравится. Изготовить торшер несложно, но, поскольку он узок и высок, необходимо обеспечить его устойчивость. Описанию подходящих для этого технологических приемов и посвящена большая часть материала статьи; относительно общего дизайна ограничимся в основном зрительными примерами и указаниями по их технической реализации в домашних условиях.

Конструируя свой уникальный и неповторимый торшер, пойдем снизу вверх: от подставки по стойке к абажуру. На том, как сделать абажур для торшера, остановимся подробнее, т.к. абажур торшера, во-первых, больше, чем настольной лампы. Во-вторых, он при этом должен быть легче – для обеспечения устойчивости – и прочнее либо очень простым и дешевым в изготовлении, на тот случай, если торшер все-таки опрокинется. В-третьих, абажур торшера должен обладать хорошими светотехническими свойствами, поскольку торшеру временами приходится, полностью или частично, обеспечивать и общее освещение. И, наконец, абажур торшера должен быть красив – он на торшере значит то же, что весь торшер в интерьере.

Конструкция

Торшер устроен так же, как настольная лампа, и сделать торшер самостоятельно ничуть не сложнее, если учесть следующее: разрабатывая конструкцию, нужно все время иметь в виду противоречие между механикой торшера и его эстетикой; в настольной лампе оно выражено не так четко. А именно: по механике торшер должен быть как можно тяжелее внизу и легче вверху. Низкое положение центра тяжести обеспечит должную его устойчивость на опоре небольшой площади и медленное плавное падение при опрокидывании – можно будет успеть подхватить. Однако эстетически, визуально, верх торшера должен абсолютно доминировать над его подножием. До некоторой степени это условие способствует выполнению первого – большой легкий абажур при опрокидывании еще более замедлит падение за счет его аэродинамического сопротивления.

Настольный

Конструкция торшера относительно небольшой высоты (H/Da<3,5), напр. настольного, показана на рис. ниже. От таковой настольной лампы она отличается обязательным наличием несущей стойки из стальной трубы и увеличенным утяжелителем. Брать на стойку трубу со стенками тоньше 1,5 мм нельзя – резьба под патрон лампы (см. далее) получится недостаточно прочной и при опрокидывании торшера может сломаться. Мягкая диэлектрическая втулка предохраняет электрокабель (обязательно с двойной изоляцией; жилы от 0,35 кв. мм по меди) от протирания о сталь; делают втулку из отрезка ПВХ трубки или тонкого садового шланга, туго вставленных в отверстие несущей стойки.

Конструкция невысокого торшера

Отличное самодельное художественное оформление (декоративный кожух) стойки получается вылепленным из полимерной глины (пластики, холодного фарфора) по шаблону из нанизанных на стойку ПЭТ-бутылок или кусков пенопласта. Глина выпускается самых разных цветов; в принципе ее можно изготовить и полностью своими руками. Высушенная комбинированным способом: до первоначального отверждения при комнатной температуре, а затем до полной прочности под струей воздуха из бытового фена, полимерная глина весьма прочна в слое от 2-3 мм; из нее можно сделать и абажур, см. далее, а что касается стойки торшера из пластики, то она, почти пустая внутри, как раз и совместит в себе легкий вес со зрительной значимостью.

Примечание: декоративный кожух стойки может быть любым по вашему вкусу, или вовсе отсутствовать, но помните – механически тяжелый низ и легкий верх!

Еще одна хитрость декора

С помощью пластики декоративное оформление стойки торшера можно выполнить прозрачным, из силикона. В этом случае полимерная глина используется как материал для разрушаемой литьевой формы.

Как своими руками из силикона делается прозрачная стойка для торшера, показано на рис. Пояснения требуются в основном по поз. 3-5:

Как сделать прозрачную стойку торшера

• Пока оболочка из пластики еще мягкая, внизу нее делают 3-6 мелких (ок. 2 мм) отверстий для вытекания материала выплавляемого болвана (показаны синими стрелками на поз. 3);
• Выплавляют болван, когда пластиковая оболочка полностью высохнет при комнатной температуре (2-3 дня);
• Для выплавления болвана заготовку ставят в противень и т.п. поддон;
• Болван выплавляют бытовым феном на полной мощности, плавными круговыми движениями снизу вверх;
• После выплавления болвана отверстия внизу получившейся литейной формы заделывают той де пластикой и ждут полного ее высыхания;
• Для заполнения формы силиконом на носик тубы с ним надевают трубочку из ПВХ или, лучше, ПЭ;
• Форму заполняют силиконом послойно круговыми движениями, по 2-3 уровня «колбасок» в слое;
• Во избежание пузырей каждый последующий слой силикона вводят, когда предыдущий растечется;
• Начиная со 2-го слоя, для ускорения растекания можно на только что введенный капнуть каплю (не более!) столового уксуса;
• По полном застывании силикона пластиковую форму осторожно ломают.

Недостатков у данного способа два. Первый – скорость застывания силикона 2 мм/час. Сколько времени будет сохнуть стойка высотой 1,7 м, посчитайте сами. Второй – получить таким образом силиконовую заливку без пузырей возможно, только используя материал лучшего качества и набравшись опыта, для чего придется испортить пару-тройку заготовок поменьше. Впрочем, это недостаток относительный: пузырчатые силиконовые отливки иногда тоже неплохо смотрятся.

Примечание: совершенно прозрачную стойку торшера из силикона можно сделать, если в качестве ее несущей сердцевины использовать жесткую акриловую трубку. Стеклянная не годится – хрупка, и на ней резьбу под патрон лампы не нарежешь.

Напольный

Особое значение устойчивость приобретает для напольного торшера; особенно если он консольный, с отнесенным за пределы опорной площадки светильником, возможно, перемещаемым в 1-2 плоскостях и фиксируемым в заданном положении. В этом случае приходится жертвовать либо удобством, делая основание торшера небольшим, но таким тяжелым, что переставлять его впору талями или тельфером, либо устойчивостью и возможностями регулировки света, поз. 1 и 2 на рис.

Консольные торшеры с перемещаемыми светильниками

Достаточно удобный и устойчивый напольный торшер с регулировкой света можно сделать в стиле стимпанк. По-человечески это значит – из деталей старой механики, но он впишется далеко не в каждый интерьер, поз. 3. А иногда в попытках совместить дизайнерские потуги с требованиями безопасности и эргономики рождаются изделия, способные перепугать станки в заводском цеху, поз. 4

Вполне устойчив напольный торшер, совмещенный с тумбочкой (тумба-торшер) или стеллажом (сервант-торшер), см. рис. Тумбу-торшер можно без опасений и каких-либо расчетов делать консольной с поворотным светильником. Для бюджетной однушки или маленькой спальни это идеальное решение: по желанию свет поворотом консоли ставится то ли над кроватью, то ли над креслом или столом.

Тумбы-торшеры и серванты-торшеры (торшеры-стеллажи)

Если же хочется, чтобы торшер выглядел именно торшером, стоял сам по себе на полу и был переставляем без напряжения, то сделать ему достаточно тяжелую подставку можно по схеме на рис. ниже. Видимые детали изготавливаются из дерева или другого хорошо смотрящегося и легко обрабатываемого материала, а плита-утяжелитель (прим. от 180х180 в плане) может быть любой – неровной, ржавой – т.к. она невидима. Несущая стойка крепится в плите тоже как угодно – на резьбе, сваркой, лишь бы прочно было. Декоративное основание и накладка в такой схеме, как видим, не испытают разрушительных напряжений, даже если торшер будет опрокинут пинком.

Как обеспечить устойчивость напольного торшера

Как выбрать патрон

Закрепить абажур на стойке торшера надежно и так, чтобы вида не портил, технически не всегда возможно или сложно. Напр., пластика хоть и прочна, но довольно хрупка, а пайку на блестящую голую трубку «облагородить» визуально практически невозможно. Поэтому обязанность удержания абажура часто приходится возлагать на патрон лампочки в торшере.

Обычный подвесной патрон (слева на рис.) возможно использовать, только если абажур крепится к стойке; тогда его навинчивают хвостовиком на резьбу несущей трубы. Чтобы заменить лампочку, придется лезть рукой в абажур, а вероятность его поломки при опрокидывании высока. Правда, в таком случае лампа с патроном защищены лучше, поэтому подвесной патрон желательно использовать с торшере со стойкой из достаточно прочного и вязкого материала, напр. из дерева, и абажур крепить к ней.

Мало пригодный и вполне подходящий патроны для лампы торшера

Патроны с накидными гайками-юбками (справа на рис.) для крепления абажура предпочтительнее во всех прочих случаях. Крепится к стойке патрон с резьбовыми юбками таким же хвостовиком М10 или М12; для торшера больше подойдет последний вариант. Если торшер с таким патроном опрокинется, ломаются прежде всего юбки, поэтому под крепление на патрон каркас абажура (см. далее) следует делать как можно более легким и упругим.

Абажур

Абажур для торшера возможно сделать на каркасе или бескаркасным, мягким или жестким. Умело выполненные, эти варианты исполнения в любом сочетании способны обеспечить необходимые эксплуатационные качества абажура, в т.ч. стойкость к повреждениям и защиту патрона с лампой, а также возможности для его дизайна.

Каркасные

Что такое каркас абажура, вроде бы всем известно. Абажур торшера в общем такой же, как и любой другой абажур для лампы освещения, и должен соответствовать тем же условиям. Однако ввиду меньшей устойчивости торшера и большей его подверженности повреждениям к его абажуру предъявляются дополнительные требования, см. выше. Наилучшим образом им удовлетворяют каркасные абажуры.

Наиболее прочен каркасный абажур в виде усеченного конуса. Он состоит из нижнего и верхнего ободьев (обручей), ребер, удерживающих верхний обод, растяжек (штанг), которые держат самый каркас на стойке, и, возможно, кольца для крепления на патрон. Материал, кроме крепежного кольца – стальная проволока 1-2 мм; кольцо – из листовой стали 0,35-1 мм.

Размеры конического абажура торшера даны на поз. 1 и 2 рис. С точки зрения светотехнических качеств, меняя размеры, желательно выдерживать пропорции. Напр., если диаметр нижнего обода взять, скажем, 250 мм, то диаметр верхнего будет 250/260 = 1,5625х100 = 156 мм, а высота, аналогичным образом, 170х1,5625 = 265 мм. Хотя, разумеется, предпочтение в данных обстоятельствах следует отдавать дизайну: от неправильных пропорций внешний вид портится больше, чем светотехника.

Устройство каркасного абажура для торшера

Примечание: наиболее прочен абажур с крепежным кольцом, выдвинутым на 20-30 мм вниз (поз. 2а), но, т.к. крепление высокого торшера тогда хорошо видно, то крепежное кольцо его абажура часто, наоборот, задвигают на столько же вверх, поз. 2б.

Силовые схемы каркасных абажуров даны на поз. 3-5. Их сравнительные характеристики таковы:

• Жесткая (поз. 3) – абажур отлично защищает от повреждения при падении себя, но очень плохо – патрон с лампой. Ребра просвечивают, даже если обшивка абажура жесткая из пластики, поз. 6. Избежать просвечивания ребер можно, только украсив абажур объемным накладным декором (поз. 7), но торшер тогда станет пригоден лишь для местного освещения. Технологически наиболее прост, может быть изготовлен начинающим мастером без опыта. Крепить весьма желательно к стойке.
• Полужесткая (поз. 4) – если обшивка 2-слойная тонкая (поз. 8) или вязаная (поз. 9), ребра не просвечивают. Патрон не ломает и сам не ломается, если торшер опрокинут случайно, но преднамеренного опрокидывания сильным толчком и сам не выдержит, и патрон своротит. Технологически сложен, т.к. необходимо до жесткой сборки (см. далее) точно совместить по вертикали центры нижнего и верхнего ободьев.
• Полумягкая (безрастяжечная, поз. 5) – ребра не просвечивают, если обшивка из достаточно плотной ткани (поз. 10). Технологически наиболее прост – обручи центрируются сами. При падении торшера сам не ломается, разве что понадобится выправить ободья, но обязательно сломает патрон. Для консольных торшеров и/или дающих также и общее освещение, мало пригоден.

Как сделать каркасный абажур

Детали каркасного абажура соединяются пайкой, кроме крепления усов растяжек к кольцу под патрон, где перед ней требуется предварительное механическое соединение. Припой – обычный, ПОС любой марки, флюсы – ортофосфорная кислота и канифоль светлая (не пережженная); паяльник – от 60 Вт.

Раствор ортофосфорной кислоты для пайки продается в электро- и радиомагазинах. Это кислота средней силы, не летучая, не особо токсичная, поэтому из СИЗ понадобятся только латексные перчатки. Часть магазинного раствора нужно будет использовать на приготовление 6% промывочного. Еще понадобится тонкая голая медная проволока. Последовательность операций по сборке каркаса абажура на пайке дана на рис:

Как спаять детали каркаса абажура

• Детали заранее изгибают по форме (см. ниже), зачищают их участки под пайку мелкой шкуркой и поролоновым тампоном удаляют остатки образива.
• Подлежащие пайке концы/участки протравливают 3-5 мин в 6% растворе ортофосфорной кислоты (поз. 1).
• После протравливания детали интенсивно (быстро двигая) 0,5-1 мин промывают в чистой воде, желательно дистиллированной, поз. 2.
• Подготовленные детали немедленно, еще мокрыми, прикладывают друг к другу (поз. 3) и обматывают место спая медной проволокой (поз. 4), не прикасаясь к деталям голыми пальцами или чем-то жирным либо грязным.
• Пускают на соединение 2-3 капли паяльного раствора кислоты, поз. 4, или активной флюс-пасты.
• Если первая флюсовка кислотная, набирают на жало паяльника канифоли и прогревают соединение, пока вся кислота не выкипит и не заменится канифолью (поз. 5). Прерывать операцию и допускать пригорание канифоли нельзя!
• Набирают на паяльник припой и пропаивают стык, поз. 6.

Сборка

Собирая каркас, не торопитесь сразу паять. Минут 20-25 выдержки после обмотки медью на сухую не повлияют на прочность паек, если воздух в помещении чистый и не чрезмерно запыленный. Поэтому сначала каркас собирают только на меди, проверяют его ровность, соосность обручей, и уж затем паяют все стыки сразу.

Сборку каркаса начинают с фиксации усов растяжек в кольце под патрон (поз. 3 на рис.), если оно есть; обжимают петли усов пассатижами. Если каркас будет крепиться к стойке, нужно будет заранее приготовить имитирующую ее оголовок деревянную бобышку с глухими отверстиями под усы растяжек. Усы вводят в эти временные гнезда, клинят спичками или зубочистками, выравнивают по горизонтальным углам (да, именно так!), и уж затем собирают каркас.

Сборка и обтяжка каркаса абажура торшера

Обтяжка собранного каркаса производится так же, как и абажура настольной лампы, о чем имеются соответствующие публикации. Здесь упомянем только, что простейший классический способ обтяжки конического абажура – текстильной лентой, поз. 4. А под фигурный (фасонный) каркас (поз. 5) совсем не обязательно делать по выкройкам сложное швейное изделие, тем более, что швы будут просвечивать. Обтянуть фасонный абажур можно и одним рукавом из ткани на лентах, поз. 6 и 7.

Примечание: иногда каркасы абажуров делают из алюминиевой проволоки – она легка и ее можно выправить руками. Пайка алюминия в настоящее время не представляет затруднений – специальные припои и флюсы есть в продаже. Если же вы намерены обойтись обычной канифолью и ПОСами, то алюминиевые детали под пайку можно омеднить старым «пионерским» способом, см. рис. справа. Вместо батарейки берут телефонную зарядку или аналогичный источник питания (ИП) – 3-9 В, от 400 мА. Зубную щетку обматывают медной проволокой, проталкивая ее поперек между рядами пучков щетинок. Проволока нужна потолще, от 0,5-0,6 мм, т.е. именно ее материал расходуется за создание слоя меди. Место под пайку посыпают порошком медного купороса (не обязательно). Щетку, обмотанную и подключенную к ИП, обмакивают в электролит – крепкий (густо-синий) раствор того же медного купороса, и трут деталь с усилием.

Бескаркасные

Бескаркасные абажуры либо отливаются за заводе из пластика, либо изготавливаются самостоятельно из полимерной глины или подручных материалов. Первое, в общем, попса дешевого вида. Из пластики по выплавляемому болвану можно сделать настоящий шедевр, см. напр. лампу-медузу на рис. в начале, аналогично силиконовой отливке. Только при этом после выплавления болвана пластиковая оболочка не заполняется и не ломается, а доводится подрезкой и декорируется, если надо. Но такая технология сложна, дорога, и те, кто ею владеет, наверняка знают все, что написано в этой статье, и больше.

Видов любительских абажуров из подручных материалов не счесть, но лишь отдельные образцы удовлетворяют минимальным требованиям к абажуру  торшера. Напр., абажур из ниток, поз. 1 на рис. Он отлично смягчает свет. Светопропускание нитяного абажура невелико, так что лампа в торшер с таким абажуром нужна яркая, но сейчас в продаже полно светодиодных лампочек, потребляющих мало электричества и очень слабо греющихся.

Абажур из ниток и приспособление для его изготовления

А чтобы сделать абажур из ниток, нужны всего-то надутый и смазанный вазелином воздушный шарик, а к нему – простейшее приспособление для протягивания нити сквозь клей ПВА, поз. 2. Отверстие диаметром 41 мм под крепление на патрон вырезается в готовом абажуре. При падении торшера патрон всегда остается в целости, а помятый абажур выправляется пальцами; возможно, придется подмазать ПВА.

Сходными эксплуатационными качествами обладает, а по светотехническим превосходит нитяной абажур из пластиковых ложек, см. след. рис.:

Абажур из пластиковых ложек

На основе из бутылки получается висячий абажур, как справа на рис. Большой абажур из ложек для торшера можно выклеить по пластиковой 5-л баклаге, см. напр. мастер-класс

Видео: абажур из пластиковых ложек и 5 л бутылки

О бумажных абажурах

Хороший мягкий, но достаточно яркий, свет, дают светодиодные лампы в бумажных абажурах. Их главный недостаток – пожароопасность – ушел в прошлое вместе с лампами накаливания. Но другие – непрочность, нестойкость к влаге и подверженность загрязнению, остались. Поэтому для бумажного абажура торшера нужно брать не писчую, чертежную или упаковочную бумагу, а бумажные изделия для нужд пищевой промышленности или заведений общественного питания, напр. одноразовые бумажные тарелки; в абажуре они прослужат долго, см. видео:

Видео: светильник из бумажных тарелок

Содержание

1. Состав и термины
2. Зачем нужна зарядка
3. Как работает АКБ
4. Требования к зарядке
5. Как не нужно!
6. Защита
7. ПИ или ИБП?
8. ИП
9. О тиристорном выпрямлении
10. На современной базе
> Обсуждение

Помните старую комедию «Берегись автомобиля»? «С плохим аккумулятором – разве это жизнь?» Чтобы аккумулятор вел себя всегда хорошо, держать его все время подключенным к бортовой сети нельзя, нужен периодический подзаряд от автономного зарядного устройства, особенно в зимнее время; почему – см. далее. Сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками возможно, владея начальными приемами электромонтажных работ. Обойдется самодельная автозарядка из купленных вразброс комплектующих дешевле фирменной; случай для современной электроники, надо сказать, нетипичный. Это во-первых. Во-вторых, изготовление автозарядки своими руками – хорошая переходная ступень от элементарных электроцепей типа выключатель – лампочка к серьезной электронике. В отличие от «пионерских» поделок на столе оно сразу даст навыки работы с достаточно большими токами и механического оформления конструкции. В настоящем материале рассказывается, как правильно сделать зарядное устройство для автоаккумулятора.

Состав и термины

Автозарядка состоит из первичного источника электропитания для собственно зарядного устройства, которое обеспечивает заданный режим заряда аккумуляторной батареи, и схем защиты ее от разного рода нештатных ситуаций. Схемотехнически эти узлы могут быть в той или иной степени объединены. Далее для краткости употребляются след. сокращения:

• АКБ – аккумуляторная батарея.
• ПИ – первичный источник питания.
• ИП – любой другой источник питания.
• УЗ – устройство защиты.
• ТЗ – защита по току.
• ЗН – защита от перенапряжения.

Зачем нужна зарядка

Свинцово-кислотные аккумуляторы отличаются «дубовостью», эксплуатационной выносливостью, отчего и держатся нерушимо в автотранспорте. Причина – простота электрохимических процессов в свинцово-кислотной АКБ. Для контроля за ее текущим состоянием в большинстве случаев достаточно знать величину напряжения всей батареи без разбивки по банкам. Но перезаряд свинцово-кислотной АКБ может вызвать вскипание электролита в ней. На ходу автомобиля это очень опасно, поэтому в бортсети АКБ хронически недозаряжается. Постоянный недозаряд приводит к преждевременной сульфатации пластин и снижению ресурса АКБ. Ситуация усугубляется в холодное время года, даже если гараж или место стоянки отапливается, т.к. до комнатной температуры их не греют. Если же в перерывах между поездками дозаряжать АКБ по максимуму, сколько она способна принять энергии при данной наружной температуре, то «акумыч» проживет хорошо и долго даже в суровых условиях. Дозаряд АКБ как раз и обеспечивает зарядное устройство для аккумулятора, но это еще не все. Правильно построенное зарядное устройство дает также десульфатирующий эффект. Если зимой ежесуточно на ночь снимать АКБ и ставить на дозаряд, она выдерживает количество циклов заряд-разряд в 1,5-2 раза против прописанного в ТУ в расчете на типовой режим эксплуатации. Также зарядка с десульфатацией иногда способна спасти АКБ, «убитую», напр., при попытках завести машину на холоде. И, наконец, емкость неиспользуемой АКБ за месяц падает на 15-30% вследствие саморазряда. Если же на это время поставить АКБ на содержание под током от зарядки (см. далее), то аккумулятор будет всегда свежим. И, между прочим, постановка неиспользуемой АКБ на содержание также уменьшает сульфатацию пластин.

Как работает АКБ

Свинцовые АКБ заряжают током, равным току их 10-часового разряда: 6 А для АКБ на 60 А/ч, 9 А для 90 А/ч, 12 А для 120 А/ч. Больший ток вызовет перегрев и, возможно, вскипание электролита, отчего ресурс батареи резко снижается вплоть до полной негодности. Меньший зарядный ток ресурс АКБ практически не увеличивает, но удлиняет время заряда.

Зарядный ток в АКБ течет обратно рабочему. Важнейшее условие при этом – напряжение на АКБ не должно превысить 2,7 В на банку (8,1 В для 6 В АКБ, 16,2 В для 12 В АКБ, 27 В для 24 В АКБ), иначе начнется химическое разложение электролита, пластин, и АКБ закипит даже при небольшом зарядном токе. Чтобы полностью исключить закипание, допустимое напряжение заряда ограничивают 2,6 В на банку (7,8 В, 15,6 В, 26 В соотв.); при этом недозаряд по энергии составит менее 5% и усиления сульфатации не будет.

Если отключить полностью заряженную АКБ от ЗУ, дать ей остыть и померить напряжение без нагрузки, увидим 2,4 В на банку (6,8 В, 14,4 В, 24 В). В работе при разряде напряжение АКБ плавно падает до 1,8 В на банку (5,4 В, 10,8 В, 21,6 В), после чего батарея считается полностью разряженной. На самом деле в ней остается ок. 25% «закачанной» при заряде энергии, и способы «высосать» ее в экстренной ситуации до последнего эрга есть, но АКБ после этого придется сдать на утилизацию. Выбрасывать нельзя, там свинец.

Температурная зависимость напряжения полностью заряженной АКБ существенна. Если дать заряд на АКБ, еще не остывшую от экстратока разряда (стартер в момент пуска берет до 600 А, а крутящий до 75 А), то напряжение на ней может резко прыгнуть, т.к. отклик свинцового аккумулятора током потребления на скачок приложенного напряжения сильно, по меркам электроники, затянут, до десятков мс. Получим саморазогрев и вскипание электролита на борту. Поэтому в бортсети машины напряжение на АКБ ограничивают 2,35 В на банку (7,05 В, 14,1 В, 23,5 В), что и вызывает хронический недозаряд.

При заряде от внешнего ЗУ напряжение на АКБ ограничивают величиной 2,4 В на банку (6,8 В, 14,4 В, 24 В), т.к. «наливать энергии по горлышко», до 2,6 В на банку, рискованно – АКБ при заряде греется и может уйти в саморазогрев. Полностью АКБ дозаряжают и предохраняют от саморазряда т. наз. током содержания, равным 0,5-1 тока 100-часового разряда (0,3-0,6 А, 0,45-0,9 А и 0,6-1,2 А для АКБ на 60 А/ч, 90 А/ч и 120 А/ч соотв.); напряжение на батарее при этом не должно превысить 2,6 В на банку. Практически для этого в ЗУ ставят защиту от перенапряжения на 15,6 В для 12 В АКБ, 7,8 В и 26 В для 6 В и 24 В АКБ. Если она сработала, АКБ приняла энергии, сколько может, и дальше ее заряжать нельзя.

Требования к зарядке

Исходя из условий эксплуатации индивидуального автотранспорта и указанных условий режима заряда АКБ, требования к ЗУ для автоаккумулятора вырисовываются такие:

• Самодельное ЗУ для автоаккумулятора должно быть автономным, не требующим присмотра и контроля тока/напряжения заряда, т.к. АКБ будет ставиться на заряд преимущественно на ночь;
• ПИ ЗУ должен обеспечивать стабильное напряжение 14,4 В, допустимо, в случае, когда на УЗ есть падение напряжения, 15,6 В;
• УЗ должно обеспечивать необратимое отключение АКБ от ЗУ как при превышении тока заряда, так и при повышении напряжения на АКБ свыше 15,6 В. Необратимое значит, что УЗ должно быть самоблокирующимся, т.е. для сброса его в исходное состояние нужно будет выключить и снова включить ИП;
• Также УЗ должно обеспечивать защиту от переполюсовки, т.е. неправильного, в обратной полярности, подключения АКБ. При соблюдении условий по п. 3 защита от переполюсовки обеспечивается автоматически.

О переполюсовке

В случае переполюсовки АКБ возможны 2 случая: АКБ исправна недозаряжена либо глубоко разряжена и/или «доходная», истощенная, в значительной степени выработавшая ресурс, или же на заряд неправильно подключают полностью заряженную батарею. В первом случае (исправна недозаряжена) ток заряда увеличивается сверх номинального. Во втором перед этим на короткое время «прыгнет» напряжение АКБ сверх заданного ИП, а потом сразу «шарахнет» экстраток и АКБ вскипит. В последней ситуации, чтобы спасти АКБ от непоправимой порчи, ее нужно успеть отключить по перенапряжению.

Как не нужно!

Поговорим вначале и типичных ошибках конструирования самодельных ЗУ для свинцовых АКБ. Первую иллюстрируют поз. вверху. Подключение непосредственно к бытовой электросети (слева) обсуждения не стоит. Это не ошибка, это грубейшее и опасное нарушение ПТБ. Ошибка – в ограничении тока заряда емкостным балластом. Дорогой, кстати, это способ по сегодняшним меркам: одна только батарея масляно-бумажных конденсаторов на 32 мкФ 350 В (на меньшее напряжение нельзя) стоит больше, чем хорошая фирменная зарядка.

Неправильно и нерационально построенные схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Но главное – в сети появляется реактивная нагрузка. Если в вашем электросчетчике есть индикатор реактивности (светодиод «Возврат»), то при включении этих зарядок в сеть он вспыхнет. Управление современным электрохозяйством невозможно без компьютеров, а «обратка» сбивает электронику с толку даже до отключений по ложной аварии. Поэтому теперешние электрики к реактивке беспощадны. Ну, а вдруг обнаружится, что ее источник неграмотный или излишне хитроумный потребитель, то… не будем на ночь глядя.

Схема внизу, если на считать того же емкостного балласта, разработана квалифицированно, это ЗУ защитит АКБ, образно говоря, и от Тунгусского метеорита; (с подробным ее описанием можно познакомиться здесь: http://ydoma.info/avtomobil-zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora.html). Но, при всем уважении к безусловно знающему свое дело автору, строить так сложно (и дорого) ЗУ для свинцовых АКБ все равно что назначать командовать взводом опытных закаленных солдат нянечку из детсадика. Свинцовому аккумулятору для хорошей жизни нужно немногое. Чем мы далее и займемся.

Защита

УЗ для АКБ что броня для танка, так что с него и начнем. УЗ для самодельного ЗУ АКБ желательно делать, разумеется, попроще. Далее, УЗ также желательно строить автономным, чтобы через него можно было подключать АКБ к любому ЗУ, схема которого вам приглянется, или которое у вас уже есть. И последнее, УЗ должно срабатывать как можно четче и быстрее, для возможности использования его в схемах заряда современных аккумуляторов с герметичными банками.

Малоэффективные схемы защиты автоаккумуляторов

Простейшая защита от переполюсовки диодами Шоттки (слева на рис.) не спасет от экстратока перезаряда или при неправильном подключении исправной недозаряженной АКБ. Разве что путем сгорания недешевой диодной сборки. Если аккумулятор «новый, хороший», то, пока руки не дойдут до «нового, хорошего» ЗУ, может выручить интегрированная защита по схеме справа; ее можно встроить в уже имеющийся самодельный лабораторный ИП.

В данной схеме используются медленный отклик АКБ на скачок напряжения и гистерезис реле: их ток (и напряжение) отпускания в 2,5-4 раза меньше тока/напряжения срабатывания. Любое ЗУ АКБ включают только с подключенной АКБ. Реле – переменного тока на напряжение срабатывания 24 В и ток через контакты от 6 (9, 12) А. При включении ЗУ реле срабатывает, контакты его замыкаются, пошел заряд. Напряжение на выходе трансформатора падает ниже 24 В, но на выходе ЗУ остается 14,4 В, выставленных заранее под нагрузкой R3 в схеме стабилизации напряжения. Реле пока держит, но, вдруг пошел экстраток, первичное напряжение просядет больше, реле отпустит и цепь заряда разорвется.

Недостатки у этого ЗУ серьезные. Во-первых, нет защиты от скачка напряжения по выходу от переполюсовки истощенной АКБ. Во-вторых, нет самоблокировки: от экстратока реле будет хлопать и хлопать, пока контакты не обгорят. В-третьих, нечеткое срабатывание: любое реле по недонапряжению на обмотке отпускает с дребезгом контактов. Поэтому пытаться ввести в эту схему регулировку тока срабатывания бессмысленно. И, наконец, реле и трансформатор Т1 должны быть подобраны друг к другу, т.е. повторяемость данного устройства близка к нулевой.

Схема УЗ, полностью соответствующая указанным выше требованиям, дана на рис.:

Простая схема защиты аккумулятора автомобиля от перезаряда, перенапряжения и переполюсовки

Ток заряда течет через нормально замкнутые контакты реле K1, что намного уменьшает вероятность их обгорания. Обмотка K1 подключена по логической схеме диодного «или» к модулю защиты от экстратока (R1, VT1, VD1), модулю защиты от перенапряжения (R2, R3, R4, VT2, VD2) и цепи самоблокировки K1.2, VD3; порог срабатывания K1 по перенапряжению устанавливается R3. Недостаток у этого УЗ всего один, его нужно налаживать с использованием балластной нагрузки и мультиметра:

• Выпаивают (или пока не запаивают) K1, VD2 и VD3.
• Вместо обмотки K1 включают мультиметр, установленный на измерение напряжения 20 В.
• Вместо АКБ подключают резистор не менее чем на 25 Вт сопротивлением 2,4 Ом для тока заряда 6 А, 1,6 Ом на ток заряда 9 А и 1,2 Ом на ток 12 А; его можно накрутить из той же проволоки, что и R1.
• Подают на вход напряжение 15,6 В от ЗУ. Мультиметр покажет напряжение (токовая защита сработала), т.к. сопротивление R1 выбрано с небольшим избытком.
• Уменьшают немного напряжение ЗУ, пока мультиметр не покажет 0. Записывают полученное значение выходного напряжения ЗУ. Альтернатива – неизменное напряжение ЗУ и трудоемкая подгонка R1.
• VT1 выпаивают, K1 и VD2 запаивают на место, движок R3 ставят в крайнее нижнее по схеме положение.
• Напряжение ЗУ увеличивают, пока на нагрузке не окажется 15,6 В.
• Плавно вращают движок R3 до срабатывания K1.
• Уменьшают напряжение ЗУ до записанного ранее значения.
• Впаивают на место VT1 и VD3 – схема готова к финальным испытаниям.
• Через амперметр подключают исправную недозаряженную АКБ; к ней – мультиметр, установленный на напряжение.
• Пробный заряд проводят с непрерывным контролем. Когда мультиметр покажет 14,4 В на АКБ, засекают ток содержания. Скорее всего он будет в норме для данной АКБ (см. выше); желательно, чтобы ближе к нижнему пределу.
• Если ток содержания великоват, еще немного уменьшают напряжение ЗУ.

Примечание: чтобы не резать много раз нихром для R1 – его удельное сопротивление 1 Ом*м/кв. мм. Т.е., 1 м нихромовой проволоки сечением 1 кв. мм имеет сопротивление 1 Ом.

ПИ или ИБП?

В наши дни компьютерный импульсный блок питания (ИБП) может оказаться доступнее трансформатора на железе; вдруг он просто в хламе валяется. ИБП часто переделывают в лабораторные БП, но, вообще говоря, это плохой вариант. Выходное напряжение по каналу +12 В удается задрать максимум до 16-17 В, чего для конструкторско-исследовательских целей маловато. А уровень импульсных помех на выходе тогда, мягко говоря, великоват. Как налаживать УМЗЧ с собственными шумами в –66 дБ (что еще очень скромненько), если по питанию «шерсти прет» на –44 дБ или хуже того? Но вот зарядка для аккумулятора автомобиля на 60 А/ч из ИБП получается отличная, и отдельную защиту городить не надо, все уже есть. Переделывают ИБП в авто ЗУ в целом след. образом:

1. Удаляют выходные провода кроме желтых (+12 В), черных (общий, масса, GND) и зеленого провода логического включения PC ON;
2. Провод PC ON закорачивают на массу (соединяют с любым из черных);
3. Ставят механический выключатель сети, если нет штатного сзади;
4. По схеме или руководствуясь собственным опытом, ищут в обвязке стабилизатора +12 В резистор в цепи обратной связи Rcs;
5. Заменяют его потенциометром на 10 кОм Rн;
6. Вращая движок Rн, устанавливают в канале +12 В напряжение +14,4 В;
7. Замеряют полученное значение Rн и вместо Rcs впаивают постоянный резистор ближайшего номинала из стандартного ряда, допуск на разброс до 2%;
8. По возможности встраивают в ИБП универсальный указатель напряжения и тока (см. далее) для контроля заряда, питание его – от цепи заряда или +5 В (красный провод);
9. Сводят желтые и черные провода в отдельные жгуты, надежно присоединяют к ним токовые шланги с зажимами для подключения к АКБ – зарядка готова!

Примечание: подробно два варианта переделки ИБП в ЗУ АКБ можете посмотреть на видео ниже.

Видео: примеры переделки компьютерных БП в ЗУ для АКБ

ИП

Если лишнего ИБП под рукой нет, то для ИП ЗУ нужно искать трансформатор на железе, его собственная постоянная времени (электрическая инерция) больше таковой АКБ, что очень хорошо по безопасности пользования. «Лепить» самодельный ИБП ни в коем случае не надо, его постоянная времени по выходу на 2 порядка меньше, чем у АКБ. Самодельный ИБП для ЗУ без сложных встроенных схем защиты способен стать причиной разного рода нештатных ситуаций. Помните – кипение электролита это туман и брызги крепкой ядовитой кислоты! А если АКБ с герметичными банками, то возможен и ее взрыв!

ИП ЗУ состоит из понижающего трансформатора и выпрямителя. Сглаживающий фильтр для зарядки АКБ не нужен. Трансформатор ИП ЗУ рекомендуют искать силовой с накальными обмотками от старых ламповых телевизоров – ТС-130, ТС-180, ТС-220, ТС-270. По мощности они годятся с избытком, но, во-первых, от влаги никак не защищены, в гараже могут и не перезимовать. Во-вторых, специалисты по вторичным металлам прекрасно знают, сколько выручки дает ТС, и найти их становится все труднее.

Понижающие трансформаторы типов ТП и ТПП

Если нет желания и/или возможности рассчитать и намотать трансформатор самому, для ИП ЗУ лучше будет купить трансформатор ТП или ТПП, они дешевле, чем ИБП б/у. Мощность – от 50 Вт, ее указывают последние 2 цифры в обозначении типономинала, напр. ТПП 36-220-80. 3 цифры в середине – рабочее напряжение первичной обмотки, а первые 2 или 3 кодируют количество и напряжение вторичных обмоток, оно 6,3 или 12,6 В на обмотку. Предпочтение следует отдавать трансформаторам в паровлагозащищенном исполнении («зеленым», слева на рис.), они способны неограниченно долгое время работать в атмосфере с влажностью 100% и примесями химически агрессивных паров. Трансформатор с обмотками на каркасе из плавкого пластика (справа) – вариант на самый крайний случай. Такие не рассчитаны на эксплуатацию в условиях ЗУ: работу свыше 50% времени использования на полной мощности с систематическими перегрузками по току. Вдруг берете такой, его мощность нужна от 120 Вт.

Примечание: ТП и ТПП лучше брать на одно первичное напряжение 220 В, такие при прочих равных условиях на 10-15% дешевле.

Типовые схемы соединения обмоток ТП и ТПП на 12,6 В под выпрямление мостом или двухполупериодное со средней точкой даны на рис. слева и справа:

Схемы соединения обмоток типовых трансформаторов питания

У конкретного экземпляра они могут отличаться, т.к. производители вправе произвольно менять разводку выводов по ТУ заказчика. Остатки идут в продажу, а выпуск особо популярного типономинала может быть продолжен для рынка. Поэтому, приобретая ТП или ТПП, сверяйтесь со спецификацией к нему; если ее нет, придется вызванивать обмотки. Общие правила разводки выводов и соединения обмоток ТП/ТПП такие:

1. Сетевые (первичные) обмотки выводятся на первые номера.
2. Межобмоточные экраны выводятся на последние номера.
3. Для соединения обмоток в параллель нечетные выводы соединяются с нечетными; четные – с четными.
4. Для последовательного соединения обмоток нечетные выводы соединяются с четными.

Примечание: выводы экранов (15 и 16) можно комбинировать как угодно, т.к. межобмоточные экраны не являются короткозамкнутыми витками.

Вариант подешевле – присмотреть на железном базаре старый накальный трансформатор ТН; система обозначений аналогична ТП/ТПП. «Кладоискатели» до ТНов не охочи: возни с разборкой много, медяшки мало. Типовая схема включения ТН для ЗУ дана на врезке в центре рис. Переключать, для повышения выходного напряжения, нижний по схеме диод с вывода 15 на 16 нельзя, нарушится симметрия обмоток!

Выпрямитель Шоттки

Выходные напряжения на схемах выше даны для входного (сетевого) 220 В. Если оно упадет, пойдет недозаряд. Вместе с тем, поскольку АКБ на заряд от внешнего ЗУ ставят холодной, остается некоторый запас на увеличение напряжения заряда; его возможно использовать полностью, если ЗУ с защитой. В таком случае выпрямитель нужно делать со средней точкой на сборке диодов Шоттки – выходное напряжение увеличится прим. на 0,6 В.

Современные диоды Шоттки с платиновым барьером для использования в ЗУ АКБ вполне пригодны, см. спецификацию на рис.:

Спецификация на сборку диодов Шоттки для выпрямителя зарядного устройства автоаккумулятора

Кроме того, на сборку из пары диодов Шоттки нужен радиатор от 50 кв. см, а каждому обычному, с p-n переходом, на ток до 10 А – от 100 кв. см. Брать сборки Шоттки нужно с максимальным обратным напряжением от 35 В и пиковым прямым током от 30 А, т.к. в схеме выпрямителя со средней точкой соотв. величины достигают 1,7 амплитудного значения напряжения вторичной обмотки и 2,4 выпрямленного тока (31 В и 24 А при 12,6 В и 10 А; начальный пиковый ток заряда полностью разряженной АКБ на 60 А/ч – 10 А).

О тиристорном выпрямлении

Область применения управляемых тиристорных выпрямителей ограничена из-за создаваемых ими больших коммутационных помех на выпрямленном напряжении. Но в ЗУ эти помехи не помеха, АКБ погасит. Зато по прочим свойствам тиристорные выпрямители для заряда АКБ не просто подходят, но подходят идеально.

Дело в том, что после тиристорного выпрямления без сглаживания зарядный ток на АКБ подается короткими импульсами с обрезанным фронтом увеличенной (но не чрезмерно) амплитуды. Как следствие, зарядка для авто аккумулятора с тиристорным выпрямителем дает десульфатирующий эффект без каких-либо дополнительных премудростей. И, что тоже важно, вероятность ухода АКБ в саморазогрев при заряде от тиристорного ЗУ на порядок меньше: ненужная электрохимия успевает рассосаться в промежутках между импульсами. Еще плюс такой же, как у диодов Шоттки: радиатор для пары тиристоров нужен той же площади, что для сборки Шоттки.

Простоты ради тиристорные ЗУ часто строят по схеме однополупериодного выпрямления, см. рис.:

Тиристорные зарядные устройства для автоаккумуляторов с однополупериодным выпрямлением

Нижняя схема самая дешевая, т.к. для управления силовым тиристором вместо маломощного тиристора используется его аналог на транзисторах, он вдвое-втрое дешевле. Схема справа вверху самая дорогая из-за совсем недешевого промышленного тиристора Т122-25, к которому нужен еще и антишумовой фильтр C1T1C2. В остальном эти ЗУ равноценны.

Недостаток у однополупериодных тиристорных ЗУ один, но фатальный – то самое однополупериодное выпрямление. Половина первичных полуволн тока пропадает. Чтобы не затягивать заряд вдвое, приходится соотв. увеличивать амплитуду зарядного импульса. Она выходит за допустимые пределы, и преимущества тиристорного выпрямления сводятся на нет. Наоборот, однополупериодное тиристорное ЗУ опаснее для АКБ, чем диодное.

Схемы ЗУ для автоаккумуляторов с двухполупериодным тиристорным выпрямлением сохраняют все его достоинства и лишены указанного выше недостатка. Но подход к построению тиристорного выпрямителя нужен соответственный. Напр., схема слева на рис. – типично любительская. Выпрямитель сделан аналогично диодному мосту, что вдвое увеличивает падение напряжения на нем и требует пары совсем ненужных довольно дорогих компонент. Коммутационные помехи от такого ЗУ сильные, и нужно мотать нетиповой трансформатор.

Схемы тиристорных зарядных устройств для автоаккумуляторов с двухполупериодным выпрямлением

Близка к оптимальной для тиристорных схема известной автозарядки Amperus, справа на рис. Ее авторы позаботились и о хорошей антишумовой развязке цепей управления, что позволяет использовать Amperus в квартире. Единственный небольшой недостаток – ток и напряжение заряда взаимозависимы, т.к. выставляются совместно резистором на 1 кОм. Поэтому использовать Amperus желательно с УЗ (см. выше).

На современной базе

Очень хорошее простое и недорогое зарядное устройство для аккумулятора автомобиля может быть построено на основе универсального преобразователя DC/DC TC43200; он представляет собой импульсный тиристорный преобразователь напряжения с раздельными независимыми регулировками ограничения по току и величине стабилизированного выходного напряжения, слева на рис. TC43200 можно купить на том же Али Экспресс, а по расходам сравнительно со схемами на россыпи – отдельных дискретных компонентах, и радиаторами к ним, для ЗУ на TC43200 там же можно приобрести универсальный указатель тока/напряжения (в центре) и не требующий радиатора диодный мост на 10 А, напр. KBPC5010. Все вместе выйдет дешевле.

Простое недорогое зарядное устройство для аккумулятора автомобиля на преобразователе напряжения TC43200

Схема ЗУ АКБ на TC43200 дана справа. Входное напряжение – от 18 В; емкость C1 достаточна 220 мкФ. Налаживание предельно простое:

• Включаем ЗУ без нагрузки;
• Регулятором напряжения выставляем 5 В на выходе;
• Замыкаем выход накоротко;
• Регулятором тока выставляем нужный ток заряда, до 10 А;
• Раскорачиваем выход (нагрузка не нужна);
• Регулятором напряжения устанавливаем на нем 14,4 В или 15,6 В для использования со схемой защиты.

Недостатки TC43200 невелики и легко устранимы – радиаторы маловаты, а встроенной аварийной защиты нет. Длительной работы в режиме КЗ TC43200 не выдержит и АКБ от вскипания не спасет. Поэтому ЗУ на TC43200 требуется отдельное защитное устройство наподобие описанного выше.

Содержание

1. Как выбрать безвредную зарядку
2. Что такое WPC
3. О режиме заряда
4. Индукция или излучение?
5. Факторы вредности и опасности
6. Об автозарядках
7. Если гаджет без WPC
8. Делаем зарядку
9. Конструкция
> Обсуждение

Явление электромагнитной индукции наблюдалось еще до Фарадея, но великий Майкл первым нашел ему объяснение и попытался передать электрическую силу на расстояние путем индукции. В настоящее время передача электроэнергии на небольшие расстояния на повышенных частотах без проводов все более распространяется; таким образом заряжают уже автомобильные аккумуляторы обычных машин и даже тяговые батареи электромобилей. Как следствие, беспроводная зарядка своими руками – запрос, весьма востребованный любителями мастерить. Подогревает интерес к теме то, что производители беспроводных зарядных устройств цену на них назначают от души, а приемники электроэнергии с возможностью беспроводного питания стоят непропорционально дорого по сравнению с однотипными проводными собратьями.

Беспроводные зарядные устройства для телефонов и смартфонов

Беспроводная зарядка для телефона очень удобна: не надо возиться с проводами и штекером, особенно на ночь глядя, когда глаза уже слипаются. Кроме того, телефоны, смартфоны и планшеты становятся все тоньше. В целом это неплохо, но разъем заряда, который должен пропускать ток до 2А, стал до того хлипким, что может сломаться от неловкого движения или выйти из строя, чуть окислятся контакты. А без проводов – просто положил аппарат (гаджет) на зарядку, он и заряжается.

В индукционном буме зарядки для гаджетов стоят особняком, уж больно горячая развернулась вокруг них полемика. Одни считают беспроводные зарядки едва ли не порождением адских сил: мол, там зашито что-то, зомбирующее пользователя на активное восприятие определенных религиозных, коммерческих или политических тенденций, а заодно губящее его здоровье. Другие наоборот, отождествляют электромагнитное поле (ЭМП) зарядки чуть ли не мистической силой Ци, гарантирующей владельцу восходящую реинкарнацию. Истина в данном случае лежит не посередине, а совсем в стороне, поэтому целью настоящей статьи является дать информацию о следующем:

• Как, будучи, что называется, ни в зуб ногой и не желая утруждаться всякими там премудростями, при покупке точно выбрать беспроводную зарядку действительно безвредную и безопасную. Сила Ци – это уже вопрос чистой веры. Ее бытие, как и любого другого еще чего-то вездесущего, всеведущего и всемогущего, доводами разума не доказуемо и не опровергаемо.
• Принцип действия и устройство зарядных устройств стандарта WPC для гаджетов.
• Как правильно заряжать аккумулятор телефона, смартфона, планшета.
• Способы передачи электроэнергии на расстояние без проводов.
• Факторы вредности и опасности, связанные с использованием беспроводных зарядных устройств.
• Возможно ли и как переделать на стандарт WPC старый мобильный телефон.
• Как собрать беспроводную зарядку в домашних условиях, пригодную для любых гаджетов стандарта WPC и совершенно безопасную, уложившись не более чем в $10 на компоненты.

Как выбрать безвредную зарядку

Эйнштейн сказал однажды: «Если ученый не способен объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Сила Ци силой Ци, но все действительные наши достижения основаны на объективном, не зависящем от субъекта, знании. Допустим, привезли мы к себе домой амазонского дикаря, есть там еще такие. Подвели его к телевизору и сказали: «Если ты вот эту штуку, вилку, воткнешь сюда, в розетку, и нажмешь вот тут, то вот здесь появится картинка, а отсюда пойдет звук». Если дикарь сделает все как сказано, телевизор включится, картинка появится, звук пойдет, хотя дикарь об электричестве и электронике понятия не имеет, а грозу считает расстройством пищеварения у своих богов. Так и полный, как говорится, чайник, может выбрать для своего гаджета беспроводную зарядку, которой можно пользоваться без опасений:

1. Убеждаемся, что на аппарате есть значок соответствия стандарту WPC (см. ниже);
2. Просим показать зарядку: там, кроме индикатора включения Power или I/O, должен быть индикатор заряда Charge или обозначенный таким же, как на гаджете, значком;
3. просим включить. Power должен светиться, а Charge нет;
4. Кладем на зарядку гаджет – Charge должен засветиться, а дисплей гаджета показать заряд;
5. Приподнимаем гаджет не более чем на 3 см над площадкой зарядки – Charge должен погаснуть, а дисплей показать прекращение заряда.

Такой беспроводной зарядкой можно безопасно пользоваться в быту, если она расположена не ближе 1,5-2 м от мест длительного пребывания людей (кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). В детской держать включенную беспроводную зарядку нельзя, в т.ч. и описанную далее, которая может стоять постоянно включенной на тумбочке у взрослой кровати.

Что такое WPC

WPC аббревиатура от Wireless Power Consortium, это название компании, впервые выбросившей на рынок беспроводные зарядки. Технология WPC ничего нового и тем более сверхъестественного собой не представляет; составные части зарядки WPC и принцип ее действия показаны на рис. На передаче электроэнергии индукцией действует и всем знакомый трансформатор на железе. Особенность WPC в том, что рабочая частота повышена до десятков кГц или даже МГц; это позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на некоторое расстояние и обойтись без ферромагнитного сердечника, т.к. плотность потока энергии (ППЭ) ЭМП растет с частотой; также с ростом частоты увеличиваются технические возможности сконцентрировать ЭМП в ограниченной области. Но вместе с тем с частотой растет и биологическое действие ЭМП, отчего маленькая и слабенькая беспроводная зарядка может оказаться опаснее промышленной установки индукционного нагрева.

Состав и принцип действия беспроводного зарядного устройства стандарта WPC

Примечание: WPC пока стандарт, по нашему говоря, отраслевой; международными соглашениями он еще не оформлен. Поэтому техданные гаджетов с WPC, особенно альтернативных производителей, могут отличаться, чтобы заряжались от только от «своей» зарядки. Если делать беспроводную зарядку своими руками, нужно дать конструкционный запас и технологическую возможность доработать передатчик под конкретный аппарат, см. далее.

Устройства, рассчитанные на подзарядку по системе WPC, обозначаются специальным значком (поз. 1 на рис.). Он означает, что в аппарате есть приемная катушка из 25 витков и преобразователь ВЧ переменного тока в постоянный. Ряд гаджетов выпускается в исполнении с WPC или без. Тогда индукционный приемник выполняется или «внаброс» и располагается под крышкой аккумулятора(поз. 2), или модульным, поз. 3. В любом случае под приемник WPC предусматривается разъем (поз. 4), или прижимные контакты, куда и следует подключать самодельный приемник при доработке гаджета под WPC. Полярность определяется мультитестером при подключенной проводной зарядке, т.к. контакты беспроводной зарядки запараллелены с таковыми обычной.

Беспроводные зарядные устройства стандарта WPC

Примечание: подключать приемник WPC непосредственно к аккумулятору ни в коем случае нельзя! В лучшем случае дорогая батарея скоро выйдет из строя, т.к. в устройстве она заряжается особым образом, см. ниже. А современные литиевые аккумуляторы большой емкости от заряда прямо на клеммы могут просто взорваться!

В некоторых гаджетах приемник WPC прячут под крышкой, для снятия которой требуется частичная разборка устройства, поз. 5. Так или иначе, но, если у вашей модели без WPC поиском в интернете обнаруживается «близнец» с беспроводной зарядкой, то и полость под приемник у вашей найдется: выпускать различные детали корпуса было бы слишком накладно. Это существенно упрощает доработку гаджета под WPC, но нужно убедиться, что данная модель выпускается и в том, и в том варианте.

О режиме заряда

Заряд батареи в любом гаджете происходит под управлением специального контроллера, который вначале определяет, насколько аккумулятор разряжен. Если более чем на 75%, то сразу подается усиленный ток быстрого (форсированного) заряда, равный примерно току 3-часового разряда, если зарядное устройство его обеспечивает. Нет – от зарядки берется ток, который она способна дать при падении напряжения на выходе до 5 В. Поэтому многие устройства от USB портов заряжаются долго, т.к. стандартный выход питания USB 5 В 350 мА.

Форсированный заряд призван устранить поляризацию электродов батареи, которая вызывает т. наз. гистерезис. Емкость «гистерезисной» батареи непрерывно падает, а ее ресурс оказывается много меньше заявленного. Быстрый заряд током меньше 3-часового полностью гистерезис не устраняет, и батарея скоро садится. Как следствие – зарядка для смартфона или планшета должна обеспечивать ток заряда более 1,5 А, т.к. в «умных» гаджетах батареи на 1800-4500 мА/ч, т.е. их 3-часовой разрядный ток составит 0,9-1,5 А.

После того, как батарея зарядится прим. до 25% емкости, ток заряда плавно снижается до величины небольшого формирующего (дозарядного) тока, пока аккумулятор на будет «накачан» прим. на 75%. Формирование батареи небольшим током позволяет избежать электродеградации электролита, также уменьшающей ресурс аккумулятора. Формирующий ток равен прим. току 12-часового разряда батареи.

Наконец, когда батарея зарядится полностью, контроллер некоторое минимально необходимое время пропускает через нее совсем крохотный ток содержания для профилактики химической деградации электролита, и только тогда подает сигнал об окончании заряда. Поэтому держать гаджет с исправным и правильно выполненным контроллером побольше времени на заряде ничуть не вредно, наоборот. У автора есть старый телефон Motorola W220. Ради опыта он все время на заряде, кроме как когда с ним нужно выходить из дому. За более чем 10 лет пользования батарея заметно емкости не потеряла: прописанные в паспорте телефона 4 суток «спячки» и 4 часа непрерывного разговора не уменьшились. А другим пользователям той же модели пришлось уже менять полностью истощившийся аккумулятор.

Индукция или излучение?

Индукция

Передача электрической мощности на расстояние происходит посредством электромагнитного поля (ЭМП), в котором запасена определенная энергия. Для индукционной передачи энергии необходим, кроме передатчика, еще и приемник, не обязательно электронный. Им может быть, напр., алюминиевая кастрюля, в металле которой ЭМП передатчика наводит вихревые токи Фуко, греющие посуду. Наведенные в приемнике токи создают свое ЭПМ, взаимодействующее с ЭМП передатчика. В результате образуется общее ЭМП между передатчиком и приемником, которое и передает мощность от первого к последнему. Отсюда первая характерная особенность индукционной передачи энергии – влияние приемника на режим работы передатчика, т. наз. реакция источника на нагрузку.

Примечание: ЭМП при индукционном способе передачи энергии особенно сильно концентрируется у системы источник-приемник при наличии там ферромагнитных материалов. Пример – электрический трансформатор на железе или, повышенной частоты, на ферритовом сердечнике.

Передачу мощности индукцией целесообразно вести на частотах пониже, т.к. ЭМП высокой частоты (ВЧ) не проникает вглубь проводников, это т.наз. поверхностный эффект или скин-эффект, и с увеличением частоту растут потери энергии на излучение. Плотность потока энергии ЭМП (ППЭ ЭМП) на низких частотах невелика, т.к. энергия ЭМП в заданном объеме от источника определенной интенсивности зависит от частоты.

Второе, для успешной передачи энергии индукцией приемник должен обладать свойством «втягивать» в себя ЭМП, находиться как можно ближе к передатчику и быть определенным образом ориентирован относительно него. В итоге результирующее ЭМП концентрируется в малой области между передатчиком и приемником; потери на излучение, т.е. «уход» ЭМП на сторону, в системах индукционной передачи мощности являются паразитными и с ними всячески борются. Поэтому индукционная плита мощностью до 3-4 кВт в общем не опаснее ТЭНа чайника: она уже сконструирована так, чтобы не «терять» ЭМП, а без подходящей варочной посуды просто не разовьет полную мощность вследствие реакции источника.

Излучение

Первое отличие передачи мощности излучением от индукционной – ЭМП «отрывается», «уходит» от источника, теряя связь с ним, т.е. излучается. Если, к примеру, дать импульс боевым лазером в космос, а затем выключить или уничтожить источник, то пакет колебаний ЭМП будет нестись и нестись в мировом пространстве, пока не наткнется на преграду и не будет поглощен ею или не рассеется в среде распространения. Следствие – при передаче мощности излучением реакция источника на приемник отсутствует. Следствие второго порядка – также отсутствует способность ЭМП самопроизвольно концентрироваться, т.к. излучение само по себе стремится «расползтись» в стороны; чтобы собрать его в заданной области, нужны специальные конструктивно-технические меры. В отличие от индукционного способа наличие ферромагнетиков в зоне действия передатчика уменьшает коэффициент передачи мощности, т.к. ферромагнетики «тянут» к себе ЭМП, которое должно попасть в приемник.

Эффективность передачи энергии излучением ЭМП зависит от частоты его колебаний, т.к. подкачки поля передатчиком «по требованию» нет. Что «закачано» в излученный пакет, то там и будет. Добавить энергии потребителю возможно, только продолжив излучение. Другая особенность – наиболее эффективно примет в себя поток мощности ЭМП материал не проводящий, а наоборот, поглощающий энергию ЭМП; эти свойства используются в микроволновых печах. Поглотителем энергии ЭМП способен быть и длинный изолированный проводник определенной конфигурации (напр., скрученный в спираль), представляющий собой в таком случае приемную антенну.

То и другое

Ради удовлетворения требований минимальных массогабаритов и отсутствия посторонних ферромагнетиков вблизи радиотракта гаджета разработчикам WPC пришлось увеличить рабочую частоту системы; ведь и в планшетах стоят приемопередатчики для работы в среде Wi-Fi. В результате WPC обрела способность работать как на индукции, так и излучением. Эта особенность позволяет в принципе увеличить дальность действия WPC до нескольких метров, чем и пользуются некоторые любители. Подобные энтузиасты, видимо, или вовсе не знают о биологическом действии ЭМП, или сознательно такие сведения игнорируют.

Сказать в данном случае «проблемы индейцев – это проблемы индейцев» нельзя, т.к. «индейцами» могут оказаться посторонние, несведущие и непричастные люди, напр., соседи за стеной или собственные дети. Прежде чем браться за изготовление беспроводной зарядки, нужно разобраться, в каких обстоятельствах она будет вредной или опасной и как этого избежать.

Однако вполне определенный промежуточный вывод можно сделать уже – беспроводную зарядку нужно выбирать при покупке (см. выше) или делать только индукционную и самопроизвольно, без дополнительной автоматики, переходящую без приемника на зарядной площадке в дежурный режим с мощностью генератора, сниженной до безопасного уровня. Оно, конечно, вовсе удобно, когда телефон валяется где попало в комнате и все равно заряжается, но здоровье – сами понимаете.

Примечание: делать зарядку с генератором, выключающимся без телефона на заряде, смысла нет. Ведь тогда для зарядки гаджета ее придется включать, что сводит удобство беспроводного заряда практически на нет. Беспроводную зарядку нужно делать с очень резкой, как говорят, острой, реакцией генератора на приемник. Также нет смысла встраивать в зарядку механический или оптодатчик наличия гаджета, он может сработать от чего-то на него похожего, но не вынуждающего генератор уменьшать мощность.

Факторы вредности и опасности

Действие ЭМП на живые организмы также зависит от частоты его колебаний. В общем оно с частотой монотонно возрастает прим. до 120-150 МГц, а затем наблюдаются всплески и провалы. В одном из них, приходящемся на видимый свет, мы приспособились жить в ходе эволюции; в одном из других около 2900 МГц работают микроволновки. Но микроволновый провал биоактивности ЭМП неглубокий, иначе оно не поглотится продуктами, лишь бы технически было возможно и не очень сложно заэкранировать печь от излучения ЭМП наружу. Поэтому, если вы соберетесь самостоятельно делать ремонт микроволновки, нужно точно знать, как она устроена, работает, что там можно, что допустимо делать и чего нельзя, чтобы СВЧ не просифонило наружу, и знать, как определить в домашних условиях, не сифонит ли микроволновая печь. Но вернемся к теме.

С частотой растет также ППЭ ЭМП, поэтому нормы его уровня привязаны к ППЭ. Кроме того, индивидуальная чувствительность к ППЭ ЭМП колеблется в очень широких пределах, прим. в 1000 раз. В странах с откровенно-жлобским трудовым и социальным законодательством приняты допустимые уровни ППЭ до чудовищных величин вплоть до 1 (Вт*с)/кв. м. Подход в данном случае: при найме ты был предупрежден? Допмедстраховку тебе оплачивают? Повышенную за вредность пенсию через 10 (15, 20) лет гарантируют? Остальное – проблемы индейцев.

В ППЭ такого уровня человек непосредственно ощущает действие ЭМП: тяжесть в голове, нежное тепло, идущее из глубины тела. Нежное, но чрезвычайно опасное: это свидетельство начавшегося плазмолиза клеток, отчего они могут претерпеть злокачественное перерождение. «Аппарат на полшестого» еще на самое страшное последствие «подхвата зайчика» ППЭ ЭМП.

В СССР действовала другая крайность – 1 (мкВт*с)/кв. м, т.е. в миллион раз меньше. Воздействие такого ППЭ на самого чувствительного субъекта не скажется ни немедленно, ни в отдаленной перспективе. Каждый гражданин, точнее, подданный, «совдепии» фактически был собственностью государства, но оно же и гарантировало ему жизнь, здоровье и безопасность. По крайней мере, формально.

Рыночной экономике такая перестраховка окажется непосильной, да в теперешнем засоренном эфире и технически вряд ли осуществимой. Поэтому общепринятая норма уровня ППЭ ЭМП на сегодня промежуточная – 1 (мВт*с)/кв. м. Такой ППЭ, влияющий постоянно и долго, непременно даст отдаленные последствия, но регулярное нахождение в нем не более определенного времени в сутки среднему человеку безвредно и безопасно. Чрезмерно чувствительные отсеиваются медосвидетельствованием при найме, а последствия случайных отклонений уже возможно компенсировать, не перенапрягая соцфонды. Тоже, конечно, жлобский подход, рак на пенсии лечить вместо отдыха удовольствие не великое, но хотя бы в пределах разумного. Поэтому мы будем считать беспроводную зарядку потенциально опасной, если она в радиусе прикосновения (ок. 0,5 м) создает ППЭ ЭМП 1 (мВт*с)/кв. м и более.

Расчет безопасности

Поверим рекламе и купим «супер-пупер» зарядку с питанием от USB (потребляемая мощность – 1,75 Вт), действующую в радиусе 20 см (0,2 м). КПД блогинг-генератора (см. далее) такой мощности на полевом транзисторе ок. 0,8; в эфир без гаджета, лежащего на площадке, уйдет 1,4 Вт. Площадь сферы радиусом 0,2 м – 0,0335 кв. м. ППЭ на ней составит 2,8/0,0335 =41,8 (Вт*с)/кв. м(!). Величина ППЭ обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. На каком же в данном случае она упадет до допустимой 1 (мВт*с)/кв. м? Расчет элементарен: берем корень квадратный из отношения реальной ППЭ к допустимой, и умножаем результат на начальный радиус 0,2 м, т.е. делим на 5; получим… 20,4 м! Вот чего стоят уверения производителей в безопасности изделий. Заодно с силой Ци.

Оговорка выше насчет гаджета на площадке не случайна. В таком случае заряд на частотах, длины волн которых много больше зазора между излучателем и аппаратом, будет индукционным, если приемник для него пригоден. Приемная катушка гаджета как индукционный приемник пригодна однозначно. Зазор в 3 см (см. выше) даст частоту 10 ГГц, которую генератор точно не способен выработать; реально зазор еще меньше. Так что предварительный вывод подтвержден: наша зарядка должна быть только и только индукционной. ППЭ ЭМП в зазоре между индуктором и аппаратом тогда будет еще в разы больше, но это уже не опасно, т.к. ЭМП само собой стянется к приемной катушке, диаметр которой ок. 5 см. На расстоянии от нее втрое большем (точнее, в e раз, e=2,718281828…) наличие ЭМП может быть зафиксировано уже только чувствительным детектором, но расчетом «на пальцах» тут не обойдешься, для вывода нужно использовать средства математической физики.

Примечание: «идти на беспредел» по уверениям в безопасности производителям беспроводных зарядок дает возможность то, что стандарт WPC не международный. Можно ссылаться на нормы ППЭ страны, где идет производство. Или той, где фирма зарегистрирована, а там нормирования ППЭ может вовсе не быть, остались еще кое-где такие гособоразования.

Об автозарядках

Из расчета выше следует, что беспроводные автомобильные зарядки опасны однозначно: их радиус действия доходит до 1 м. Этих бы маркетологов в такой ППЭ пожизненно… или хотя бы то тех пор, пока не ощутят у себя «аппарат на полшестого»… В оправдание приводится относительная кратковременность воздействия и необходимость уберечь от повреждения дорогой гаджет из-за того, что он на шнурке под прикуривателем болтается. Но не умнее было бы просто удлинить шнур, чтобы гаджет мог лежать в в бардачке или другом удобном месте? Вести машину с телефоном в руке все равно рискованно, а кое-где за это могут и штрафануть не слабо.

Если гаджет без WPC

Обязательных требований к приемной катушке WPC всего 2: количество витков 25 и диаметр провода, рассчитанный на ток от 0,35 А с учетом скин-эффекта на частоте до 30 МГц. Практически – от 0,35 мм по меди (без изоляции). Толще, когда свободного места в корпусе хватает, только лучше будет. Конфигурация – любая по месту расположения. Особой аккуратности изготовления не требуется (поз. 1 на рис.), но нужно, чтобы отношение наибольшего поперечного размера к наименьшему не превышало 1,5, иначе КПД приемника упадет и заряд затянется.

Беспроводные зарядные устройства стандарта WPC

Если зарядка делается для старого толстенького телефона или для планшета без WPC, катушка размещается в корпусе гаджета. Небольшой изгиб по месту (поз. 2) на свойства приемника не повлияет. Вдруг внутри места мало (нужно ведь еще куда-то приткнуть электронные компоненты приемника), придется делать плоскую катушку «как фирменная», поз. 4. Укладывать провод в плоскую спираль удобно на скотче, уложенном на подложку клеящей стороной вверх. Чтобы липучка на заворачивалась и не ползла, ее по краям фиксируют полосками того же скотча, наложенными клеем вниз. На скотч налепляют круглую бобышку диаметром ок. 1 см и укладывают вокруг нее витки, придавливая провод к липучке. Когда уложено витков сколько надо, бобышку отлепляют, готовую катушку прокапывают для фиксации витков суперклеем или нитролаком, поз. 3, и снимают вместе со скотчем; его излишки обрезаются.

Делаем зарядку

Генераторы самодельных беспроводных зарядок и частично фабричных собираются по схеме блокинг-генератора, или просто блокинга, см. рис.:

Генератор беспроводного зарядного устройства по схеме блокинг-генератора

Ее достоинства – простота, «дубовость» (не требует настроечных работ, абсолютно повторяема, работает в широком диапазоне напряжений питания) и высокий КПД. Недопустимый недостаток согласно нашим условиям – почти полное отсутствие реакции на нагрузку: чтобы сделать индуктор на блокинге чувствительным к гаджету, нужна довольно сложная дополнительная автоматика; хорошие фирменные зарядки ею и снабжаются. Также серьезный недостаток блокинга – он генерирует короткие узкие импульсы с очень широким спектром, что сильно осложняет борьбу с паразитным излучением. Которое опаснее основного, т.к. его составляющие тянутся по частоте очень высоко. Известны также случаи повреждения гаджетов излишне мощной зарядкой с блокингом: если подносить аппарат к площадке плавно, все нормально, а если швырнуть туда резко, то контроллер заряда выходит из строя.

Мы будем делать зарядку с автогенератором гармонических колебаний по допотопной схеме со слабой индуктивной связью. Она вышла из употребления в промышленной аппаратуре еще в 20-х годах прошлого века, как только были придуманы генераторы на трехточках, индуктивной и емкостной, как раз из-за очень острой реакции на нагрузку, но нам-то этого и надо! А прочие недостатки генератора со слабой связью или устраняются современной элементной базой и схемотехникой, или не фатальны. Так, в начале форсированного заряда потребляемая мощность достигает 25 Вт, так что нужен отдельный источник питания. Но средняя долговременная постоянно включенной при еженощном заряде планшета с батареей на 3500 мА/ч не превышает 8 Вт, и за месяц такая зарядка «намотает» аж 5,75 кВт/ч.

Но прежде всего займемся передающей катушкой, т.к. данная схема чувствительна также к параметрам и качеству частотозадающих узлов. Для наладки генератора (безопасность чего-то стоит, ничего не поделаешь) придется также наспех делать приемную катушку, см. выше. Пользоваться зарядкой по назначению можно только, когда генератор налажен, зато потом она работает стабильнее и безопаснее для гаджета, чем зарядка на блокинге. Поэтому с такой зарядкой можно использовать любые гаджеты: она рассчитана на 2 ампера зарядного тока и более. Но старый телефон с батареей на 450 мА/ч возьмет от нее не больше, чем «пропишет» контроллер вследствие той же острой реакции на нагрузку.

Передающая катушка

Чертежи катушек генератора со слабой индуктивной связью даны на рис. ниже.:

Шаблоны печатных катушек генератора беспроводного зарядного устройства

Слева – контурная L2 (см. далее); справа – катушка обратной связи L3 (в середине) и катушка цепи индикации заряда L1. Вытравливаются они на пластине из 2-стороннего фольгированного стеклотекстолита 100х100 мм толщиной 1,5 мм по т. наз. лазерно-утюжной технологии ЛУТ. Ничего сложного в ней нет, придумка и название любительские. ЛУТ позволяет в домашних условиях делать печатные платы не хуже фирменных, таблички с надписями, контурные рисунки, узорные панно и т.п., см. видео ниже:

Видео: лазерно-утюжная технология

В дополнение к нему можно сказать, что заготовку для ЛУТ лучше всего зачищать обычным школьным ластиком. Затем ошметки с меди смываются ватным тампоном или белой чистой х/б ветошью, обильно смоченной 96% спиртом или нитрорастворителем, и тут же, пока поверхность влажная, протираются насухо микрофибровой салфеткой для чистки стекол очков. На подготовленную таким образом поверхность прочно ложится тонер любого лазерного принтера и даже струйного с шаблона на подходящей (держащей, но не впитывающей чернила) основе.

Примечание: не смущайтесь шириной дорожек на чертеже (0,75 мм у контурной катушки). Допустимая плотность тока в пленочном проводнике на подложке в разы больше, чем в круглом проводе, а скин-эффект слабее. Так, дорожка на печатной плате шириной 10 мм и толщиной 0,05 мм без проблем держит ток в 20 А, и это далеко не предел. Дорожки катушки обратной связи двойной ширины нужны, т.к. в процессе наладки понадобится перепаивать отвод на ней. Вообще же ЛУТ позволяет получать дорожки шириной до 0,15-0,2 мм.

Схемотехника

Схема беспроводного зарядного устройства на генераторе с индуктивной связью дана на рис: слева передатчик; справа приемник. Особенности ее, во-первых, мощный активный элемент VT3. Им может быть только усилительный полевой транзистор. У генератора на биполярном транзисторе будет низкий КПД, а мощные полевые ключи серий IRF, IRFZ, IRL из компьютерных БП или систем электронного зажигания в активном режиме не работают.

Схема беспроводной зарядки для всех гаджетов

Второе – цепь автосмещения VD3 C3. У мощных усилительных полевиков начальный ток стока может достигать 100-200 мА и более. Без запирающего потенциала на затвор генератор возможно будет настроить только на мощность или дежурный режим, но не на то и другое, причем ППЭ от индуктора в радиусе прикосновения наверняка превзойдет допустимую величину. Но формировать автосмещение включением резистора в цепь истока, как в цепь катода в ламповых усилителях, тоже нельзя: генератор не выйдет на полную мощность, т.к. с нарастанием тока истока будет расти по абсолютной величине и смещение. Поэтому цепь смещения выполнена нелинейной на диодах: на малых мощностях оно увеличивается сообразно току истока, что обеспечивает мягкий запуск генератора и его безопасность для любых гаджетов, а когда диоды войдут в насыщение, смещение становится близким к фиксированному и позволит генератору «раскачаться на полную». Цепь смещения подбирается в процессе наладки из мощных выпрямительных диффузионных ВЧ диодов (структура PiN, КД213, КД2997) и диодов Шоттки (структура SMD) на ток от 6 А. Напряжение насыщения первых в диапазоне токов 0,7-5 А меняется в пределах 1-1,4 В; вторых – 0,4-0,6 В.

Элементы R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 и L1 составляют схему индикации заряда. Если коэффициент передачи тока ? VT1 более 80, то VT2 исключается, а движок R2 подключают к базе VT1. Конденсатор С3 обязательно пленочный; Еще лучше – старый бумажный, т.к. на нем рассеивается существенная реактивная мощность.

Приемник данной зарядки также имеет особенности. Первая – двухполупериодное выпрямление принятого тока, т.к. колебания гармонические. Применению данного устройства для заряда гаджетов со встроенной WPC это не препятствует, т.к. в них принятый ток выпрямляется тоже диодным мостом для лучшего использования излучения индуктора. Вторая – параллельно накопительному электролитическому конденсатору C4 подключен керамический C5. У «электролитов» большая собственная индуктивность и значительный тангенс угла диэлектрических потерь tg?, что за рабочих частотах уменьшает КПД заряда. Шунтирование «электролита» «керамикой» уменьшает время заряда прим. на 7%. Для планшета с батареей на 3500 мА/ч это составит ок. получаса. Согласитесь, иногда существенно.

Наконец, диод VD8. Он защищает контроллер заряда гаджета, если его уложат на индуктор подключенным к проводной зарядке. Мало ли что в голову взбредет. Может, кому-то покажется, что от двойной подпитки аппарат зарядится быстрее. Контроллер заряда все равно не пустит в батарею ток больше положенного, но сам такого издевательства может не выдержать. Если подобная ситуация исключена, то и VD8 исключается; тогда VD7 нужен на напряжение 5,6 В. Его рабочий ток указан с большим запасом, т.к. максимальный ток заряда через него никогда не проходит вследствие острой реакции на нагрузку генератора. Практически – ставьте любой маломощный из хлама на нужное напряжение. Держит – ну и пусть держит. Греется – ставим помощнее и подороже; в котроллере заряда есть и собственная защита от перенапряжения.

Примечание: без VD7 выпрямленное напряжение будет максимально допустимым в WPC 7,2 В, что позволяет заряжать хитрые «альтернативные» гаджеты. Его можно уменьшить, перепаяв вывод горячего конца L2 (см. ниже) ближе к центру катушки, но не более чем на 6-7 витков.

Налаживание

Наладка генератора начинается с установки его тока покоя Iп без возбуждения. Для этого L3 отключают, а затвор VT3 соединяют с общим проводом (поз. 1 на рис.), т.е. формируют нулевое смещение. Далее, подбирая цепочку VD3, выставляют Iп в указанных пределах. Если ток стока при нулевом смещении оказался менее 50 мА, Iп можно задать 15-20 мА, генератор станет экономичнее и безопаснее. Вдруг начальный ток стока меньше 40 мА, еще лучше, тогда С3 и VD3 не нужны.

Налаживание беспроводной зарядки для всех гаджетов поэтапно

Следующий этап – фазирование обмоток. Для этого понадобится пробник из приемной катушки (см. выше) с подключенной к ней лампочкой накаливания, поз. 2. Схему генератора восстанавливают, включают, и кладут на L2 пробник. Лампочка должна загореться. Нет – меняют местами выводы L2 или L3. Фазировать катушки нужно так, чтобы на затвор VT3 пришелся горячий (дальний от центра) конец L3, поз. 3. На этом же этапе замеряют и записывают рабочий ток потребления Iр , поз. 4.

Теперь нужно выставить безопасный дежурный ток генератора Iд; излучаемая мощность в дежурном режиме упадет пропорционально квадрату отношения рабочего тока к дежурному. Iд выставляют перепайкой горячего вывода L3 в указанных на поз. 5 пределах поближе к минимальному значению. Возврат на мощность проверяют, кладя на L2 пробник. Установка Iд процедура довольно муторная. Чтобы ее не затягивать и не напаяться до отслоения дорожки, действуйте по след. инструкции:

• L3 уменьшают наполовину (поз. 6);
• Iд оказался мал, или пробник не показывает возврата на мощность – возвращаем половину отброшенных витков, поз. 7;
• Iд еще велик – отбрасываем половину от оставшейся половины L3, поз. 8;
• ситуация по п. 2 – возвращаем половину отброшенных по п. 3 витков, но не половину из всех отброшенных, поз. 9;
• при необходимости продолжаем настройку, следуя тому же алгоритму.

Таким образом, действуя методом итерации, установка Iд отнимает совсем немного времени.

Осталось настроить схему индикации заряда. Для этого собирают приемник, нагруженный на резистор такой величины, чтобы ток заряда был меньше формирующего, но больше тока содержания, поз. 10. Движок R2 ставят в нижнее положение, приемник кладут на L2. Вращая движок, добиваются свечения VD1. Приемник убирают, смотрят, погас ли VD1. Нет – движок очень плавно и осторожно крутят обратно до погасания VD1.

Конструкция

Дальнейшего сокращения времени заряда и улучшения параметров безопасности устройства возможно добиться, направив поток энергии от индуктора столбом вверх, этот прием используется в некоторых фирменных беспроводных зарядках. Такие можно распознать по индуктору, обведенному кольцом, если только шибко умные альтернативщики не прилепили его просто так, для продаж.

На самом деле направленность излучения создается экранированием индуктора с тыльной стороны. Для этого генератор помещают в открытый сверху корпус из тонкой, не более 0,25 мм, жести. Если высота корпуса по эстетике безразлична, в нем же размещают источник питания генератора. В таком случае он должен быть с трансформатором промышленной частоты на железе: помехи от вплотную расположенного ИБП собьют настройку генератора.

Конструкция индуктора (передатчика) беспроводной зарядки

Сталь нужна для магнитного экранирования помимо электрического, а ее малая толщина для предотвращения потерь на вихревые токи. С этой же целью в боковинах корпуса делают частые тонкие вертикальные прорези, а днище выполняют перфорированным в шахматном порядке, см. рис. Идеальный вариант – стенки и днище корпуса из мелкоячеистой стальной сетки. Крышка – любой радиопрозрачный пластик без наполнителя: стекло, акрил, стеклотекстолит, фторопаст, ПЭТ, ПЭ, полипропилен, полистирол. Вариант – бесцветный прозрачный акриловый или нитролак в 4-5 слоев, но не краска или эмаль. Внешнее оформление может быть любым. Именно с таком исполнении беспроводную зарядку для телефона, смартфона, планшета можно держать постоянно включенной на прикроватной тумбочке. Хотя в современном донельзя замусоренном эфире от любых известных источников ЭМП лучше все-таки держаться подальше.

Содержание

1. Отвлеченные умствования
2. Инструмент
3. Как устроен утюг с паром
4. Электросхема
5. Термозащита
6. Терморегулятор
7. Как туда добраться?
8. Что у кого не так
> Обсуждение

Ремонт утюга своими руками – классика домохозяйственного жанра, но сейчас, к сожалению, в нем все сильнее струи сюрреализма. Мастеру-новичку, чтобы разобрать современный утюг, нужно иметь навыки разгадывания китайских головоломок: везде скрытые защелки, хитрые шиповые соединения, фасонный крепеж. Нести в мастерскую? Цена ремонта может оказаться такой, что проще новый утюг купить. Попробуем все же починить свой, не имея профессиональной подготовки и не располагая специнструментом.

Отвлеченные умствования

Производители оправдывают превращение утюга в подобие кодового замка требованиями безопасности, дизайна и эргономики. Но, пардон, из видимого крепежа на утюгах как было 1-2 винта сзади, так и осталось. Причем детали корпусов старых утюгов делались их хрупкого бакелита и полистирола, а теперешние пластики по прочности соперничают с металлами.

На самом деле мы, увы, живем в век не вечных вещей. Одна из коренных установок потребительского общества неумолима: изделие массового спроса должно безупречно проработать (репутация производителя, а как же) не более 2-2,5 гарантийных сроков, а затем быстро и необратимо прийти в полную негодность. У ведущих производителей ширпотреба до половины и более конструкторского персонала задействованы на том, чтобы, не дай бог, изделие не оказалось слишком долговечным.

Как сказывается на экологии работа индустрии на мусорный бак, а на массовом сознании – привлечение действительно высококлассных специалистов к фактически вредоносной деятельности, вопрос другой, но утюг таким потугам почти не поддается: слишком он прост, а внутри него слишком жарко и влажно. Поэтому порча утюга на стадии конструирования сводится преимущественно к тому, чтобы затруднить его разборку вне сервисного центра. Тем не менее, починить утюг в домашних условиях подручными средствами все-таки можно, если знать, где и какие в нем могут быть спрятаны секретки и как их вскрывать, не рискуя испортить утюг окончательно.

Инструмент

Чтобы успешно отремонтировать утюг, давайте подготовим сначала кой-какой самодельный инструмент; много времени это не займет и существенных расходов не потребует:

• 2-4 отжимника для крышек;
• отжимник для скрытых защелок;
• дешевый светодиодный фонарик (именно светодиодный) и лупу;
• полоску замши, пилку для ногтей, спирт;
• или, взамен п. 4 – ластик карандашный, ластик чернильный, кусочек чистой тряпочки, спирт.

Примечание: о назначении инструментов по пп. 4 и 5 см. далее.

Отжимники

Вскрытие верхней крышки утюга столовым ножом

Отжимник для крышек делается из верхнего, самого прочного слоя бамбука размерами и толщиной с палочку от мороженого; один его конец срезается на клин. Крышки на корпусе утюгов часто ставят на защелки без фиксации. В сервисном центре такую крышку сжимают специальными клещами и вынимают. Чтобы снять ее кустарным способом, крышку нужно поддеть: зубья защелок без фиксации скошены с обеих сторон и выходят из пазов неповрежденными. Но вскрывать крышки на тугих защелках столовым ножом или широкой отверткой, как на рис. справа, не надо: сталь оставит на пластике следы. Прочность поверхностного слоя бамбука на изгиб выше, чем у пластиков, а на сдвиг ниже. Поэтому бамбуковый отжимник правильно поддетую крышку снимет, но, возможно, с поверхности помнется сам, не повредив пластик. Если же крышка не поддета неправильно и не поддается, бамбуковый отжимник сломается, не испортив утюга. Действуют бамбуковыми отжимниками попарно, поддевая деталь с 2-х сторон.

Хороший тонкий отжимник для фиксируемых защелок получается из срезанной на клин пластиковой мешалки для кофе, которые выдают кофейные автоматы. Отжимник из мешалки проходит в любую щель и аккуратно отводит усы защелок с фиксацией, не царапая и не ломая ни их, ни детали корпуса.

Фонарик и лупа

Дешевые мини-фонарики на светодиодах дают очень жесткий свет с резкими тенями. В данном случае это достоинство: такой свет глубоко проникает в тонкие щели, и под лупой можно разглядеть, что там держит деталь. Для этого сначала поддевают крышку, которую непонятно как снимать, бамбуковыми отжимниками, подсвечивают и разглядывают, что там держит.

Как управляться с защелками

Лучше всего, конечно, найти схему разборки утюга данной модели, но попробуйте-ка! И типовых схем расположения секретных запоров тоже не ищите: они могут быть разными у одной и той же модели одного и того же изготовителя. Читали в инструкциях: «Производитель оставляет за собой право вносить в конструкцию изменения, не влияющие на работоспособность изделия»? Т.е., при разборке утюга скрытые соединения скорее всего придется искать самому.

Надо сказать, западные фирмы постепенно отходят от принципа: «Сам чинить хочешь? Что ж, ломай и новый покупай!» Но азиаты упорно за него держатся. Напр., если ваш утюг китайский, то носовой крепежный винт (см. далее) скорее всего окажется не под крышкой заливочной горловины, а… под кнопками подачи воды и пара!

Скрытые защелки в кнопках утюга

Подсветим, посмотрим. Видите обведенное зеленым на рис? Так вот, это не защелка, а скользящий шип в пазу. Защелки с другой стороны кнопок. Чтобы кнопки снять и разобрать утюг, нужно:

• Подать кнопку вперед.
• Вставить сзади нее отжимник из мешалки.
• Отжать защелку.
• Не вынимая отжимника, поднять кнопку вверх до упора. Должен быть слышен слабый щелчок зуба защелки, вышедшего из паза.
• Придерживая кнопку, чтобы не упала, вынуть отжимник.
• Продолжая придерживать кнопку, подать ее вперед с наклоном, чтобы скользящий шип вывернулся из паза.
• Проделать то же самое с другой кнопкой.

Фасонный крепеж

Винты в утюгах западных производителей чаще всего или обычные с крестовым шлицем или под шестигранник. Покупать для последних спецотвертку с набором бит для разового ремонта нет смысла: винт с шестигранным шлицем элементарно отворачивается плоской отверткой с тонким жалом подходящей ширины. Ею же можно отворачивать винты со шлицом трилистник, которые очень любят китайцы, (справа на рис.), но без сильного нажима: боковое усилие при этом создается значительное и винт в резьбе может просто заклинить. Если винт сидит туго, его срывают серией мелких рывков, переставляя отвертку в другие пары пазов.

Фасонные винты

Сложнее всего будет отвернуть винт со шлицом TORXX (справа на рис.): ножницы или пинцет его возьмут, только если винт болтается в резьбе. Удобнее всего винты TORXX отворачивать без спецключа малыми плоскогубцами-утконосами; можно и бокорезами, но тогда на перемычке шлица останутся вмятинки. Винту от них ничего не будет, но опытный мастер, вдруг к нему попадет этот утюг, накинет на ремонт за предыдущий неквалифицированный доступ.

Как устроен утюг с паром

Но где искать все эти винтики-секретки? Для этого сначала нужно ознакомится с устройством современного утюга с парогенератором (отпаривателем). Общая его схема дана на рис.:

Схема устройства утюга с парогенератором

Систему ударного отпаривания (перегретым паром) ставят лишь в отдельные модели, т.к. она эффективна только в положении терморегулятора, близком к максимуму (три точки). В хороших утюгах с ударным отпариванием ударная помпа блокируется, если регулятор стоит на 1-2 точки. О чем всегда написано в инструкции, как какая, скажите на милость, нормальная домохозяйка читает инструкцию на утюг? Т.е., если парового удара нет, то, возможно, для устранения «неисправности» нужно просто повернуть регулятор температуры.

Модуль позиционной защиты отключает ТЭН, если положение подошвы утюга отличается от горизонтального: поставили торчком, уронили и т.п. Это, пожалуй, единственное электронное нововведение в утюгах. В качественных утюгах позиционная защита – второй по частоте источник поломок (после накипи в отпаривателе, см. в конце), но в домашних условиях чаще всего вполне ремонтопригодный.

Как парят китайцы

Если посмотреть на подошву даже не дешевых китайских утюгов, то окажется, что у многих форсунки капельного увлажнения фиктивные, фейковые. На самом деле при полном нагреве паровой удар получается, если нажать кнопку с паром; в этом же положении терморегулятора от кнопки с капельками идет мягкий пар, а для капельного увлажнения в таком случае нужно нажать обе кнопки сразу.

Электросхема

Электрическая схема утюга показана на след. рис.:

Электрическая схема утюга с парогенератором

Реле KM и датчик положения SK составляют позиционную защиту. На ее же плате может располагаться индикатор включения, который в таком случае светодиодный, а не на неонке. Позиционную защиту без ущерба для потребительских качеств утюга можно отключать, но, если индикатор светодиодный, то при полном отключении «позиционки» он перестанет работать. Так неудобно, поэтому неисправную позиционную защиту нужно отключать частично (см. далее).

Цифрами с индексами показаны последовательности прозвонки «горячей» и «холодной» цепей мультиметром: один щуп с зажимом «крокодил» пдоключают к штырьку сетевой вилки, а другим идут по точкам. Сойтись обе прозвонки должны на контактах реле KM. Дело в том, что контакты KM нормально разомкнутые: при включенном в сеть утюге и замкнутых контактах терморегулятора KM тянет, его контакты замкнуты и через них идет ток в ТЭН. Так нужно, чтобы любая неисправность самой позиционной защиты отключала ТЭН (принцип избыточной безопасности), но неопытного мастера это обстоятельство может ввести в заблуждение.

Соединение проводов колпачковым соединителем

Примечание: при прозвонке может оказаться, что неконтакт в соединительном колпачке, см. рис. справа. Единственный выход – откусить его и перезаделать провода в новый.

 

 

 

 

Термозащита

Термопредохранитель (термичка) срабатывает, если температура подошвы утюга превышает 240 градусов или ток через ТЭН некое заданное значение. Т.е., термопредохранитель взамен негодного нужно подбирать также и по току в зависимости от мощности утюга:

• 2200 Вт – 25 А.
• 1500 Вт – 16 А.
• 1000 Вт – 10 А.
• 600 Вт – 6,3 А.

Избыточность термички по току нужна, т.к. 220 В это действующее (эффективное) значение сетевого напряжения; амплитудное равно 220 В х 1,4 = 308 В. Длительность полупериода частоты 50 Гц 10 мс, а время срабатывания термички 4-5 мс. Вдруг напряжение сети прыгнет до предельно допустимого значения 245 В, термопредохранитель на рабочий ток ТЭНа может сгореть в совершенно исправном утюге.

Термозащитные устройства утюгов

Термопредохранители бывают одноразовыми (поз. 1 на рис.), восстанавливаемыми, поз. 2, и самовосстанавливающимися, поз. 3. Первые сгорают и устанавливаться должны обязательно в диэлектрическом термостойком рукаве (обычно из стеклоткани), иначе весьма вероятен пробой напряжения сети на подошву. В восстанавливаемом термопредохранителе предварительно напряженная биметаллическая пластина «перещелкивается» и размыкает контакты. Для восстановления ее нужно через имеющееся в контакте окошко отжать до обратного щелчка чем-то острым. Самовосстанавливающаяся термозащита вернется в исходное состояние, если утюг отключить от сети и дать ему полностью остыть. Самовосстанавливающиеся термички конструктивно объединяются с терморегулятором (см. ниже) и всегда дополняются токовым предохранителем.

Терморегулятор

Регулятор температуры подошвы – важнейший узел утюга и один из наиболее подверженных поломкам; представляет он собой механическое триггерное устройство, приводимое в действие биметаллической пластиной. Никаких «магнитиков, как в регуляторе холодильника» в терморегуляторе утюга нет. Как и в терморегуляторе холодильника, там тоже механический триггер, только иной конструкции. Принцип его действия прост:

1. Деталь с подвижным контактом поджата к неподвижному перекидной пружиной. Контакты замкнуты, ТЭН греется. Степень сжатия пружины регулируется ручкой установки температуры.
2. С другой стороны подвижный контакт связан диэлектрическим штоком-толкателем с биметаллической пластиной.
3. Биметаллическая пластина, изгибаясь от нагрева, давит через шток на подвижный контакт, пока не пересилит пружину.
4. Пружина перебрасывается и размыкает контакты.
5. ТЭН выключается, подошва утюга с биметаллической пластиной остывают.
6. Биметаллическая пластина выпрямляется. Когда ее давление достаточно ослабнет, пружина перебрасывается обратно и возвращает регулятор в исходное состояние.

ТЭН снова нагревается, цикл повторяется.В старых утюгах и части новых терморегулятор собран по схеме со свободным коромыслом (поз. 1 на рис.):

Схемы устройства терморегуляторов утюгов

Ее недостатки – 2 пары контактов, подверженных пригоранию, и большой гистерезис, т.е. разница температур срабатывания и возврата регулятора. Поэтому в регуляторах со свободным коромыслом всегда есть юстировочный винт под ручкой, который покручивают, если утюг греет слишком сильно (закрутить на 1-2 оборота) или слабо (выкрутить на столько же). Для доступа к калибровочному винту нужно снять ручку регулировки температуры. Она сидит на оси на трении, но удерживается в корпусе лапками с упорами, см. рис. справа. Чтобы снять ручку, ее нужно повернуть на минимум до упора (за первую точку) и потянуть вверх.

Ручка регулировки температуры утюга

Большинство современных утюгов снабжаются унифицированным терморегулятором с двойным подпружиниванием, поз. 2: он срабатывает очень четко и почти никогда не требует подрегулировки в процессе эксплуатации. Слабые его места, во-первых, как и в пред. случае, контакты, см. ниже. Во-вторых – керамический шток (обозначен голубым), который иногда трескается. Длина штока – 8 мм, и новый можно сделать из резистора МЛТ-0,5 Вт, поз. 2а. Выводы резистора обкусывают до длины 1,5-2 мм, краску смывают дихлорэтаном или ПАВ-смывкой, проводящий слой счищают наждачкой. Если сопротивление резистора более 620-680 кОм, его кое-кто ставит вместо штока как есть, краска обгорает без дыма и вони. Однако тогда подошва утюга может неприятно «щипаться» электричеством. И что гораздо хуже, сопротивление резистора с незащищенным проводящим слоем может уменьшиться в несколько раз, а ток утечки через него возрасти до опасного значения.

Примечание 3: иногда в терморегуляторах трескаются шайбы-вставки. Новую взамен можно выточить из фторопласта; чертеж см. на поз. 2б.

Как чистить контакты

Чистить подгоревшие контакты регулятора температуры утюга наждачкой, как советуют во многих источниках, не надо: они работают под большим током и после чистки шкуркой быстро опять пригорают. В регуляторах современных утюгов контакты тонкостенные штампованные, и в таком случае прогорают до дыр. Чтобы почистить контакты, нужно пилочку для ногтей обернуть вдоль смоченной спиртом замшей, просунуть между контактами и потереть, пока замша не перестанет сильно пачкаться нагаром. Альтернатива – вырезать из чернильного ластика тонкий клинышек и чистить контакты им. Затем – таким же клинышком из карандашного ластика. Напоследок – обернуть пилочку для ногтей смоченной спиртом ветошью вместо замши и снять ею налипшие частички ластика с контактов.

Примечание: из-за терморегулятора возможна и такая ситуация – утюг греет на максимале независимо от положения ручки установки температуры; регулировка калибровочным винтом не помогает. Это значит, что контакты регулятора сварились и его нужно менять.

Как туда добраться?

Все это хорошо, но у нас утюг пока не разобран. В целом разборка утюга производится след. образом:

• Снимают ручку установки температуры.
• Снимают заднюю крышку (возможно, вместе с верхней).
• Снимают контактную колодку.
• Снимают верхнюю крышку.
• Снимают корпус.
• Снимают кожух терморегулятора (если есть).

После этого все узлы утюга становятся доступными для осмотра и ремонта. Разумеется, на каждом этапе есть свои тонкости и особенности. Некоторые рассмотрим далее не примерах моделей отдельных производителей, а пока остановимся на общих «заморочках».

Задняя крышка

Это единственная деталь, крепящаяся видимым снаружи винтом (винтами). Последних может быть 2 внизу. В таком случае возможны 2 варианта: задняя крышка заодно с верхней и отдельно. В первом случае ручка утюга будет прямой, и обе крышки сразу вытаскивают назад, подталкивая верхнюю пальцами: она сидит горизонтальными шипами в продольных пазах.

Если же крышки раздельные и задняя на одном или 2-х винтах, то опять-таки возможны 2 случая: задняя крышка заподлицо с корпусом и внакладку. В первом случае крышку тянут за низ на себя – вверху она закреплена шипами в пазах, которые вывернутся и крышка выйдет. Второй случай касается почти исключительно крышек на одном винте посередине. Если крышка после выкручивания винта не выходит и за низ не тянется, то шипы с пазах у нее двойные, вверху и внизу. Тогда крышку нужно толкнуть вверх, чтобы освободились нижние шипы, а затем потянуть за низ, чтобы вывернулись из пазов верхние.

Колодка

После снятия задней крышки будет видна контактная колодка, это уже очаг неисправностей. В некоторых утюгах (не обязательно дешевых) контактная колодка обычная винтовая (поз. 1 на рис.), она может оплавиться, тогда нужно ее менять на пропиленовую. Полиэтиленовые и ПВХ в утюге не выдержат!

Контактные колодки утюгов

Колодки с накидными клеммами (поз. 2) надежнее всего, но для дальнейшей разборки утюга клеммы нужно снять. Для этого их выступы-фиксаторы отжимают через отверстия в контактах шилом или тонкой отверткой.

Чтобы снять цельную врубную колодку (поз. 3), нужно вывинтить 2 винта хомута сетевого шнура и 2 винта, держащие самую колодку. Если сетевые провода не звонятся на соотв. гнезда колодки (зеленые стрелки на поз. 4), колодку нужно менять или на провода поставить накидные клеммы, т.к. провода во врубную колодку перезаделать нельзя.

Верхняя крышка

Изогнутая верхняя крышка держится на тугих защелках без фиксации. В домашних условиях ее снимают парой отжимников (см. выше), начиная, как правило, с заднего конца. Не идет – нужно попробовать с переднего.

Позиционная защита

Под верхней крышкой у большинства утюгов находится модуль позиционной защиты. В нем самое уязвимое – датчик положения. Как правило, это пластиковая коробочка (красные стрелки на рис.) обязательно только с парой выводов. Датчик положения или закрыт плотно сидящей крышкой, или сверху залит компаундом, который можно отковырять.

Модули позиционной защиты утюгов

Неисправность датчика положения характерна: утюг не включается, а если его потрясти, может на некоторое время включиться и снова самопроизвольно выключиться. При разборке датчика обнаруживается, что внутри там пара контактов и металлический ролик, облепленный чем-то вязким и грязным. Первоначально датчик был заполнен чистой и прозрачной силиконовой смазкой, но ток обмотки мощного реле достаточен для того, чтобы контакты искрили. Заполнение загрязняется нагаром, ролик плохо замыкает контакты и не ходит, как надо.

Удаляют негодный силикон столовым уксусом, но оставлять ролик сухим нельзя: при глажке реле будет все время «хлопать», утюг греться непредсказуемо, а датчик скоро совсем выйдет из строя. Вместо силикона датчик нужно наполнить любым жидким машинным маслом; оно, кстати, устойчивее в загрязнению и лучше гасит искрение, чем силикон. Датчик промывают спиртом, на носик масленки надевают иглу от медицинского шприца и заполняют датчик осторожно, чтобы масло не затекло на стенки. По заполнении крышку вклеивают обратно «Титаном» или др. суперклеем, если же стенки замаслились, то клей держать не будет.

Примечание: в утюгах Браун и нек. других сигнал от датчика положения обрабатывается микросхемой (верхняя поз. на рис.) В таком случае ролик датчика положения допустимо оставлять сухим.

Другая возможная неисправность – подгоревшие контакты или перегоревшая обмотка реле, тогда утюг вовсе не включится. Для проверки модуль нужно вынуть из утюга и на обмотку реле подать его рабочее напряжение постоянного или переменного тока, какое указано на корпусе реле (зеленые стрелки). Должен быть слышен щелчок, а тестер показать замыкание контактов. Нет – реле нужно менять.

Примечание: если нет уверенности, что на реле обозначено напряжение обмотки, нужно замерить ее сопротивление. Вдруг ток обмотки при указанном напряжении получается более 80-100 мА, подавать его на обмотку нельзя. Нужно проверить реле от регулируемого источника питания. Как правило, рабочее напряжение обмотки не превышает 24 В.

Без позиционной защиты вполне можно обойтись. Для ее частичного отключения (чтобы работал индикатор ТЭНа) нужно выпаять белый провод и соединить его с коричневым, или выпаять красный и соединить с синим. Реле при этом может щелкать и дребезжать, поэтому лучше выпаять и его.

Корпус

Крепления корпуса утюга

После снятия задней крышки и контактной колодки покажутся удерживающие корпус шипы в пазах (нижняя поз. на рис. справа) или винты, но не торопитесь: корпус держит еще винт или два в районе носика утюга. Как их прячут китайцы, уже сказано, а в прочих утюгах они на носике под крышкой заливной горловины. Она остается на месте после съема верхней крышки. Для съема крышки горловины нужно поднять заливной лючок и снять крышку с ним отжимниками, тогда будут видны носовые винты (верхняя поз.)

Корпус утюга снимается вместе с помпами, и становятся видны их неисправности, от которых или нет пара, или вода течет в корпус, утюг трещит, искрит, бьется током: треснувшие трубки, забитые отложениями солей патрубки и клапаны (ниппели). Клеить трубки не стоит, в утюге любой клей что мертвому припарка. Нужно, во-первых, почистить гидросистему от накипи. По пластику делается это механически, ватным тампоном, пропитанным спиртом. Ниппели промывают раствором лимонной кислоты (1 ч.л. на стакан воды). Раствор уксусной кислоты (уксус) выделяет химически агрессивные пары, разъедающие металл. Затем фрагменты треснувших трубок собирают воедино, надевают на них отрезки термоусаживаемой трубки (ТУТ, термоусадка) и прогревают бытовым феном.

Что у кого не так

Тефаль

Своеобразием отличается ремонт утюга Тефаль. Первое, корпус у него снимается вместе с верхней крышкой. Второе, носовой винт спрятан под крышкой дозатора воды (слева и в центре на рис.); он виден сквозь полупрозрачный пластик. Третье, чтобы добраться до помп, нужно снять верхнюю крышку уже при снятом корпусе. Ее винт спрятан под кнопками (справа на рис.), и его нужно вывернуть, чтобы можно было снять крышку.

Крепление крышки утюга Тефаль

Наконец, Тефаль – лидер производства беспроводных утюгов. Они бывают нескольких типов: с контактами на площадке, с термоаккумулирующей подошвой, с отбрасываемым (отстреливающимся) шнуром. Первые два для любительского ремонта непригодны, а последний вроде бы неисправный может оказаться вполне рабочим.

Шнур от утюга отбрасывает толкатель, действующий от отдельного триггерного механизма со своей биметаллической пластиной. Т.е., если вы, к примеру, прогладили обшлага и хотите еще подогреть утюг, вставив шнур, а он не лезет, то утюг еще недостаточно остыл. Нужно дать ему еще остыть, вставить шнур, повернуть регулятор на больший нагрев и ждать, пока шнур не отскочит. Неудобно, конечно, поэтому утюги с отстреливаемым шнуром особым спросом не пользуются.

Филипс

Особенность утюгов Филипс – двойной корпус. Напр., популярный Азур сначала разбирается в обычной последовательности, поз. А на рис., но крепление задней крышки – 2 винта снизу. Под декоративным корпусом с помпами оказывается внутренний с защитой (поз. Б), а уже под ним – массивная подошва (фактически, третий корпус) с терморегулятором и термичкой, поз. В.

Разборка утюга Филипс Азур

Бош

Крепление задней крышки утюга Бош

Конструкцию утюгов Бош можно считать типичной, а разборка Бошей даже легче прочих: задняя крышка на одном винте и без хитрых креплений. Чтобы ее снять, нужно, вывернув винт, потянуть назад за вводный шланг сетевого шнура (см. рис. справа), крышка откинется вместе с шарниром, после чего дальнейшая разборка особенностей не имеет.

Браун

Проржавевший парогенератор утюга

Врожденный порок недорогих утюгов Браун – тонкостенный бак парогенератора из оцинкованной стали и крепление кожуха терморегулятора отгибаемыми лапками из нее же. То и другое отлично ржавеет, см. рис. справа, после чего ремонт утюга теряет смысл.

Как сделать пар

Неправильная чистка утюга от накипи

Такой же врожденный порок всех без исключения утюгов с паром – накипь. Удалить ее из неразборного резервуара парогенератора трудно, и ни в коем случае не следует для этого кипятить утюг в сковороде с уксусом, как на рис. Пары уксусной кислоты сделают хрупким пластики, разъедят до шероховатости никель на подошве, а если она с тефлоновым покрытием, то оно начнет отслаиваться. Во-первых, утюг для чистки нужно разобрать до подошвы, см. напр. видео, как чистить Philips 3240:

Видео: пример разборки и чистки утюга Philips 3240

Во-вторых, как уже сказано, пользоваться лучше не уксусом, а раствором лимонной кислоты. В-третьих, контакты ТЭНа вместе в керамическими втулками перед чисткой нужно плотно обмотать хорошей мягкой изолентой в 3-4 слоя или, лучше, термоусаживаемой лентой. В-четвертых, если форсунки забиты накипью, также перед чисткой проткнуть из зубочисткой. И в-пятых, после чистки обильно промыть гидросистему подошвы чистой водой сверху вниз, наливая ее в бак парогенератора. Тогда можете быть спокойны: утюг послужит после чистки так же исправно, как до нее.

Содержание

1. О компьютерных расчетах
2. Что это и зачем?
3. Какой нужен динамик?
4. Структура системы
5. Оформление
6. Автосабвуферы
7. Проще просто не бывает
8. Тоже просто
9. Мощный 6-й порядок
10. 4-й порядок
11. Электроника
12. Как рассчитать сабвуфер?
> Обсуждение

В этой статье мы посмотрим, как сделать сабвуфер своими руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к сложным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие проделать все равно придется. «Без особых сложностей» не значит «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». В наши дни на домашнем компьютере можно моделировать очень сложные акустические системы (АС); ссылку на описание этого процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию дает то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное понимание сути процесса. В науке и технике открытия на кончике пера совершаются редко; чаще всего исследователь, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, подходящую для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали свои первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для своего первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, музыкант по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током нужно изолировать. Но телефон Белл все-таки изобрел.

О компьютерных расчетах

Не думайте, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно возможный самый-самый правильный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным алгоритмам, но нетривиальные решения невозможны только в богословии. «Все знают, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и делает изобретение» – Томас Альва Эдисон.

SpeakerShop появился не так давно, разработано это приложение весьма основательно и то, что пользуются им очень активно, безусловный плюс как разработчикам, так и любителям. Но чем-то теперешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по обработке картинок просто с ума сходили. А потом оказалось – чтобы сделать хороший снимок, нужно все-таки уметь фотографировать.

Что это и зачем?

Сабвуфер (попросту – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. Реально же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в специальном акустическом оформлении, ящике (коробе) достаточно сложного устройства. Сабвуферы применяются и в быту, в напольных высококлассных АС и недорогих настольных, встроенные и в автомобилях, см. рис. Если получится сделать сабвуфер, верно воспроизводящий басы, можно смело браться за любую АС, т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.

Сабвуферы разного класса в доме и автомобиле

Компактное НЧ-звено АС сделать много труднее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) во-первых, из-за акустического короткого замыкания, когда звуковые волны от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего акустического оформления ГГ ничто не мешает им тут же сойтись в противофазе. Во-вторых, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в лучше всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое встроены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляется дополнительное требование: сабвуфер для дома должен быть как можно компактнее.

Примечание: все виды акустического оформления НЧ ГГ можно разделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (оборачивают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от свойств ГГ (см. далее) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть построен по схеме того или иного класса.

Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, поэтому в обычной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень компактными; их расположение в комнате возможно подобрать оптимальным для данного помещения. Современное жилье избытком площади и хорошей собственной акустикой, мягко говоря, не отличается, и «приткнуть» в нем правильно хотя бы пару хороших широкополосных колонок возможно отнюдь не всегда. Поэтому изготовление сабвуфера самостоятельно позволяет не только сэкономить весьма солидную сумму денег, но и получить все-таки чистый, верный звук в этой вот хрущевке, брежневке или современном новострое. Особенно эффективен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. ставить 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж чересчур и для самых «навороченных» пользователей.

Басы

Воспроизведение басов сложно не только технически. Узенький в общем-то НЧ участок всего спектра звуковых волн неоднороден по своему психофизиологическому воздействию и разделяется на 3 области. Чтобы правильно подобрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера своими руками, нужно знать их границы и значение:

• Верхний бас (UpperBass) – 80-(150…200) Гц.
• Средний бас или мидбас (MidBass) – 40-80 Гц.
• Глубокий бас или подбас (SubBass) – ниже 40 Гц.

Верха

Технически воспроизведение верхних басов сложностей не представляет, но, во-первых, спектр искажений звука на верхнем басе тянется в хорошо слышимые СЧ дальше всего. Во-вторых, самый специализированный басовый динамик по верхам воспроизводит частоты до 500-1000 Гц. «Просочившиеся» к нему после расфильтровки «хвостики» СЧ будут излучаться из одной точки и подпортят стереоэффект либо эффект объемности. Чтобы исключить акустическое слияние (акустическую связь) стереоканалов по СЧ в сабвуфере электрической расфильтровкой, нужны фильтры с крутизной спада АЧХ в полосе непропускания 40 дБ на октаву и более. Однако сохранить при этом линейной фазочастотную характеристику (ФЧХ) фильтра очень трудно и современными цифровыми методами, а нелинейность ФЧХ вызывает искажения, плохо различимые непосредственно на слух, но резко ухудшающие субъективное восприятие звука; Hi-Fi отнюдь не сводится только к формальным параметрам. Поэтому хороший сабвуфер должен делать еще и акустическую расфильтровку на верхних басах, подавляя паразитное СЧ излучение динамика до его выхода наружу.

Середина

На мидбасах главная задача при создании сабвуфера – обеспечить в минимальном объеме ящика наивысшую отдачу ГГ, заданную форму АЧХ и ее максимальную равномерность (гладкость). АЧХ, в сторону низших частот близкая к прямоугольной, дает мощный, но жестковатый бас; АЧХ, равномерно падающая – чистый и прозрачный, но слабее. Выбор той или иной зависит от характера прослушиваемого: рокерам нужен звук «злее», а для классики нежнее. В том и другом случае большие провалы и всплески на АЧХ портят субъективное восприятие при формально одинаковых техпараметрах звука.

Глубина

Подбас определяющее влияние на тембр (окраску) звука музыкальных инструментов имеет только для духовых органов в специально для них построенных залах. Сильные подбасовые компоненты характерны для звуков природных и техногенных катаклизмов, сильных взрывов и голосов отдельных видов животных (львиный рык). Свыше 90% людей подбасы или вовсе не слышат, или слышат невнятно. Напр., если принципиально различные по своему характеру звуки тропического урагана и ядерного взрыва отфильтровать от всего, кроме подбасов, то по ним вряд ли кто разберет, что там на самом деле творится. Поэтому домашний сабвуфер почти всегда оптимизируют на мидбас, а остаток подбаса, какой получится, маскирует собственные шумы помещения. Для чего он, кстати, весьма пригоден и чем очень полезен.

Подбас в машине

Эффект маскировки шумов особенно необходим в тесном и зашумленной салоне автомобиля, поэтому автосабвуферы оптимизируются на подбас. Иногда ради этого любители Hi-Fi на скорости отдают сабу весь багажник, ставя туда 15”-18” динамики-монстры на 150-250 Вт пиковой мощности, см. рис. Однако вполне приличный сабвуфер в машину можно сделать и не жертвуя полезным объемом в кузове, см. далее.

Мощный сабвуфер в автомобиле

Примечание: пиковую мощность динамика часто отождествляют с шумовой, что неверно. На пиковой мощности звук искажен, но еще внятен, т.е. различим по смыслу. Шумовая мощность определяется как такая, на которой динамик может работать определенное время (обычно 20 мин.), не перегорая и не повреждаясь механически. Звук при этом чаще всего бессвязный хрип, отчего такая мощность и названа шумовой. Но в некоторых видах акустического оформления шумовая мощность динамика может оказаться ниже пиковой, см. далее.

Какой нужен динамик?

Полный расчет акустического оформления производится по т. наз. параметрам Тиля-Смолла (ПТС). Поскольку мы решили потратить время и труд на настройку саба, нам из них понадобится только полная добротность головки на ее собственной резонансной частоте Qts, т.к. именно по ней выбирается оптимальный вариант акустического оформления. В зависимости от величины Qts динамики делятся на 4 группы:

• Qts<0,5 – «безразличные» сверхнизкодобротные. Очень дорогие, очень низкая отдача, но способны воспроизводить подбасы вплоть до 20-15 Гц. Настройка сабвуфера с такими без звукомерной камеры и специальной измерительной техники невозможна, т.к. резонансный пик не выражен.
• 0,5<Qts<0,7 – низкодобротные. В подходящем оформлении воспроизводят НЧ до 30-25 Гц. Дороги, отдача мала. Промерить параметры дома возможно, но не настроить сабвуфер с такими: оптимальным оказывается оформление либо не подлежащее настройке, либо требующее для нее помещения в звукомерную камеру. В комнатах объемом менее 80-90 куб. м сабвуфер на низкодобротном динамике преимуществ перед среднедобротным не имеет, кроме «счастья» для соседей.
• 0,7<Qts<1 – среднедобротные. По сочетанию всех параметров, в т.ч. ценовых, оптимальны для домашнего сабвуфера, оптимизированного на мидбас.
• Qts>1 – высокодобротные. Высокая отдача, низкая цена, жесткий звук в неоптимальном оформлении. Трудно получить гладкую АЧХ. Компактны, выпускаются диаметром (в меньшую сторону) до 6” (155 мм). Оптимальны для сабвуфера настольного или к телевизору (не к домашнему кинотеатру!).

Измерения

В спецификациях производителя на динамики Qts может быть обозначена как Qп или просто Q, но присутствует там далеко не всегда, а в общедоступных базах данных вроде WinISD полно ошибок. Поэтому нам скорее всего придется определять значение Qts в домашних условиях.

Подготовка

Прежде всего выбираем и готовим для акустических измерений комнату. В ней должно быть как можно больше штор, гардин, ковров на полу и стенах, мягкой мебели. Жесткие горизонтальные поверхности (стол) нужно накрыть чем-то пушистым; не лишним будет и набросать везде побольше подушек. Особенно сильно искажают звуковое поле углы, в т.ч. жесткой мебели со стенами, их надо чем-то занавесить, напр., одеждой на плечиках. Далее подключаем к динамику длинные провода и подвешиваем в геометрическом центре потолка (под люстрой, если она есть) фронтальной стороной диффузора вниз на высоте от пола в 2/3 высоты потолка.

Схемы измерений параметров динамиков в домашних условиях

Теперь нужно собрать схему измерений, как показано вверху на рис. Нижняя схема нам еще понадобится для измерения импеданса (полного сопротивления) динамика Z. От обычно используемой любителями измерительной схемы без трансформатора данная отличается вполне профессиональной точностью: в расхожих схемах на диодах моста теряется ок. 1,5 В даже при входном сопротивлении тестера 10 МОм. Действие данной схемы основано на том, что импеданс трансформатора и R2, с одной стороны, много больше импеданса ГГ; с другой – много меньше выходного сопротивления усилителя мощности звуковой частоты, и на том, что самый паршивый цифровой мультитестер на пределе 200 мВ имеет входное сопротивление более 1 МОм. Однако, если измерительный сигнал подается от генератора звуковой частоты (ГЗЧ) со стандартным 600-омным выходом, данная схема для измерения Z непригодна.

Процедура

От компьютера с программой эмуляции ГЗЧ измерительный сигнал подается с выхода звуковой карты. «Гонять» его нужно в пределах 20-100 Гц вначале с дискретом (шагом) 10 Гц. Если резонанса ГГ не видно, она для сабвуфера непригодна. Или продавец вас бессовестно обманул, продав за 100 руб. безразличную ГГ ценой от $200.

Резонансные кривые и формулы для расчета полной добротности головок громкоговорителя

Когда границы резонансного пика определены, «проходим» его уже с дискретом 1 Гц и строим АЧХ. Если ГГ высоко- или среднедобротная ближе к верхней границе Qts, получится график вроде того, что на поз. I рис. В таком случае:

• По ф-ле (1) на поз. II находим U(F1,F2);
• По графику находим F1 и F2;
• По ф-ле (2) проверяем, совпадает ли вычисленная частота собственного резонанса в свободном пространстве F’s с измеренной Fs. Если расхождение более чем на 2-3 Гц, см. ниже;
• По ф-ле (3) находим механическую добротность Qms, затем по ф-ле (4) электрическую Qes и, наконец, по ф-ле (5) искомую полную добротность Qts.

Если же добротность ГГ ближе к низкой или таковая, что вообще-то хорошо, резонансная кривая будет заметно несимметричной, а ее пик плоским, размытым, поз. III, или же проверка по ф-ле (2) не сойдется и при повторных измерениях. В таком случае по графику определяем точки наибольшего наклона касательных к вогнутым «крыльям» пика А1 и А2; математически в них вторая производная от описывающей резонансную кривую функции достигает максимума. За Umax тогда берем, как и прежде, его значение на вершине пика, а за Umin – вычисленное по ф-ле на поз. III новое значение U(F1,F2).

Структура системы

Померяли? Динамик подходит? Не торопитесь выбирать оформление. Сперва нужно выбрать структурную схему всей системы озвучивания, т.к. на ее электронную часть может пасть доля затрат не меньшая, чем на хороший басовый динамик. Система озвучивания с сабвуфером может быть построена по одной из след. схем, см. рис.

Структурные схемы систем озвучивания с сабвуферами

Примечание: эквалайзер и фильтр инфранизких частот ФИНЧ (рокот-фильтр) во всех схемах включаются до входов стереоканалов.

Поз. 1 – система с пассивной расфильтровкой по мощности. Плюс – не нужен отдельный басовый усилитель, подключается к любому УМЗЧ. Огромные минусы, первое, взаимное электрическое просачивание каналов в сабвуфере по СЧ: для LC-фильтров, сводящих его к приемлемой величине, понадобится приличный кейс, который для покупки их компонент придется прежде где-то на треть наполнить деньгами (в 100 рублевых купюрах). Второе – выходные сопротивления фильтров низких частот ФНЧ совместно с входным ГГ динамика образуют тройник, и каждый канал УМЗЧ теоретически четверть мощности будет тратить на то, чтобы греть соседа с его ФНЧ. Реально – больше, т.к. на мощности и потери в фильтрах существенны. Тем не менее, система с расфильтровкой по мощности применима в сабвуферах небольшой мощности с независимыми излучателями звука, см. далее.

Поз. 2 – пассивная расфильтровка на отдельный басовый УМЗЧ. Потерь мощности нет, взаимовлияние каналов слабее, т.к. характеристические сопротивления фильтров – килоомы и десятки килоом. В настоящее время практически не применяется, т.к. собрать активный фильтр на микросхемах оказывается много проще и дешевле, чем мотать катушки пассивных.

Поз. 3 – активная аналоговая расфильтровка. Сигналы каналов складываются простым резисторным сумматором, поступают на аналоговый активный ФНЧ, а с него на басовый УМЗЧ. Взаимовлияние каналов ничтожно и в обычных условиях прослушивания незаметно, расходы на компоненты невелики. Оптимальная схема для самодельного сабвуфера начинающего любителя.

Поз. 4 – полная цифровая расфильтровка. Канальные сигналы подаются на разветвитель Р, разделяющий каждый из них как минимум на 2 равнозначных исходному. По одному сигналу из пары подается на СЧ-ВЧ УМЗЧ (возможно, непосредственно, без ФВЧ), а остальные объединяются в сумматоре С. Дело в том, что при резисторном сложении на нижних частотах мидбаса и в подбасе возможно электрическое взаимодействие сигналов в ФНЧ, несколько искажающее суммарный басовый. В сумматоре сигналы складываются цифровым или аналоговым способом, исключающим их взаимовлияние.

С сумматора общий сигнал подается на цифровой ФНЧ с встроенными аналого-цифровым (АЦП) и цифро-аналоговым (ЦАП) преобразователями, а с него – на басовый УМЗЧ. Качество звука и развязка каналов – максимально возможные на сегодняшний день. Затраты на микросхемы для всего этого хозяйства оказываются посильными, но работа с ИМС требует уже некоторого радиолюбительского опыта, и еще большего – если покупается не готовый набор (что существенно дороже), а компоненты системы подбираются самостоятельно.

Оформление

На рис. даны наиболее употребительные схемы акустического оформления домашних сабвуферов. Лабиринты, рупоры и пр. не удовлетворяют требованиям компактности. Зеленым выделены схемы, предпочтительные для начинающих, желтым – выполнимые ими, а красным – непригодные. Кто поопытнее, может удивиться: 6-й бандпасс – для чайников? Ничего страшного, эту отличную басовую акустику на трубах можно настроить за выходные. Если знать, как.

Типы акустического оформления сабвуферов

Щит

Оформление сабвуфера в виде акустического экрана (щита, поз. 1) в домашних условиях выполнимо, если ГГ встроены в обшивку стен, т.к. их размеры соизмеримы с длинами подбасовых волн. Отсюда достоинство – с подбасом никаких проблем, лишь бы динамики его тянули. Другое – предельная компактность, саб полезной площади вообще не занимает. Но есть и серьезные минусы. Первый – большой объем строительных работ. Второй – акустический экран никак не влияет на АЧХ ГГ. «Горбатая» – так и петь будет, поэтому ставить на щит можно только дорогие низкодобротные и безразличные динамики. Подминус, так сказать – их отдача мала и щит ее увеличить никак не способен.

Закрытый ящик

Большущий плюс закрытого ящика (поз. 2) – глубокое демпфирование ГГ; для недорогих с высокой отдачей высокодобротных динамиков это единственно приемлемый тип акустического оформления. Но этот плюс влечет за собой и минус: с глубоким демпфированием шумовая мощность ГГ часто оказывается ниже пиковой, особенно у дорогих мощных головок. Катушка уже дымится, но хрипов все еще не слышно. Нужен индикатор перегрузки, но простейшие без отдельного электропитания искажают сигнал.

Не менее жирный плюс – предельно гладкая плавно падающая АЧХ и как следствие – наиболее чистый и живой звук. По этой причине выпускаются высококлассные мощные ГГ высокой добротности специально для установки в закрытые ящики или бандпассы 4-го порядка (см. далее).

И еще неожиданный плюс – при установке в закрытый ящик не НЧ-СЧ, а специальных басовых динамиков паразитное СЧ излучение практически отсутствует. СЧ «басовики» излучают в мембранном режиме, а глубокое демпфирование подавляет мембранный эффект.

Минус – из всех АС равного объема у закрытого ящика самая высокая низшая воспроизводимая частота, т.к. он повышает резонансную частоту динамика и не способен повысить его отдачу на частотах ниже нее. Т.е. по компактности сабвуфер в закрытом ящике проходит с большой натяжкой. До некоторой степени уменьшить этот недостаток можно, наполнив ящик синтепоном: он отлично поглощает энергию звуковых волн. Термодинамический процесс в ящике тогда из адиабатического переходит в изотермический, что равнозначно увеличению его объема в 1,4 раза.

Еще существенный минус – в закрытом ящике можно делать только пассивный сабвуфер, т.к. электроника в нем сильно греется даже помещенная в отгороженный отсек. Если вам попадутся старые АС 10МАС-1М, погоняйте их на половинной мощности с полчаса и потрогайте рукой корпус – теплый будет.

ФИ

Фазоинвертор (ФИ) с трубой (поз. 3) не так давно был едва ли не самым распространенным типом акустического оформления, но сейчас вытесняется глубокими щелями (см. ниже). Главное достоинство ФИ – способность увеличить отдачу ГГ на частотах ниже резонансной; для начинающего любителя – возможность постройки «на глазок» и настройки на слух изменением длины трубы. Еще – по размерам ФИ на мидбас можно «обжать» едва ли не до габаритов динамика, но это, пожалуй, и все. Минусы – ставить в ФИ можно только низкодобротные ГГ, т.к. его собственная АЧХ принципиально с провалом. АЧХ ФИ в сторону частот ниже низшей воспроизводимой падает очень круто, поэтому в сабвуфере выжать из ФИ сколько-нибудь приемлемый подбас или невозможно, или габариты ФИ окажутся сравнимы с таковыми закрытого ящика. Паразитные СЧ ФИ подавляет максимум наполовину, т.к. в нем ничто не мешает динамику излучать их с фронта. Пытаться увеличить эквивалентный объем ФИ звукопоглощающим заполнением нельзя, т.к. через порт (наружное устье трубы) проходят потоки воздуха и термодинамика ФИ совсем не та, что у закрытого ящика. Это, кстати, касается всех АС, в которых внутренний объем сообщается с атмосферой.

Примечание: во всем равнозначен ФИ пассивный излучаетель (ПИ) – вместо трубы с портом ставят басовый динамик без магнитной системы и с грузиком вместо катушки. «Безнастроечных» методик расчета ПИ нет, потому и в промышленном производстве ПИ редкое исключение. Если у вас завалялся сгоревший басовый динамик, можете поэкспериментировать – настройка осуществляется изменением веса груза. Но учтите – активным ПИ лучше не делать по той же причине, что и закрытый ящик.

О глубоких щелях

Акустику с глубокими щелями (поз. 4, 6, 8-10) отождествляют то с ФИ, то с лабиринтом, но на самом деле это самостоятельный тип акустического оформления. Преимуществ у глубокой щели масса:

• Точный расчет на компьютере возможен любительский в домашних условиях.
• Обшитая звукопоглотителем, полностью поглощает паразитные СЧ.
• Правильно рассчитанная, на мидбасе действует как акустический затвор (четвертьволновый лабиринт, ЧВ-лабиринт) с большим затуханием.
• По причине в пред. пункте возможно акустическое демпфирование и увеличение эквивалентного объема поглощающим заполнением.
• На подбасах может работать как полуволновый лабиринт (ПВ-лабиринт), увеличивая отдачу ГГ.
• Возможно построение АС с глубокой щелью под ГГ с любым значением добротности.

Недостаток у глубокой щели всего один, и то для начинающих: ненастраиваема после сборки. Как сделано, так и петь будет.

Об антиакустике

Избыточная звукопоглощающая обшивка сабвуфера

Любые резонирующие полости в АС с выходом в атмосферу заполнять синтепоном нельзя. Напр., в случае на рис. справа коэффициент увеличения объема будет где-то 1,15-1,30, но какой точно? Определить без специальных измерений готовой АС невозможно. Однако глушить сабвуфер внутри совершенно необходимо для подавления паразитных СЧ и призвуков от вибраций корпуса. Традиционно это делали войлочной обивкой, но теперь есть поверхностные антиакустики много лучше. Первый – карпет, которым обшивают салон и багажник автомобиля, он специально разработан для этого. А полноценная замена войлока – тонкий (бельевой) флис пушистой стороной внутрь полости.

Бандпассы

BandPass в переводе проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это значит, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней акустической его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – специфическое для сабвуферов акустическое оформление и для полностью раздельных АС не применяется.

Бандпассы разделяют по величине порядка, а порядок бандпасса равен числу его собственных резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать акустическое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, вопреки распространенному убеждению, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя в основном в сложности настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. далее) придется двигать перегородку. Что касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие акустического взаимодействия тех же 2-х резонаторов. Поэтому 8-е бандпассы иногда называют бандпассами 6-го порядка класса В.

Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых типов акустического оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – идеальная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.

Амплитудно-частотные характеристики одной и той же головки громкоговорителя в различном акустическом оформлении

Автосабвуферы

Автомобильные сабвуферы ставят обычно или в грузовой отсек, или под сиденье водителя, или за спинку заднего сиденья, поз. 1-3 на рис. В первом случае короб отнимает полезный объем, во втором саб работает в тяжелых условиях и может быть поврежден ногами, в третьем – не всякий пассажир сможет вытерпеть мощный бас прямо возле ушей.

Автомобильные сабвуферы

В последнее время автомобильный сабвуфер все чаще делают типа стелс (stealth), встроенным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса достаточной мощности добиваются, применяя специальные автодинамики диаметром 12” с жестким диффузором, мало подверженным мембранному эффекту, поз. 5. Как сделать сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. след. видео.

Видео: автомобильный савбуфер “стелс” своими руками

Проще просто не бывает

Очень простой сабвуфер, не требующий отдельного басового усилителя, можно сделать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Фактически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в общий длинный корпус, устанавливаемый горизонтально. Если длина короба сопоставима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало заметно. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и вовсе незаметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.

Схемы сабвуферов с независимыми излучателями

По схеме с независимыми ИЗ можно сделать отличный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень низкую частоту, и от небольшой коробочки прорезается неожиданно хороший подбас.

ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно рассчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут вдвое больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и везде далее – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в данном случае можно сделать без расчета: длину по внутри берут по месту установки в пределах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по внутри определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:

• 6” (155 мм) – 200х200 мм.
• 8” (205 мм) – 250х250 мм.
• 10” (255 мм) – 300х300 мм.
• 12” (305 мм) – 350х350 мм.

В самом худшем случае (подстольный компьютерный саб на 6” динамиках) объем короба будет 20 л, а эквивалентный с заполнением – 33-34 л. При мощности УМЗЧ до 25-30 Вт на канал этого хватит, чтобы получить приличный мидбас.

Фильтры

LC-фильтры в данном случае лучше использовать типа K. Для них нужно больше катушек, но в любительских условиях это несущественно. У K-фильтров малое затухание в полосе непропускания, 6 дБ/окт на звено или 3 дБ/окт на полузвено, зато абсолютно линейная ФЧХ. Кроме того, при работе от источника напряжения (каковым с большой точностью является УМЗЧ), K-фильтр мало чувствителен к изменениям импеданса нагрузки.

На поз. 1 рис. даны схемы звеньев K-фильтров и расчетные формулы для них. R для НЧ ГГ берется равным ее импедансу Z на частоте среза ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ равным импедансу сателлита z на частоте среза ФВЧ 185 Гц (формула [1] на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Рабочие схемы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по душе докупить конденсаторов, а не мотать катушки, точно такие же по параметрам можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

Затухание ФНЧ в полосе непропускания 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Такое откровенно нетривиальное соотношение оправдано тем, что сателлиты разгружаются от НЧ и дают звук чище, а отраженный от ФВЧ остаток НЧ отправляется на НЧ динамики и делает басы глубже.

Данные к расчету катушек фильтров даны на поз. 3. Располагать их нужно взаимно перпендикулярно потому, что K-фильтры работают без магнитной связи между катушками. При расчете задаются размерами катушки и по найденной в порядке расчета фильтра индуктивности определяют количество витков. Затем с помощью коэффициента укладки находят диаметр провода в изоляции, он должен получиться не менее 0,7 мм. Выходит меньше – увеличиваем размеры катушки и пересчитываем.

Настройка

Настройка данного сабвуфера сводится к выравниванию громкостей басовиков и сателлитов на соотв. частотах среза. Для этого сначала готовят комнату к акустическим измерениям, как описано выше, и тестер с мостом и трансформатором. Далее понадобится конденсаторный микрофон. Для компьютерного придется сделать какой-нибудь микрофонный усилитель (МУС) с подачей смещения на капсюль, т.к. обычная звуковая карта не может одновременно принимать сигнал и эмулировать ГЗЧ, поз. 4. Если найдется конденсаторный микрофон со встроенным МУС, хотя бы старенький МКЭ-101, отлично, его выход подключают прямо к первичной (меньшей) обмотке трансформатора. Процедура измерений несложна:

1. Микрофон закрепляют напротив геометрического центра сателлитов на расстоянии по горизонтали 1-1,5 м.
2. Отключают от УМЗЧ сабвуфер и подают сигнал 185 Гц.
3. Записывают показания вольтметра.
4. Ничего не меняя в комнате, отключают сателлиты, подключают саб.
5. Подают на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записывают показания тестера.

Теперь нужно рассчитать выравнивающие резисторы. Выравнивают громкости, приглушая более громкие звенья по последовательно-параллельной схеме (поз. 5), т.к. необходимо сохранить неизменными по модулю найденные ранее значения Z и z. Расчетные формулы для резисторов даны на поз. 6. Мощность Rг – не менее 0,03 от мощности УМЗЧ; Rд – любая от 0,5 Вт.

Тоже просто

Еще вариант простого, но уже настоящего сабвуфера – со спаренной НЧ ГГ. Спаривание НЧ динамиков – очень эффективный способ повысить класс их звучания. Конструкция сабвуфера на спарке старых 10ГД-30 дана на рис. ниже.

Конструкция простого сабвуфера

Оформление – весьма совершенное, бандпасс 6-го порядка. Басовый усилитель – на TDA1562. Можно использовать и другие высокодобротные ГГ с относительно небольшим ходом диффузора, тогда, возможно, придется делать настройку подбором длины труб. Производится она по контрольным частотам 63 и 100 Гц след. образом (контрольные частоты не являются резонансными акустической системы!):

• Готовят комнату, микрофон и приборы, как описано выше.
• Подают на УМЗЧ попеременно 63 и 100 Гц.
• Изменяют длины труб, добиваясь разницы показаний вольтметра не более 3 дБ (в 1,4 раза). Для гурманов – не более 2 дБ (в 1,26 раза).

Настройка резонаторов взаимозависима, поэтому трубы нужно двигать согласно: выдвинул короткую, на столько же, пропорционально ее исходной длине, задвинул длинную. Иначе можно вовсе расстроить систему: пик оптимума настройки у 6-го бандпасса очень острый.

Далее по точкам через 10 Гц снимают АЧХ саба в диапазоне 20-200 Гц. Провалы/всплески допустимы не более тех же значений. Тут возможны такие варианты:

1. Провал между 63 и 100 Гц – перегородку нужно сдвинуть в сторону большего резонатора.
2. Провалы по обе стороны 100 Гц – перегородку сдвигают в сторону меньшего резонатора.
3. Всплеск ближе к 63 Гц – нужно увеличить диаметр длинной трубы на 5-10%
4. Всплеск ближе к 100 Гц – то же, но для короткой трубы.

После любой из подгоночных процедур делается перенастройка сабвуфера. Для ее удобства полную сборку на клею вначале не делают: перегородку плотно примазывают пластилином, а одну из боковых стенок ставят на двухсторонний скотч. Следите, чтобы не было щелей!

Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем

Трубы для резонаторов

Готовые коленчатые трубы для акустики продаются в музыкальных и радиомагазинах. Телескопическую акустическую трубу можно сделать своими руками из обрезков пластиковых или картонных труб. В том и другом случае поперек внутреннего устья нужно прочно приклеить 2 отрезка лески: один внатяг, другой выступающей наружу петлей, см. рис. справа. Если трубу нужно раздвинуть, на тугую леску давят карандашом и т.п. Если укоротить – тянут за петлю. Настройка резонатора с трубой таким образом ускоряется во многие разы.

Мощный 6-й порядок

Чертежи бандпасса 6-го порядка под 12” ГГ даны на рис. Это уже солидная напольная конструкция на мощность до 100 Вт. Настраивается, как и предыдущая.

Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

4-й порядок

Вдруг в вашем распоряжении окажется 12” высокодобротная ГГ, на ней можно будет сделать бандпасс 4-го порядка того же качества, но более компактный, см. рис; размеры в см. Однако настроить его будет намного сложнее, т.к. вместо манипуляций с трубой большего резонатора придется сразу же двигать перегородку.

Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

Электроника

К басовому УМЗЧ для сабвуфера предъявляется то же, что и к фильтрам, требование полной линейности ФЧХ. Удовлетворяют ему УМЗЧ, выполненные по мостовой схеме, она же на порядок снижает нелинейные искажения интегральных УМЗЧ с не комплементарным выходом. УМЗЧ для сабвуфера мощностью до 30 Вт можно собрать по схеме на поз. 1 рис; 60-ваттный по схеме на поз. 2. Активный сабвуфер удобно делать на одной микросхеме 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналов пускают на сателлиты, а другие два включают по мостовой схеме на саб, или же, если он с независимыми ИЗ, пускают на басовики. TDA7385 удобна и тем, что для всех 4-х каналов у нее общие входы функций St-By и Mute.

Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами

По схеме на поз. 3 получается хороший активный фильтр для сабвуфера. Усиление его нормирующего усилителя регулируется переменным резистором на 100 кОм в широких пределах, поэтому в большинстве случаев отпадает довольно-таки муторная процедура выравнивания громкостей саба и сателлитов. Сателлиты в таком варианте включаются без ФВЧ, а в усилители СЧ-ВЧ встраивают потенциометры предустановки громкости со шлицами под отвертку.

На поз. 4 дана схема одного канала высококачественного УМЗЧ для сателлитов. Мощность, в зависимости от напряжения питания – до 25 Вт. Обратите внимание, что общие провода сигнальные и питания разделены и между ними включен антипаразитный резистор R8. Его подбирают по минимуму коэффициента нелинейных искажений КНИ; предельно допустимое значение – 56 Ом.

Как рассчитать сабвуфер?

Возможно, вам захочется рассчитать щелевой саб с нуля, а не возиться с перенастройкой сабвуферов-прототипов под свой динамик. В таком случае пройдите по ссылке: http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php. Автор, надо отдать ему должное, сумел на уровне «для чайников люминевых» объяснить, как с помощью современных софтов рассчитать и сделать высококлассный сабвуфер. Однако в большом деле не без промашки, поэтому, изучая источник, имейте в виду:

• 

  Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

  Снимать данные измерений для вычисления полной добротности по п. 1.1.2.1 в источнике нужно в специально подготовленном помещении, см. выше.

• По п. 1.1.2.3 – измерять эквивалентный объем ГГ излучением в ящик со щелью (трубой?) как показано там на рис., недопустимо. Получите цену на дрова в бухте Тикси в разгар течки у самок белого медведя. Испытываемая ГГ должна излучать в герметичный не резонирующий ящик, см. рис. справа. Дома его несложно и недорого склеить на ПВА из пенопласта от 20 мм. Отход материала на швы при разборке будет чуть-чуточный и листы еще пойдут в дело на утепление или куда-то еще.
• При всем уважении к автору, обивать саб внутри ватином это даже не вчерашний день. Ватин ни сегодня, ни вчера, и вообще никогда не был хорошим звуко- и вибропоглощающим материалом. О внутренней антиакустической обшивке сабвуфера см. выше.

И все-таки…

Самому сделать саб дело увлекательное, полезное для развития ума и мастерства, к тому же хороший басовый динамик стоит раза в полтора дешевле пары классом ниже. Однако на контрольных прослушиваниях и матерые эксперты, и случайные слушатели «с улицы» при прочих равных условиях однозначно отдают предпочтение системам озвучивания с полным разделением каналов. Так что прикиньте сначала: а не придется ли вам все-таки по рукам и кошельку пара раздельных колонок?

Содержание

1. Конструкции
2. Гостиная, спальня и т.п.
3. Ванная
4. Динамики
5. Кухня
6. 5-1 и кино
> Обсуждение

Встраиваемая акустика в жилых помещениях обычно используется, чтобы меньше загромождать комнаты и не вносить чужеродные по облику объекты в интерьер. Первое особенно актуально в тесных наполненных предметами помещениях – кухне, ванной – а последнее в интерьерах лаконичных стилей.

Встроенная акустика в гостиной и в ванной

Однако мало кому известно, что встроенная акустика позволяет также существенно улучшить качество озвучивания небольших комнат с неважными собственными акустическими параметрами, используя недорогие динамики среднего уровня верности воспроизведения звука. Почему? Встроенные акустические системы (АС) такого назначения в принципе не могут изготовляться на продажу с доставкой к месту установки, их нужно делать прямо в помещении; как правило, в порядке несложного строительного ремонта. Цель настоящей публикации – дать читателю сведения, позволяющие как правильно установить покупную встаиваемую АС, так и вмонтировать самодельную в обшивку стен, фальшпотолок, арку, др. гипсокартонные конструкции или мебель.

Конструкции

Встроенная домашняя акустика по способам конструктивного исполнения разделяется на 2 большие группы: интегрированную и модульную встраиваемую. Последняя выпускается в виде АС в уплощенном корпусе или широкополосных моноблочных излучателей звука (ИЗШМ), см. рис. Модульно-встраиваемые АС при тех же, формально, технических данных стоят существенно дороже отдельно устанавливаемых, а звук дают заметно хуже. Причина – габаритная глубина модульной АС не должна быть больше толщины обшивки стен; как правило – 60 или 80 мм. Поэтому, во-первых, в динамиках для модульных АС крайне затруднительно оказывается применять мощные и сложные магнитные системы, обеспечивающие длинный ход диффузора и наилучшее качество звука. Во-вторых, пропорции корпуса оказываются далекими от оптимальных. С другой стороны, монтаж модульных АС ни малейших сложностей не представляет: вырезают в обшивке проем по размерам, указанным с паспорте АС, выводят из него провода, подключают к АС и просто вставляют ее на место: корпус снабжен защелками, а на лицевой панели есть отверстия, через которые их отжимают при необходимости демонтажа. Так что с модульно-встраиваемыми АС на этом и закончим.

Модульные встраиваемые акустическая система и динамики

ИЗШМ – системы звуковоспроизведения среднего или базового класса качества. В квартире широкополосные излучатели звука используют для озвучивания небольших загроможденных помещений: кухни, ванной, прихожей, в которых ставить высококлассную акустику смысла нет. Выпускаются ИЗШМ, как правило, под монтаж в гипсокартонную обшивку и потому имеют также небольшую конструктивную глубину. Однако звучание ИЗШМ можно заметно улучшить, встроив их в мебель; один из примеров будет рассмотрен далее.

Интегрированные системы

Встроенная акустическая система интегрированного типа с точки зрения озвучивания неразделима с конструкцией или предметом мебели, в который встроена, т.е. последние являются акустическим оформлением первичного источника звука (возбудителя системы). Первичным источником звука может быть как ИЗШМ, так и обычный 2-3 полосный комплект готовок громкоговорителей ГГ (динамиков) в разделительными фильтрами и аттенюаторами частотных каналов (в высококлассных системах). Именно интегрированные АС позволяют получить высококачественный звук в небольших помещениях с посредственной собственной акустикой, т.к. размеры акустического оформления оказываются соизмеримы с длинами волн наинизших слышимых частот звука.

Оформление и АЧХ

Конструктивное оформление интегрированной акустики для дома может быть выполнено 2-мя принципиально различными способами. Если подать музыкальный сигнал на ГГ, просто лежащую на столе, то басов (низких частот, НЧ) слышно не будет: длинные звуковые волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе и погасят друг друга. «Глушить» излучение с тыла непосредственно на динамике нельзя: во-первых, от большой упругости запертого в малом объеме воздуха собственная резонансная частота ГГ возрастет настолько, что басы все равно пропадут. Во-вторых, по той же причине диффузор будет прогибаться и давать призвуки, т.е. появятся искажения звука на средних частотах (СЧ) в виде хрипов. Задача любого акустического оформления динамиков как раз и заключается в том, чтобы или подавить излучение с тыла диффузора, не увеличивая существенно резонансной частоты ГГ и противодавления на диффузор, либо, «перевернув» тыльное излучение на 180 градусов по фазе, переизлучить его с фронта или, по крайней мере, из области, удаленной от фронтальной стороны АС на расстояние, много меньшее длин волн НЧ. Примерами акустического оформления 1-го рода являются закрытый ящик или щит (акустический экран) со звукопоглощающей структурой; 2-го – фазоинвертор, лабиринт, пассивный излучатель и др.

Примечание: известно также акустическое оформление АС, так сказать, комбинированного действия – открытый ящик, он же с панелью акустического сопротивления (ПАС), рупоры разных типов. Открытые ящики не годятся для современных компрессионных динамиков и, также как и рупоры, не могут быть встроены в уплощенные по одной координате предметы/конструкции. Поэтому о них ограничимся упоминанием.

Ящик

По схеме закрытого ящика выполняются чаще всего встроенные колонки в составе мебели. Закрытый ящик несколько повышает резонансную частоту ГГ, но спад его АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) в сторону НЧ монотонный и пологий (слева на рис.), что делает звук более прозрачным и мягким. Это важно в помещениях с плохой собственной акустикой – кухнях, ванных. Не менее важно там и то, что закрытый ящик возможно сделать герметичным: в сочетании с влагостойким динамиком (см. далее) можно получить АС, длительное время выдерживающие тяжелые условия эксплуатации.

Идеализированная АЧХ одного и того же динамика в разном акустическом оформлении

Щит

Акустический экран теоретически не влияет на собственные АЧХ и резонансную частоту ГГ. На стандартном экране специальной конструкции как раз и снимают техданные ГГ в звукомерных камерах. Однако динамики на щите, встроенном в стену, подвержены действию пыли и, возможно, климатических факторов, если здание не утеплено как следует снаружи, поэтому на щит-обшивку желательно ставить динамики той же конструкции, что и в кухню/ванную (см. далее). Вследствие невозможности применять в них мощные сложные магнитные системы собственная добротность таких ГГ Q>0,7, отчего АЧХ на НЧ падает уже не монотонно, но и без больших провалов, в центре на рис. Свыше 95% слушателей, в т.ч. ординарных музыкантов, ухудшения качества звучания из-за этого не отмечает.

С поворотом фазы

АС с вращением фазы тыльного излучения позволяют получить максимальную звуковую отдачу ГГ на НЧ, в т.ч. и на частотах ниже собственной резонансной динамика. Цена этого – «горбатая» АЧХ и резкий ее спад на НЧ, справа на рис. Применительно к встраиваемым АС – также интенсивный воздухообмен с комнатой (кроме систем с пассивным излучателем). Поэтому интегрированные АС с поворотом фазы тыльной волны делать нежелательно.

Примечание: если вы поклонник Heavy Music (группа Doors), ранних Pink Floyd, тяжелого рока и металла, то вам как раз и нужны АС малого объема с фазоинвертором или рупорные – у них самый «злой» звук.

О динамиках в потолке

Потолочные динамики используются в системах звуковоспроизведения домашних кинотеатров, о чем мы еще вспомним в конце. Но встраивать АС в потолок имеет полный смысл и для прослушивания обычного стерео, на высоте не более 2,5 м. Дело в том, что человек плохо определяет локализацию источников звука по высоте. Басы по высоте источника различаются несколько лучше (за счет резонанса в полостях тела, между прочим), но как раз они основного стереоэффекта не создают.

Расширение зоны стереоэффекта путем установки динамиков под потолком

В небольших комнатах зона полного стереоэффекта оказывается очень малой, поз. 1 на рис. Если же поднять динамики вверх, расположив их с наклоном, то «хвост» стереозоны за счет того же подъема вверх стянется в проекции на пол (поз. 2), и реальная зона стереоэффекта расширится, поз. 3.

Гостиная, спальня и т.п.

Делать интегрированную акустику в жилых комнатах целесообразно прежде всего экономически. Почему – см. цены на модульные АС. Еще лучше, если стена, на которой будут размещены динамики, утеплена снаружи или смежная с соседней комнатой. В таком случае, если обшивка под акустику выполнена правильно (см. ниже), можно просто взять доску (переднюю панель) от старых колонок вместе с динамиками и разделительными фильтрами и поставить в стену. Нужный объем воздуха за доской легко получается установкой горизонтальных перегородок. Главная задача при этом – обшить стену так, чтобы гипсокартон не резонировал.

Схемы обрешетки под обшивку стен гипсокартоном с установкой встроенной акустики

Схемы обрешетки под обшивку стен гипсокартоном с установкой встроенной акустики для музыки и телевизора с сабвуфером (общей для обоих каналов басовой АС) даны на рис. Акустическое оформление комбинированное – щит с поглощающей структурой, ее образуют перфорированные рейки обрешетки совместно с полостями между ними, и/или закрытый ящик. Размер ячей обрешетки – не более 400х400 мм. Шаг установки крепежа гипсокартона – не более 80 мм. Если полости за обшивкой заполнить минватой (лучше – синтепоном, см. также далее), звук только улучшится. Наклон угловых секций относительно базовой стены – 10-30 градусов. Обрешетка одноуровневая, ее рейки врезаются на перекрестьях вполдерева. Каналы перфорации «дырявых» реек обрешетки должны располагаться параллельно стене. Поскольку басовых динамиков конструктивной глубиной 40 мм не бывает, под сабвуфер нужно из цельных реек или досок толщиной 40 мм выгородить надставку-ящик. Динамики в соотв. ячейки обрешетки монтируются обязательно на досках толщиной от 20 мм.

Об объеме за динамиками

Если в описанное акустическое оформление будут устанавливаться динамики с фильтрами от старой АС с фазоинвертором, то всю обрешетку нужно будет собрать из цельных реек, а объем за динамиками подогнать до величины его в исходной АС с помощью горизонтальных перегородок, т.к. иначе работа фазоинвертора нарушится.

Если же устанавливаются динамики от старых АС типа закрытый ящик, то объем за угловыми динамиками в стене нужно пересчитать на максимально допустимый по какой-либо из известных методик либо воспользоваться упрощенной (см. далее). Дело в том, что на производстве, в т.ч. в очень солидных фирмах, дизайнеры, маркетологи, экономисты и эргономисты часто всем скопом давят на конструкторов, заставляя их делать АС – закрытые ящики объема много меньше оптимального. Напр., объем потенциально очень неплохой 6АС-1 сделали 6,5 л в расчете на определенную категорию потребителей, а технически оптимальный для тех динамиков – 30 л. Звук тех же динамиков с фильтрами в подходящем ящике меняется поразительно – не в худшую сторону.

Ванная

То, что в ванную нужна влагостойкая акустика, очевидно. Цены на динамики-«непромокашки» категории Hi-Fi в фирменных прайсах также очевидны и способны вызвать бурю разнообразных эмоций, кроме радости. Итак, перед нами задача – сделать достаточно высококачественную встроенную акустику для ванной, обойдясь динамиками более доступными.

Динамики

Условия эксплуатации акустики в ванной комнате довольно сходны с таковыми в автомобиле. Отличия в том, что в ванной 100% влажность воздуха при повышенной его температуре возникает гораздо чаще, и не исключено регулярное попадание на АС брызг воды. Отсюда следует, что нам нужно в ванную подобрать автомобильные динамики возможно более влагостойкие «с лица», а с тыла защитить их от тумана и конденсата, т.к. наиболее уязвимые для климатических воздействий части любого динамика – катушка и магнитная система.

Автомобильные динамики, пригодные и непригодные для установки в ванной комнате

Динамики для самодельной акустики в ванную должны, во-первых, иметь пластиковый диффузор. Звук такие дают до четверочного (по пятибалльной шкале) с ма-а-леньким плюсиком, но в гигиеничной ванной на лучший рассчитывать и не приходится. Ванные комнаты с обшивкой по обрешетке оставим в умолчании: они полезнее для микробов и пауков, чем для людей. Применительно к условиям эксплуатации в ванной комнате придется дополнительно обратить внимание на некоторые конструктивные особенности автодинамиков, а как их выбрать по техническим данным, см. видео ниже.

Видео: выбор автомобильных динамиков для встраивания по тех. характеристикам

Для повышения стойкости АС к микроклимату ванной нужно использовать динамики или широкополосные, или моноблочные ИЗШМ; разделительных фильтров в корпусе АС не должно быть. Если динамик представляет собой ИЗШМ, то диффузоры всех звеньев (НЧ, СЧ, ВЧ) должны быть пластиковыми или металлическими (металлизированными), СЧ-ВЧ звенья должны быть расположены на влагостойком монтажном модуле, а проводка к ним выполнена скрытой (слева на рис.); автодинамики, диффузор хотя бы одного звена которых целлюлозный, а проводка к СЧ-ВЧ открытая (справа на рис.), в ванную не годятся, хоть бы в салоне машины они пели, как хор Александрова в Большом Театре.

Ящик

Защитить тыл динамика от ванного климата возможно, применив акустическое оформление закрытый ящик. Встраивать АС-ящики придется либо в углы, боковые или верхний, под потолком, либо в ванную мебель: шкаф, тумбу, трюмо.

Правильные пропорции закрытого ящика для акустики даны на поз. 1 рис., а минимально допустимый объем для широкополосных и автодинамиков долговременной мощности 6-20 Вт (20-60 Вт музыкальной) приблизительно можно взять (в литрах) равным 1,4 долговременной мощности или 0,47 музыкальной (пиковой). Максимально допустимый объем берем равным от 1,8 пиковой мощности или 5,4 от долговременной. Обратите внимание, что динамик устанавливается не точно по центру лицевой панели: так нужно, чтобы избежать искажений звука вследствие интерференции внутри ящика звуковых волн. Если объем ящика ближе к минимальному, звук на СЧ будет громче и четче, но нижняя граница воспроизводимых частот сдвинется вверх, т.е. глубокие басы приглушатся или затухнут. Если ближе к максимальному – наоборот.

Устройство акустических систем типа закрытый ящик

Примечание: с мощностями динамиков нужно разбираться по спецификации, т.к. в обозначениях наличествует разнобой. Напр., 10ГДШ-1 по-новому стал 10ГД-36К, и «10» обозначает его долговременную мощность в ваттах. А вот у 25ГДН-1-8-80 долговременная мощность тоже 10 Вт.

Материал корпуса – МДФ или фанера толщиной 18-24 мм. Детали из того и другого 2-3 раза пропитываются насквозь водно-полимерной эмульсией. Сборка акустической системы «закрытый ящик» для ванной производится след. образом:

1. Собирается на силиконовом клею и стойком к коррозии крепеже коробка без передней стенки (лицевой панели);
2. Сквозь заднюю (боковую) стенку проводится кабель, выводится наружу из проема прим. на 0,5 м, а кабельный ввод герметизируется силиконом;
3. В корпус вкладывается заполнение (см. ниже);
4. В проеме с отступом от края на толщину лицевой панели крепится для нее монтажная рамка из рейки от 20х20 до 40х40;
5. На лицевую панель устанавливается динамик;
6. Стык корпуса динамика и лицевой панели герметизируется силиконом;
7. Провода припаиваются к клеммам динамика. Не вставляются в штатные зажимы! И следите за полярностью (фазировкой), потом не исправишь! Пайки защищаются нитролаком;
8. На монтажную рамку змейкой наносится силиконовый клей;
9. Лицевая панель с динамиком устанавливается на место и закрепляется никелированным или хромированным крепежом: по углам, посередине коротких сторон и по 2 точки крепления на длинных сторонах;
10. Окно с диффузором динамика затягивается защитной микросеткой, напр., из лоскута женских колготок на рамке;
11. Монтируется брызгозащитная решетка (см. далее);
12. АС дважды лакируется акриловым лаком и устанавливается на место.

Заполнение

Встроенная акустика для ванной должна быть как можно более компактной, и давно известно средство увеличить физический объем ящика против геометрического. Для этого в корпус АС помещают вертикально рыхлый рулон синтепона, поз. 2 на рис. Заполнение поглотит энергию внутренних звуковых волн, отчего термодинамический процесс в ящике станет изотермическим, а не адиабатическим. Это эквивалентно увеличению объема ящика в 1,4 раза (показатель адиабаты). Т.е., прикидываем, как описано выше, объем ящика, делим его на 1,4, затем по полученному значению и пропорциям ящика вычисляем его внутренние размеры, а по ним и толщине материала – наружные и размеры деталей.

Жалюзи-линза

Совместно с микросеткой надежно защитит динамик от брызг жалюзи из наклонных вниз под 45 градусов жестких влагостойких пластин с полированной (во избежание искажений звука) поверхностью, поз. 3. Устанавливается жалюзи во всю ширину лицевой панели, а по ее высоте сверх окна под динамик – неограниченно. Шаг установки пластин – 12-18 мм. Рационально будет также выполнить жалюзи в виде акустической линзы, расширяющей зону стереоэффекта, что в ванной немаловажно. Выкройка пластин для жалюзи-линзы дана на поз. 4.

Ящик для резвых

Относительно недороги во влагостойком исполнении широкополосные маломощные динамики с коротким ходом диффузора; недорогие автодинамики часто того же типа. Американские радиолюбители прозвали такие динамики резвыми за большую громкость звучания при малой подводимой мощности и жесткий, резкий звук. Причина последнего – большая неравномерность АЧХ во всем рабочем диапазоне.

В последние годы звучание «резвых» стало гораздо лучше: производители в массу для отливки диффузора стали добавлять мелко нарубленные шелковые нити, но для влагостойких «резвых» такое решение неприменимо, т.к. их диффузоры отливаются из пластика. Тем не менее, заставить «резвые» звучать на уровне базового Hi-Fi возможно. Кроме динамического диапазона, но в небольшой ванной или кухне это ограничение несущественно.

Первое, «резвые» динамики объединяются синфазно в четверки-квадруплеты. Кроме некоторого сглаживания АЧХ, резонансная частота квадруплета оказывается прим. в 1,7 раза ниже, чем одинарного динамика из него. Т.е., у одного 110 Гц, а у квадруплета будет 65 Гц, что уже тянет на Hi-Fi. Но увлекаться «размножением» динамиков не стоит, т.к. при этом падает четкость и сила, «упругость» басов. Напр., если 24 динамика с резонансом в 150 Гц запихать и один ящик, то итоговая резонансная частота будет 20 Гц. Однако верно воспроизводить это скопище будет только синусоидальный сигнал, а если дать музыку, то пойдет невнятное утробное уханье, в котором и музыкант не разберет, где большой барабан, а где контрабас.

В дополнение к объединению в четверки улучшить качество звучания «резвых» можно, помещая квадруплет в корпус треугольной в плане формы. Для встроенных АС это тем более хорошо, что таким образом реализуется и боковая, и потолочная акустика. Чертежи разработанной американскими радиолюбителями акустической системы «Четверка резвых» даны на поз. 5 рис. Обратите внимание, что ось квадруплета также смещена от центра лицевой панели. Размеры – по внутри. Заполнение синтепоном улучшает звук, как и в прямоугольном ящике.

Кухня

В кухне удобно слушать музыку от кухонного радио-плеера со штатными динамиками, поз. 1 на рис., которые наверняка те же «резвые» с шелком. Стоит такое хозяйство в общем недорого, а получить от него вполне приличный бас можно, встроив динамики в спинку кухонного уголка, поз. 2. Если у вас есть желание сделать кухонный уголок точно под свою кухню своими руками (что вполне под силу рядовому домашнему мастеру), подумайте об этом варианте.

Установка встроенных динамиков в кухонную мебель

Полость за спинкой дивана сверху, снизу и с боков плотно отгораживается, а посередине разгораживается глухой перегородкой (поз. 3), чтобы не портить стерео. Ящики заполняются синтепоном, и все сзади зашивается ДВП. Чтобы стерео в небольшом загроможденном помещении было четче, а звук сочнее, верхний угол над акустикой (под потолком или подвесным шкафом) скругляют гипсокартоном или фанерой, вверху на поз. 2. Подобное техническое решение впервые было применено в широко известной когда-то АС «Кюхетта». К сожалению, стерео «Кюхетта» так и не родилась: для нее нужны были два совершенно свободных смежных угла на короткой стене, что в современных квартирах вряд ли реально.

5-1 и кино

Для домашнего кинотеатра, как известно, используется акустика системы 5-1 с дополнительными потолочными динамиками. Ее создатель, выдающийся, даже, без преувеличения, великий звукотехник Чарльз Долби не раз сетовал, что 5-1 слишком уж ретиво выхватили для коммерческого использования. Он-то придумал акустику 5-1 для полнообъемного кино будущего, где зритель, по идее, сможет ходить по сцене, рассматривая персонажей и обстановку со всех сторон. Кино 3D – только иллюзия объемности; в сущности, это усовершенствованная стереопара. Как и 5D, 7D, 9D. Куда там фантастам прошлого с их несчастным четвертым измерением. Но все эти «D» объемны не более, чем изображение кубика в изометрии.

Звук 5-1 может, конечно, оживить и фильм на плоском экране, но для этого нужна совершенно иная культура постановки, которой пока нет и в теории. А ощущения проезжающего сквозь зрителя автомобиля или топот за спиной, когда персонаж бежит перед глазами, не дают ничего, кроме вреда душевному и, через него, физическому здоровью. Но вернемся к технике: если кто обзавелся домашним кинотеатром, то настроить его акустику под помещение нужно правильно, система 5-1 к этому очень критична.

Схема установки акустики для домашнего кинотеатра

Расположение динамиков для домашнего кинотеатра с системой озвучивания 5-1 показано слева на рис. Его основа – т. наз. рисующие АС (показаны красными стрелками), образующие обычную акустическую стереопару. Настройка 5-1 под комнату производится подбором правильного их расположения, поэтому рисующие АС звука 5-1 встроенными делать не следует, либо нужно изначально проектировать 5-1 под помещение. Для чего требуется полное знание электроакустики в теории и на практике или весьма и весьма значительные денежные средства.

Чтобы самостоятельно сделать акустику для домашнего кинотеатра, рисующие акустические системы нужно делать напольными; для удобства настройки и возможности спрятать их среди мебели – в виде высоких узких колонок (показаны красными стрелками справа на рис.). Оптимальный вид акустического оформления для такого случая – лабиринт, тем более что звуковые колонки лабиринтного типа можно сделать своими руками, обладая лишь самыми начальными познаниями в электроакустике и обычным домашним инструментом.

Примечание: подробную информацию об общей теории и практике конструирования акустических систем своими руками рекомендуем изучить по ссылке.

Содержание

1. Что видно снаружи
2. Что внутри
3. Что это значит?
4. Правила безопасности
5. Как устроена микроволновка
6. В заключение
> Обсуждение

Сервисное обслуживание бытовых СВЧ-печей (микроволновок) – яркий пример идеологии потребительского общества в действии: гарантийный срок назначается сравнительно долгий, но по его истечении ремонт зачастую оказывается дороже покупки нового изделия. Как сказывается на экологии с экономикой то, что промышленность «молотит на свалку», вполне понимает узкий круг вышколенных экспертов, кандидаты в который тщательнейше отфильтровываются. Поэтому для рядового гражданина вопрос: как произвести ремонт микроволновки своими руками очевидно важен экономически, т.к. технически в домашних условиях вполне осуществим.

Однако микроволновка не менее четкая иллюстрация еще одной потребительски-идеологической проблемы, когда качества товара, способствующие спросу на него, всячески выпираются, действительно полезные, но не столь эффектные упоминаются вскользь, а потенциальная опасность затушевывается обтекаемыми выражениями. Последняя от микроволновки достаточно велика и коварна, поэтому ремонт микроволновой печи нужно производить, четко представляя себе, что и как можно делать, чего нельзя, чего следует избегать и опасаться. Целью настоящей публикации как раз и является дать читателям такое представление.

Что видно снаружи

Приглядимся еще раз к своей «микрухе», см. рис. Сразу же обращаем внимание на то, что усы защелок разной конфигурации: они не просто запоры, но и части системы электромеханической блокировки (ЭМБ, см. далее). Запоминаем также выходное окно волновода, которое обычно не бросается в глаза. Ремонт СВЧ печи чаще всего будет связан с отмеченными буквами узлами; для программатора и регулятора мощности отмечены внешние органы управления ими. В «цифровых» микроволновках с полностью сенсорным управлением электромеханический программатор и регулятор мощности заменены электронными. Их ремонт требует специальных познаний, но все остальное в «цифромикрухах» действует так же.

Основные внешние органы микроволновой печи

Примечание: программатор часто, даже в фирменных руководствах, называют таймером. На самом деле таймер лишь один из функциональных узлов программатора.

Что внутри

Если снять наружный кожух микроволновки, картина ее устройства показывается детальнее, см. рис. В печах поновее (справа на рис.) критически важные для надежности узлы (высоковольтный блок, ЭМБ и программатор) закрыты защитными кожухами и обязательно добавлен высоковольтный предохранитель; в первых микроволновках его не было.

Микроволновые печи без внешнего защитного кожуха

На 2-х пред. рис. не видны лампы подсветки, гриль и механизм поворота стола. Это неспроста: добраться до них, не снимая рабочую камеру или без полной разборки печи, возможно в большинстве современных моделей (желтая стрелка справа на рис.), и в отдельных старых. Это осложняет самостоятельный ремонт, т.к., чтобы исправить в общем несложную неполадку, чаще всего приходится снимать магнетрон, что плохо, см. далее.

Что это значит?

Вся эта начинка нужна, чтобы прогреть сразу по всей массе загрузку пищевых продуктов сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Дает его мощный компактный генератор СВЧ – магнетрон. Что такое магнетрон, как он устроен и работает, см. видео:

Видео: об устройстве магнетрона микроволновой печи

В частично электропроводящие среды СВЧ проникает на глубину прим. равную длине его волны и поглощается средой, выделяя тепловую энергию. Длина волны СВЧ стандартной для микроволновок частоты 2,45 ГГц (иногда – 2,85 ГГц) как раз обеспечивает полное поглощение СВЧ загрузкой продуктов. Тут проявляется полезнейшее свойство СВЧ-нагрева: благодаря прогреву в массе температура продукта не повышается до значений, при которых начинается гидролиз жиров, дающий токсины и канцерогены. Это особенно важно для разогрева пищи, т.к., если он производится на пламени или от ТЭНа, то гидролиз оставшихся в пище жиров продолжается, а уже имеющиеся его продукты разлагаются глубже, до еще более вредных веществ.

Примечание: в металлы СВЧ почти не проникает, т.к. их проводимость вызвана не отдельными носителями заряда, а т. наз. вырожденным электронным газом. Он же дает металлический блеск и ковкость. Поэтому помещать металлические предметы в камеру микроволновки категорически нельзя – вся энергия СВЧ сконцентрируется на их поверхности, отчего пойдет чрезмерный нагрев, дуговые разряды и пр., после чего печку останется только выбросить. Разве что трансформатор питания магнетрона сгодится на самодельную контактную сварку.

Однако по той же причине физиологическое действие СВЧ на живые организмы сильно, вредно и на первых порах может быть незаметным. Это требует применения особых мер безопасности при конструировании, производстве, текущей эксплуатации и ремонте СВЧ печей, см. далее.

Функциональная схема микроволновки дана на рис. Конфигурация волновода и потока СВЧ показаны условно; более-менее соответствующая реальной схема дана на врезке справа внизу.

Функциональная схема микроволновой печи

1а – импульсы сетевого тока напряжением 220 В. Мощность излучения магнетрона плавно не регулируема, поэтому для управления ею приходится использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, см. далее). 4а и 5а – внутренние сигналы управления. 6а – высокое постоянное напряжение питания катода (эмиттера) магнетрона –4000В; 6б – питание цепи накала магнетрона 6,3В 50/60Гц.

Современные микроволновки строятся по т. наз. схеме с укороченным СВЧ трактом, повышающим КПД печи. При этом камера делается настроенной в резонанс, отчего, во-первых, без поглощающей энергию СВЧ загрузки печка своим излучением сожжет сама себя. Что и указывается и инструкции к ней.

Во-вторых, магнетрон дает когерентное излучение, поэтому вследствие интерференции отраженных волн в камере продукт засвечивается СВЧ неравномерно. Чтобы загрузка пропекалась как следует, ее и помещают на поворотный стол. Как следствие – неисправность его механизма может повлечь за собой неполадки более серьезные, см. далее. Точно так же, как неисправность системы внутренней конвекции в камере, которой снабжаются современные микроволновки для совершенно равномерного прогрева продуктов.

Правила безопасности

Уже по функциональной схеме бытовую СВЧ печь можно условно разделить на узлы и модули, требующие при ремонте соблюдения соотв. мер техники безопасности:

• Внешние цепи электропитания 220В и модуль управления – общие меры безопасности для электроустановок I класса по степени создаваемой опасности поражения электротоком.
• Источник питания (ИП или блок питания БП) магнетрона – меры безопасности для электроустановок свыше 1000В, способных в режиме короткого замыкания (КЗ) по выходу отдавать мощность более 60Вт в течение свыше 1с.
• Магнетрон и СВЧ тракт – особые меры безопасности для СВЧ установок большой мощности.

I класс

Посмотрите на свою микроволновку сзади. Увидите там внизу контактную площадку с металлическим резьбовым штырем и гайкой на нем – если кто-то уже не свинтил ее. Это значит, что СВЧ печь относится к электроустановкам I класса опасности, которые обязательно должны подключаться к отдельному контуру защитного заземления с сопротивлением растекания тока до 4 Ом наглухо, т.е. неразъемным соединением. Разъемное подключение к заземлителю через евророзетку заземлением наглухо не считается. Обусловлены такие требования к микроволновке совпадением в ней, формально говоря, более 2-х факторов опасности:

1. Наличием электрического напряжения свыше 1000В;
2. Наличием источника СВЧ излучения;
3. Температурой воздуха свыше 30 градусов Цельсия, его относительной влажности более 85% и наличием в воздухе летучих веществ в виде испарений подогреваемой пищи.

О заземлении

В странах с экономной по расходу металла системой электроснабжения с глухозаземленной нейтралью TN-C, в т.ч. в РФ, снабдить все жилые дома контурами защитного заземления технически не представляется возможным и в обозримом будущем глобального решения этой проблемы не предвидится. Руководства по ТБ посылают читателя с параграфа на параграф и с пункта на пункт, не давая общих указаний, пригодных для каждого конкретного случая. Общий смысл: спасение утопающих дело рук самих утопающих. Изыскивайте любую возможность устроить контур защитного заземления, хотя бы индивидуальный упрощенной конструкции. Нет таковой – регулярно проверяйте микроволновку на качество экранирования и «сифон» СВЧ, см. далее. Хотя формально это будет грубым нарушением ПТБ с ПУЭ и судиться хоть с беспомощным бомжом за ущерб от микроволновки будет бесполезно. Правда, и штрафа за нарушение опасаться не приходится; ввиду широкого распространения микроволновок это уже юридически нереально.

Высокое напряжение

Степень воздействия электротока на человека зависит от состояния его организма, силы тока, времени его воздействия и количества выделившейся в организме электрической энергии. Поэтому, к примеру, телевизор с кинескопом и электрошокер (до 25 кВ на 3-м аноде кинескопа и 35 кВ на выходе соотв.) к I классу не относятся: высоковольтный выпрямитель первого не способен дать опасный ток и в штатном режиме работы, а порция энергии на выходе второго точно дозирована. Хотя, если влезть рукой в строчную развертку телевизора, ощущения будут мерзейшие. Определяющие параметры воздействия электротока на человека таковы:

• Электрическое сопротивление здорового тела 100 кОм; в состоянии опьянения, больного, распаренного, усталого – 1 кОм.
• Опасный с точки зрения возможных отдаленных последствий ток – 1 мА.
• Неотпускающий ток, вызывающий судорогу мышц – 10 мА.
• Мгновенно (в течение 1с) убивающий ток – 100 мА.
• Максимально допустимое энерговыделение в организме в течение 1с – 60 Дж, т.е. мощность – 60 Вт.

Отсюда следует деление электротехнических установок на 2 обширные категории: до 1000В и свыше 1000В. Первые еще могут быть безопасными; последние опасны безусловно. Кстати, телевизор и электрошокер тоже опасны, просто степень их опасности не наивысшая, т.к. обусловлена одним фактором.

Нужно учесть еще один момент: индивидуальная восприимчивость человека к электротоку колеблется в очень широких пределах. Особенно это касается допустимой мощности разряда, она, откровенно говоря, «отфонарная». Взята из расчета, что человек в нормальных условиях выделяет ок. 60 Вт тепла, а надежного физиологического обоснования нет. 60-ваттными импульсами иногда лечат тяжелых и опасных психически больных, но лучше вообще избегать импульсных разрядов тока через себя, т.к. именно они чаще всего дают отдаленные последствия. Микроволновка в этом отношении особенно опасна, т.к. питание на магнетрон подается импульсами. Поэтому перед ее ремонтом нужно неукоснительно выполнить следующие подготовительные процедуры:

1. Полностью отключить от сети электропитания, вынув вилку из розетки;
2. Выждать нормативное время разряда высоковольтных конденсаторов через штатный резистор – 20 мин;
3. Отсоединить заземляющий проводник (если он есть);
4. Выждать еще 3 времени разряда, т.е. 1 час;
5. Только теперь можно снимать внешний кожух и приступать к работе;
6. Все работы производить только на полностью отключенной СВЧ печи (с вынутой из розетки вилкой и отсоединенным заземляющим проводом);
7. В процессе самостоятельного ремонта – никаких пробных включений! Если замена подозрительного элемента толку не дала – оставляем все как есть и обращаемся к сертифицированному специалисту. Или изыскиваем средства на новую печку, узнав стоимость ремонта.

Примечание: производить принудительный разряд высоковольтных конденсаторов любыми способами (напр., замыкая выводы отверткой) вне специальной лаборатории чрезвычайно опасно! Помните – накопленная в конденсаторе энергия пропорциональна квадрату напряжения на нем!

Высокое напряжение особо опасно и для электроустановки – если работать с ней неправильно. Напр., взяться пальцами за высоковольтный провод. Совершенно безопасный, обесточенный и разряженный. В работе под воздействием электрического поля жиропот довольно быстро диффундирует (как сейчас говорят – мигрирует) в изоляцию, что вскоре приведет к ее пробою. Поэтому работать с высоковольтными компонентами нужно в чистых латексных перчатках, детали брать по возможности только инструментом, а по завершении работы протирать 96% техническим этиловым спиртом. Не медицинским перегоночным! Технический спирт оставляет небольшие потеки солей, т.к. в его производстве используется сульфатирование. Потеки, когда деталь полностью просохнет, удаляют чистой сухой простиранной фланелевой ветошью или, лучше, микрофибровой салфеткой для чистки очков.

СВЧ

Действие СВЧ на человеческий организм во многом сходно с таковым проникающей радиации:

• Однократное облучение большой дозой может немедленно вызвать необратимые расстройства здоровья, из которых потеря репродуктивных способностей не самое тяжелое.
• Существует некий порог величины плотности потока энергии (ППЭ) СВЧ, ниже которого его действие на организм не сказывается ни сразу, ни в долговременной перспективе.
• В пределах величины ППЭ от порога восприимчивости до ощутимого физиологического воздействия облучение СВЧ обладает кумулятивным эффектом – сразу может быть совершенно неощутимо, но впоследствии проявит себя самым опасным образом. Типичные постэффекты – нарушение генома, лейкоз и рак кожи.

От ионизирующих излучений СВЧ отличается тоже в плохую сторону: оно легко просачивается из отведенного ему объема и через щели, и по выступающим наружу электропроводникам. Специалисты говорят – СВЧ очень хорошо сифонит. Поэтому за ремонт СВЧ тракта микроволновки, от ввода питания в магнетрон до выходного окна волновода, самому без глубоких специальных познаний и оборудования лучше не браться: если по результатам теста (см. ниже) не сифонит после ремонта сразу, засифонит потом.

Дело осложняется еще и тем, что пределы индивидуальной восприимчивости к СВЧ излучению еще шире, чем к электротоку. Порог восприятия до того размыт, что, напр., в США приняли за предельно допустимую чудовищную величину ППЭ – 1 (Вт*с)/кв. м. Человек непосредственно ощущает такое облучение и должен немедленно покинуть опасную зону, т.к. ППЭ СВЧ данной величины вызывает плазмолиз клеток организма. Отдаленные последствия – у вас медстраховка за счет фирмы. Медицина в вашем случае бессильна? Простите, вы сразу были предупреждены о возможных последствиях.

В СССР ударились в другую крайность, приняв допустимый ППЭ в миллион раз меньше – 1 (мкВт*с)/кв. м; это примерно в 5 раз ниже естественного фона СВЧ в районах средних широт с нечастыми и несильными грозами. Все бы хорошо, но технически обеспечить экранирование нужной степени СВЧ установок оказалось невозможно. Хотя, между прочим, частота профзаболеваний работающего с СВЧ персонала в СССР была примерно втрое ниже, чем в Америке.

В домашних условиях, не имея нужной квалификации, опыта, не располагая необходимым оборудованием и СИЗ от СВЧ, лучше все-таки ориентироваться на советскую норму. К счастью, провести на дому тесты на наличие паразитного СВЧ излучения от микроволновки можно подручными средствами и без существенных дополнительных расходов. Понадобится только цифровой мультитестер с возможностью измерения температуры и штатным термощупом. Обычно такие приборы используют для контроля нагрева радиоэлектронных компонент в работающих устройствах. Особенно важна проверка на побочное СВЧ владельцам микроволновок, имеющим проблемы с защитным заземлением. Точнее – не имеющим таковых за полным отсутствием возможности устроить оное, напр., в старых многоквартирных домах.

Тесты на СВЧ

Новую или сразу после ремонта СВЧ печь нужно проверить, во-первых, на качество экранирования; во-вторых, не сифонит ли из нее СВЧ в работе. Именно в таком порядке: если экранирование хорошее, то доза СВЧ, которую вы получите в течение часа на расстоянии более 1 м от печки, не превысит однократно допустимой для самого чувствительного человека.

Экранирование

Для проверки микроволновки на качество экранирования, во-первых, нужно полностью обесточить квартиру/дом, выключив главный автомат на вводном щите или вывернув пробки на счетчике электричества. УЗО, если они есть, оставляем включенными. Так нужно, чтобы убедиться – не просифонит ли СВЧ по сетевым и заземляющему проводам.

Далее в микроволновку кладем включенный мобильный телефон, закрываем дверцу и пытаемся позвонить на него с другого. Откуда – все равно, хоть из Антарктиды. Нам важно убедиться, что ближайшая сота не поймает маркерный сигнал того, что в печке лежит. Как известно, сотовые телефоны, даже выключенные, раз в минуту отзываются вроде «я в сети», а импульс передатчика телефона довольно мощный.

Итак, если вызов не прошел и пришло сообщение наподобие «Телефон вызываемого абонента вне зоны действия сети или выключен», то все типа ОК, экранировка печи в порядке и ее можно тестировать глубже. Если же сообщение было «Абонент недоступен» или «Сбой вызова», то, значит, маркер контрольного телефона на соту пробился, но речевой канал наладить не удалось, экранировка печи плохая. Что делать дальше с такой печкой – на ваше усмотрение по-американски: «Вы были предупреждены о возможных последствиях».

Сифон

Мобильные телефоны работают в диапазоне частот 900 или 1800 МГц, и передатчик телефона много слабее магнетрона. Поэтому нужно также проверить – достаточно ли надежно экранирование микроволновки от собственного излучения. Для этого понадобятся 2 одноразовых пластиковых стаканчика с водой, алюминиевая кастрюля с крышкой и загрузка не очень влажного продукта, который не жалко перепечь, напр., вареной картошки в мундирах. Вода в стаканчиках должна быть одинаковой температуры, равной комнатной. Поэтому, если опыт задуман заранее, воды из-под крана нужно где-то за сутки налить в любую чистую посуду и в стаканы наливать уже находящуюся в термодинамическом равновесии с окружающей средой: чтобы к нему пришла наполненная 200-мл посудина, понадобится не менее 2-3 часов.

Для опыта в печь загружают продукт и ее дверцу закрывают, не запуская пока таймер. Стаканы с водой ставят в 10-40 см перед дверцей печи: один «голый», другой в накрытой крышкой кастрюле. Воду в стаканы отмеряют мензуркой поровну в количестве 100-500 мл с точностью не хуже 0,5 мл. Регулятор мощности печи ставим на максимум без гриля. Подсветку камеры, если есть возможность, лучше отключить. В комнате должно быть как можно темнее и уж точно не должно быть никакого прямого света, в т.ч. и от лампочек. Теперь поворачиваем ручку таймера на максимальное время (обычно – 30 мин) и уходим от греха подальше. Величина ППЭ убывает по квадрату расстояния от источника, так что уйти в другую комнату будет совершенно безопасно.

Как только звонок микроволновки звякнет, возвращаемся, включаем свет (уже можно), снимаем крышку с кастрюли и, не касаясь стаканчиков руками (!), меряем температуру воды в них, осторожно помешивая термощупом. Если разница температур в емкостях менее 1 градуса (это удвоенная собственная погрешность термощупа, хотя тестер показывает температуру с градацией 0,1 градуса), то все ОК – в течение часа-полутора в день этой микроволновкой можно пользоваться и по советским стандартам. Если больше – все опять на ваше усмотрение по-американски.

Проверка дверцы

Если вроде бы исправная микроволновка сифонит, то, скорее всего, зазор между закрытой дверцей и корпусом печи более 0,15 мм. В рунете правильно пишут, что проверить его можно листом писчей бумаги плотностью 90-110 г/куб. дм, он как раз нужной толщины, вот только методику проверки дают неверную. Правильно будет отрезать полоску бумаги шириной 5-7 см и подкладывать ее под дверцу перед закрыванием 6 раз: вверху и внизу у петель, затем так же посередине и у защелок. Каждый раз бумага не должна вытаскиваться из-под зарытой дверцы. Таким образом дверца будет проверена на перекос и по горизонтали, и по вертикали, а устранить его можно будет за счет люфта крепежных болтов петель в установочных отверстиях.

Как устроена микроволновка

Что ж, теперь вы знаете об СВЧ и микроволновках достаточно, чтобы решить – стоит ли браться за ремонт самому. Если такое желание осталось, то, чтобы окончательно уяснить себе, как работает СВЧ печь, где в ней что может поломаться и где какую степень осторожности нужно проявлять при ее ремонте, придется обратиться уже к принципиальной электрической схеме микроволновки. Типичное ее построение, используемое во многих моделях фирмы Самсунг и других производителей, дано слева на рис. Зеленым выделен сетевой фильтр, предназначенный для того, чтобы не выпустить на провода питания СВЧ (см. далее). Голубым – модуль управления с системой ЭМБ. Горчичным – устройство формирования импульсов электропитания на магнетрон (УФИ). Формально УФИ входит в модуль управления; их компоненты располагаются на одной печатной плате. Но неисправности УФИ специфичны, поэтому функционально его следует рассматривать отдельно. Розовым обозначен блок питания магнетрона БПМ.

Электрическая принципиальная схема микроволновой печи

Что там происходит

В сетевом фильтре находится общий плавкий предохранитель F1, который может перегорать во многих случаях, см. далее. Если вызвавшая его перегорание неисправность устранена, новый F1 нужно ставить того же номинала (на тот же ток, время и температуру срабатывания), что и «родной». F1 осуществляет общую защиту печи от перегрузок по току, поэтому, если у вас мелькнула мысль о «жучке», лучше сразу переключить ее на новую микроволновку.

Термопредохранитель (термичка) устанавливается на корпусе наиболее греющегося компонента – магнетрона – и срабатывает многократно: по остывании восстанавливается. Отключение СВЧ печи по перегреву до того, как ее выключит программатор – признак того, что засорился вытяжной вентилятор охлаждения магнетрона, его выходная решетка или входной патрубок. Если мотор вентилятора при этом работает со стуком, скрипом, большим шумом – вероятен его механический износ, что требует замены мотора.

ЭМБ

Микропереключатели (микрики) SWA, SWB и SWC составляют систему электромеханической блокировки. SWA и SWB задействуются верхним усом защелки дверцы, SWC нижним. Поскольку микроволновка устройство I класса опасности и часто эксплуатируется нештатно (без заземления), используется сложная система ЭМБ: двойная на размыкание с контрольной на короткое замыкание. Тут реализован один из принципов ТБ: если невидимой опасности 100% избежать невозможно, нужно хотя бы сделать ее видимой. Невидимая опасность в данном случае – излучение СВЧ через неплотно прикрытую дверцу, а видимая – сгорание F1.

Схема электромеханической блокировки микроволновой печи (дверца закрыта)

Ввиду важности ЭМБ для безопасности печи и ее подверженности поломкам вследствие оседания чада (см. далее), нужно схему ЭМБ рассмотреть подробнее отдельно от общей уже в состоянии при закрытой дверце, (см. рис. справа). Как видим, если SWA залипнет при открытой дверце, то SWC замкнет общую цепь питания накоротко, отчего сгорит F1. Чтобы не было ложных срабатываний ЭМБ, нужно, чтобы SWC переключался немного медленнее SWA. Поэтому, во-первых, заменять неисправные SWA и SWC нужно только на однотипные.

Во-вторых, возможна ситуация, когда все микрики ЭМБ звонятся нормально и при открытой, и при закрытой дверце, но F1 сгорает сразу при ее открывании. Это значит, что чад от продуктов проник в микрики, времена их срабатывания «поплыли» и ЭМБ разбалансировалась по времени. Выход один – менять сразу SWA, SWB и SWC, т.к. они неразборные и ремонту не подлежат.

Примечание: те же микропереключатели электромеханической блокировки дверцы нужно в первую очередь проверить, если печь не включается при закрытой дверце. Очень часто их контакты просто не замыкаются/переключаются от налипшего на них чада.

Жир и чад

С ролью жира и чада от него в возникновении неисправностей микроволновки мы столкнулись сразу же, а дальше неприятностей от него будет еще больше. Жир в продуктах в микроволновке не кипит, как на сковороде, но испаряется, а его пары оседают где угодно, образуя пленку чада. Она нарушает работу механики, вызывая комплексные неполадки (см. далее). Чуть влажная чадная пленка обладает заметной проводимостью, «сбивая с толку» автоматику управления, а сухая пробивается напряжением менее 500В, что опасно для высоковольтной части. Особенно нежелательно попадание чада в СВЧ тракт – ремонт СВЧ печи в таком случае оказывается наиболее сложным и дорогим.

Чтобы убедиться в вездесущности паров жира, можно проделать опыт, для которого понадобится совершенно новая сковорода с крышкой. Крышку пока убирают подальше, а на сковородке растопляют до растекания любой кулинарный жир. Затем дают ему полностью застыть на сковородке, закрывают ее крышкой и держат так при комнатной температуре сутки или более. После этого крышка изнури оказывается липкой на ощупь – на ней осел жировой чад. Что будет от жира в камере печи при температуре 100 и более градусов – вопрос риторический. Жировой чад в микроволновке не темный пригоревший, как кухонный, а почти прозрачный и потому плохо заметный, но ничуть не менее вредный.

Автоматика управления

Допустим, наша печка пока исправна. Продукт загружен, дверца закрыта. Регулятор мощности (см. ниже) выставлен правильно. Поворачиваем ручку таймера на нужное время – сразу замкнется SW1, включит подсветку, вращение стола, обдув магнетрона и конвектор. Когда они «разгонятся», сработает SW2 и включит устройство формирования импульсов питания магнетрона (УФИ), печь начнет греть. Когда таймер вернется на ноль, SW1 и SW2 разомкнутся, все выключив, и звякнет звонок. В простых микроволновках его пружина взводится механически при закрывании дверцы, а освобождается рычагом, который толкает кулачок таймера.

Таймер

Таймер микроволновки это электромеханический кулачковый программатор, приводимый в действие собственно таймером: ленточной спиральной пружиной с часовым механизмом или микромотором с редуктором. На валу таймера насажены несколько дисков с кулачками, замыкающими и размыкающими контактные группы.

Неисправности таймера (будем так его называть для краткости) вызываются чаще всего жировым чадом. Реже – поломкой механических частей. Еще реже, если таймер полностью механический – ослаблением пружины. Характерные признаки поломок таймера таковы:

• После поворота ручки управления печь не работает совсем, ручка не вращается обратно – полностью засорилась механика или вышел из строя микромотор либо его редуктор. Ремонт в первом случае переборка и чистка, во втором – замена.
• Не работают конечные функции. Напр., подсветка, стол, обдув магнетрона и конвектор включаются, но печь не греет. Либо засорились контакты (в данном случае SW2), либо отломался его кулачок. Ремонт – как в пред. случае.
• Ручка вращается обратно, уходит на ноль за положенное время, звонок звякает, но электрически ничего не включается. То же, только с SW1.
• Все работает как надо, но медленно – реальное время возврата ручки на ноль больше заданного. Редко бывает, и только у таймеров с часовым механизмом – ослабла его пружина. Ремонт – ее подзавод на 0,5-2 оборота; в таймерах с часами есть такая возможность. В некоторых и без разборки: под задней крышкой обнаруживается шлиц под отвертку для подзавода.

Ох, эти «лыжи»…

В некоторых старых микроволновках LG из-за чада в таймере случается изредка и вовсе экзотическая поломка: печка самопроизвольно включается и «молотит», пока не уйдет в останов по теплу. Когда FU остынет, снова включается. Опасная поломка, т.к. при пустой камере скоро выходит из строя магнетрон, а замена оказывается дороже новой печи. Наблюдается чаще всего в межсезонье перед включением отопления, но только при закрытой дверце. Причина, как оказывается – в залипшем из-за чада SW1 и, одновременно – в комке чада между контактами SW2. Его сопротивление в сыром воздухе оказалось соизмеримо с таковым времязадающих резисторов УФИ (см. ниже), накопительный конденсатор потихоньку заряжался и запускал реле, подающее питание на магнетрон.

Механика камеры

Осаждение чада в механизме вращения стола и конвекторе действует враскачку: от неравномерного нагрева загрузки выделение паров жира из перегретых мест усиливается. В конце концов прогорает крышка выходного окна волновода, что означает сложный и дорогой ремонт СВЧ тракта. Поэтому, если замечено неравномерное вращение стола или затягивание чадом решеток конвектора нужно, не дожидаясь худшего, разобрать печь и почистить механику. С условием: не трогать магнетрон и СВЧ тракт, если конструкция печи это позволяет. В противном случае лучше обратиться в сервисный центр, цены на такой ремонт приемлемые.

УФИ и мощность

Действует устройство формирования импульсов питания магнетрона таким образом: через выпрямительный маломощный диод D1 и резисторы R2/R3 заряжается электролитический конденсатор большой емкости C4. Стабилитрон D2 предназначен для защиты низковольтных C4 и реле RY от перенапряжения. Когда напряжение на C4 достигнет величины напряжения срабатывания RY, оно подаст 220В 50/60Гц на первичную обмотку трансформатора питания магнетрона, который выдаст в камеру импульс СВЧ. Спустя короткое время C4 разрядится через обмотку RY, оно отпустит, затем цикл будет повторяться, пока таймер не разомкнет SW2 или не сработает FU. Таким образом, СВЧ в камеру подается импульсами (врезка внизу в центре на рис. со схемой).

Регулировка мощности в простейшем случае осуществляется переключением R2/R3. При этом меняется время заряда C4, а время его разряда остается неизменным. Соотв., меняется отношение периода следования импульсов к длительности импульса, т. наз. скважность последовательности импульсов. Это и есть широтно-импульсная модуляция (ШИМ), которая, как видим, отнюдь не является прерогативой «цифровых» микроволновок. От скважности импульсов зависит средняя отдаваемая магнетроном мощность, которую загрузка продуктов благодаря своей тепловой инерции воспринимает как постоянную.

Чтобы при резком отключении питания магнетрон из-за накопленной в обмотках трансформатора энергии не давал большого всплеска СВЧ, способного просифонить через любой экран, первичная обмотка трансформатора не отключается от нуля 220В полностью, но остается соединенной с ним через резисторы большого сопротивления R4. Если их удалить, в остальном исправная печка будет упрямо сифонить с любым заземлением. Если же пайки R4 на плате затянет чадом, магнетрон будет отрабатывать каждый импульс дольше, чем следует, перегреваться, а печка отключаться по теплу. Так что запомните хорошенько эти «резики».

В ряде моделей СВЧ печей используется двойная ШИМ, что обеспечивает большую стабильность средней мощности магнетрона. Для этого на валу таймера устанавливаются дополнительные диски с разным количеством кулачков и своими контактными группами. Регулировка мощности осуществляется переключением питания УФИ с группы на группу. При этом серия импульсов питания идет пакетами, следующими друг за другом реже или чаще (поз. a и b на рис.), а скважность импульсов в пределах пакета остается неизменной.

Реле подачи питания на магнетрон

В УФИ чаще всего выходит из строя реле (см. рис. справа) – его контактам нужно коммутировать большой ток. Магнетрон при этом не включается и печь не греет, хотя остальное все исправно. Для проверки выводы обмотки RY подключают к регулируемому источнику питания, а к выводам замыкающихся контактов – мультиметр, включенный в режим омметра. Если при повышении напряжения на обмотке от 3 до 24В тестер не показал короткого замыкания, RY нужно менять, независимо, был слышен щелчок сработавших контактов или нет.

Другая характерная неисправность – печка греет слабее, чем задано ручкой регулятора. Развивается постепенно: для получения того же нагрева ручку нужно крутить все дальше и дальше. Возможная причина – потеря емкости C4, его меняют на заведомо исправный такой же.

Примечание: другая возможная причина падения мощности микроволновки – выработка магнетроном своего ресурса. Характерные признаки – печи более 5 лет, пользовались ею интенсивно, и падение мощности развивается гораздо медленнее, не за дни и недели, как при потере емкости времязадающим конденсатором, а в течение месяцев. Точная диагностика – в сервисном центре или производственной лаборатории, располагающей соотв. оборудованием.

Наконец, изредка внезапно раздается хлопок, и печь перестает греть. При вскрытии оказывается, что корпус C4 вспух и треснул. Причина – пробит D1 или вышел из строя D2. Кроме замены их обоих сразу и C4, нужно обязательно проверить RY, как описано выше – его обмотка очень даже могла перегореть.

Высоковольтный стенд

В ходе ремонта высоковольтной части (ИП магнетрона) нужно будет прозванивать ее компоненты. Обычный тестер их «не берет», не хватает напряжения его батарейки. В рунете советуют проверять высоковольтные (ВВ) компоненты с помощью контрольной лампочки накаливания на 15-25 Вт 220В. «Звонить» цепи с помощью «контрольки», во-первых, прямо запрещено ПТБ. Во-вторых, метод это очень грубый и 100% достоверного результата не дает.

Схема проверки высоковольтных электронных компонент микроволновой печи

Самодельный стенд для прозвонки ВВ компонент (см. рис. справа) прежде всего совершенно безопасен: входное сопротивление мультитестера на пределе измерения 750V AC несколько мегом. Если случайно прикоснуться с синему, по схеме, концу провода, ощущений будет не больше, чем при пользовании индикатором-фазоуказателем. Нужно только пометить на корпусе розетки, где фаза (определяется тем же фазоуказателем), на вилке – к какому штырьку подходит красный по схеме провод, и вставлять вилку в розетку так, чтобы отметки совпадали.

Кроме того, данный стенд намного чувствительнее и позволяет находит даже потенциально неисправные элементы, вызывающие перемежающиеся сбои в работе печи:

• Тестер показывает почти полное напряжение сети – компонент пробит накоротко.
• Напряжение неполное, но достаточно высокое (десятки вольт) – пробой под рабочим напряжением; контролька «ловит» его неуверенно.
• Напряжение малое, несколько вольт – утечка под рабочим напряжением. Компонент еще полужив, но скоро пробьется. Контролька на такой отреагирует как на исправный.

Примечание: тем не менее, помните – любые манипуляции с проверяемым компонентом (подключение, отключение, переключение) можно производить, только вынув вилку из розетки!

Питание магнетрона

ВВ ИП магнетрона благодаря импульсному режиму его работы делают по однополупериодной схеме с удвоением напряжения. Не пытайтесь соорудить подобный для своих нужд – его трансформатор должен быть рассчитан на работу в режиме КЗ вторичной обмотки в течение 5 мин.

Положительная полуволна с вторичной обмотки трансформатора, замыкаясь через высоковольтный диод D, заряжает высоковольтный конденсатор C до своего амплитудного напряжения 2000 В. Отрицательная полуволна через тот же диод дозаряжает его до 4 кВ, как в вольтодобавке старых телевизоров. Магнетрон под таким эмиттерным напряжением (отрицательным относительно общего провода) начинает генерировать СВЧ, C разряжается и все повторяется сначала.

Высоковольтный предохранитель F и разрядный резистор R – защитные. Первый отключает магнетрон при его мгновенной перегрузке до перегрева (напр. при пустой либо перегруженной камере, нахождении в ней металлических предметов или неподходящих продуктов, при пробое высоковольтного диода). Через R конденсатор быстро разряжается, что спасает от «выплескивания» СВЧ наружу при внезапном открывании дверцы на ходу печи.

Схема электропитания магнетрона микроволновой печи с защитным диодом

В данной схеме при перегорании F возможен выплеск СВЧ наружу в случае некачественного экранирования и/или заземления, т.к. в перегорающем предохранителе несколько мс горит электрическая дуга. Поэтому в ряде моделей микроволновок применяется схема питания магнетрона с защитным диодом (см. рис. справа). В ней всплески СВЧ исключены, но плохо то, что защитный диод такой же одноразовый, как предохранитель, пробивается чаще, а стоит столько же, как высоковольтный конденсатор. Проверяется защитный диод на описанном выше стенде, как и высоковольтный: при включении его и в прямом, и в обратном направлении тестер должен показать прим. половину напряжения сети. При разности более чем в 20% – неисправен, хотя «прокрутка» индукционным мегомметром и тест контролькой пройдут нормально.

Любая неисправность ВВ ИП приводит к тому, что печь не греет, хотя все остальные ее функции действуют. При этом обязательно сгорает F. Это в общем тот же плавкий предохранитель, только с подпружиненной нитью для быстрейшего размыкания. Прозванивается обычным тестером. Высоковольтный конденсатор проверяется на описанном выше стенде; тестер в обе стороны должен показать 10-70 В, смотря по емкости данного образца (обозначается на корпусе).

Трансформатор

После проверки аж 4-х ВВ компонент нужно проверить трансформатор питания магнетрона. Микроволновка может не греть из-за межвиткового короткого замыкания в его обмотках (виткового КЗ). Прозвонкой тестером оно не определяется, т.к. почти не влияет на активное сопротивление обмоток. Лучше всего отдать подозрительный трансформатор на проверку в фирму, специализирующуюся на электроизмерениях (не на электромонтажных работах!) или в электроизмерительную лабораторию РЭС либо потребнадзора. Цены на такую услугу везде божеские.

Если же добраться до лаборатории нет возможности, то с большой долей уверенности проверить трансформатор можно и дома. Методика основана на том, что при наличии виткового КЗ ток холостого хода трансформатора возрастает в несколько раз. Тут уж придется пойти на нарушение, воспользовавшись той самой лампочкой-контролькой на 220В 15-25 Вт. На стенде не определишь: ток через тестер в режиме вольтметра слишком мал, а мерять в режиме амперметра очень опасно.

Трансформатор электропитания микроволновой печи

Контрольку включают последовательно с высоковольтной обмоткой. Именно с высоковольтной, с другой – крайне опасно! Найти высоковольтную обмотку несложно, она усиленно изолирована и вместе с обмоткой накала обернута дополнительной изоляцией, см. рис. справа. Собранную цепь кратковременно, не более чем на 5-10 с, включают в сеть. Если трансформатор исправен, лампочка или вовсе не засветится, или ее нить разогреется до тускло-красного. Если же есть заметное свечение, есть и витковое КЗ.

Без опыта бывает трудно определить: а что значит «тускло-красное» и «заметное свечение»? Для уверенности устроим искусственное витковое. Отключим цепь от сети (!!!), замкнем накоротко накальную обмотку и снова кратковременно включим в сеть. Лампочка должна вспыхнуть гораздо ярче, чем в первом случае. Если же свечение не изменилось или изменилось ненамного – трансформатор «виткует» и негоден.

Магнетрон

Если все ВВ компоненты проверены, а генерации СВЧ все равно нет, то, вероятно, дело в магнетроне. Не снимая его и не разбирая СВЧ тракт, обычным тестером можно проверить магнетрон на внутреннее КЗ. Возникает оно вследствие отслоения покрытия катода, замыкающего промежуток между ним и анодом.

Характерные неисправности магнетрона микроволновой печи

Почти так же часто, как и внутреннее КЗ, в магнетроне случается пробой катодного фильтра (показан красной стрелкой слева на рис.). Это не просто разъем, а пара высоковольтных проходных конденсаторов. Расковыривать заливку конденсаторов (в центре на рис.) нельзя, это, во-первых, вряд ли что покажет; во-вторых, ее крошки и, особенно, пыль, токсичны. Прежде всего нужно замерить обычным тестером сопротивление между выводами. Оно должно быть близким к нулю: выводы подключены к нити накала, а его ток ок. 10А при напряжении 6,3В.

Нужно аккуратно отвинтить обойму с проходными конденсаторами; во многих случаях это можно сделать, не снимая магнетрон и не трогая СВЧ тракт. Скорее всего, пробой будет виден сразу (справа на рис.); если нет – обойму аккуратно откусываем от индуктивностей фильтра и на стенде прозваниваем каждый вывод на фланец. Если «проходники» исправны, тестер покажет ноль в каждом случае. Если есть хоть пара вольт – есть скрытый пробой или утечка под напряжением. Если же все вроде в порядке, но печь все равно не греет – катод внезапно полностью потерял эмиссию и магнетрон не годен. С магнетронами, мощными генераторными клистронами и лампами бегущей волны (ЛБВ) это бывает; причина – разгерметизация корпуса, в котором должен быть глубокий вакуум. Что еще возможно именно с магнетроном – от перегрева размагнитились магниты. В таком случае при включении будет сразу сгорать высоковольтный предохранитель.

Камера

Камера микроволновки по логике изложения последняя, но поломок из-за нее и в ней бывает больше всего. Катастрофа вроде той, что на поз. 1 рис., может оказаться не такой страшной, как глаза видят: покрытие камеры в общем-то рассчитано на такие случаи. Если только в микроволновке не пытались варить яйца – вскипевший денатурированный белок намертво въедается в покрытие, что означает новую печку. Из камеры нужно аккуратно удалить мусор, вымыть ее рекомендованным изготовителем моющим и осмотреть, нет ли там царапин глубже, на-глаз, 0,1 мм. После этого проверяем от руки плавность вращения стола и делаем тест на экранирование и «сифон». Вероятность того, что печь окажется пригодной для дальнейшего использования, не мала. Если же покрытие прогорело насквозь (поз. 2), дело швах – нужна новая печка. Как ни ремонтируй, сифонить будет «прямой наводкой навылет».

Повреждение камеры и окна волновода микроволновой печи

Самая, пожалуй, частая неисправность бытовых СВЧ печей – все работает как надо, загружено тоже что положено и что раньше грелось без проблем, но в камере искрит. Тогда чистыми руками в чистом сухом помещении осторожно снимаем защитную крышку выходного окна волновода – если она снимается извне, без разборки СВЧ тракта. Крышка делается из слюды-мусковита или слюдяной ткани и довольно хрупка. Внешняя сторона крышки может быть на вид чистой или с малозаметными повреждениями, но со стороны волновода обнаруживается совсем другая картина, поз. 3 и 4. Это поработали испарения жира и жировой чад.

Крышку нужно менять на точно такую же. Домашние кулибины наперебой предлагают: вырезаю из материала 1,5 мм! Ресурс вчетверо больше – фирменная 0,4 мм! На самом деле слюда не идеально прозрачна для СВЧ, толстая крышка будет греться, сильно поглощать пары жира и прослужит меньше оригинальной. Но главное – печь собьется с режима и пойдет сифонить «аж бегом».

Если микроволновка с коротким трактом, то под крышкой будет видна внутренность волновода (точнее – выходного резонатора) и антенна (излучатель) магнетрона. Резонатор, если его покрытие не вздулось, не потрескалось и не пошло цветами побежалости, можно почистить спиртом, как описано выше. Потемневший излучатель нужно заменить на новый фирменный, он просто вынимается из магнетрона. Старый прикипевший в гнезде излучатель для этого очень осторожно раскачивают маленькими пассатижами, а новый нужно ставить рукой в латексной перчатке, чтобы не испачкать и не поцарапать.

Здесь есть три тонкости. Первое, никогда не снимайте сами магнетрон. Второе, не пытайтесь продлить жизнь пробитого (прогоревшего) излучателя, перевернув его. В том и другом случае печь сбивается с режима и от «сифона» не избавиться. Третье, после любого ремонта, в ходе которого вы хоть пальцем касались СВЧ тракта, обязательно проверяйте микроволновку на экранирование и утечку СВЧ, как описано выше.

В заключение

Вполне законный по прочтении вопрос: а стоит ли держать дома устройство, столь опасное? Абсолютного зла не бывает, как и абсолютного добра. В темпе современной жизни без микроволновой печи иногда очень трудно обойтись, а отсутствие гидролиза жиров – весомый аргумент в ее пользу.

Автор много лет профессионально работал с СВЧ. Последствий для здоровья никаких: всегда был предельно осторожен, а индивидуальная чувствительность оказалась низкой. Микроволновка на хозяйстве есть, недорогая. Стоит в основном с вынутой вилкой; включается очень редко и нерегулярно, когда без нее никак невозможно.

Вот так и следует относиться к бытовым СВЧ печам: как к неизбежному, но иногда полезному злу. Вроде баллончика с дихлофосом или пропановой горелки – бывает, нужны и замены нет, но это не вещи для баловства и дилетантских экспериментов. И главное – не реже раза в полгода проверять микроволновку на качество экранирования и утечку СВЧ.

В США еще лет 80 тому назад поставили памятник жертвам автокатастроф с надписью: «8 000 000 американцев, погибших ни за цент». Но ведь ездим же. И уже не можем не ездить. Нужно только неукоснительно соблюдать правила безопасности, а они должны быть адекватны наличной обстановке и требованиям жизни.

Содержание

1. Простейшие
2. Сразу вверх
3. Теоретическая интермедия
4. Лампы
5. Как сделать трансформатор?
6. На микросхемах
7. УМЗЧ для сабвуфера
8. Усилитель для наушников
> Обсуждение

– Сосед запарил по батарее стучать. Сделал музыку громче, чтобы его не слышать.
(Из фольклора аудиофилов).

Эпиграф иронический, но аудиофил совсем не обязательно «больной на всю голову» с физиономией Джоша Эрнеста на брифинге по вопросам отношений с РФ, которого «прёт» оттого, что соседи «счастливы». Кто-то хочет слушать серьезную музыку дома как в зале. Качество аппаратуры для этого нужно такое, какое у любителей децибел громкости как таковых просто не помещается там, где у здравомыслящих людей ум, но у последних оный за разум заходит от цен на подходящие усилители (УМЗЧ, усилитель мощности звуковой частоты). А у кого-то попутно возникает желание приобщиться к полезным и увлекательным сферам деятельности – технике воспроизведения звука и вообще электронике. Которые в век цифровых технологий неразрывно связаны и могут стать высокодоходной и престижной профессией. Оптимальный во всех отношениях первый шаг в этом деле – сделать усилитель своими руками: именно УМЗЧ позволяет с начальной подготовкой на базе школьной физики на одном и том же столе пройти путь от простейших конструкций на полвечера (которые, тем не менее, неплохо «поют») до сложнейших агрегатов, через которые с удовольствием сыграет и хорошая рок-группа. Цель данной публикации – осветить первые этапы этого пути для начинающих и, возможно, сообщить кое-что новое опытным.

УМЗЧ мощностью 350 Вт

Простейшие

Итак, для начала попробуем сделать усилитель звука, который просто работает. Чтобы основательно вникнуть в звукотехнику, придется постепенно освоить довольно много теоретического материала и не забывать по мере продвижения обогащать багаж знаний. Но любая «умность» усваивается легче, когда видишь и щупаешь, как она работает «в железе». В этой статье далее тоже без теории не обойдется – в том, что нужно знать поначалу и что возможно пояснить без формул и графиков. А пока достаточно будет умения паять электропаяльником и пользоваться мультитестером.

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Слева на рис. – простейший УМЗЧ, «который просто работает». Его можно собрать как на германиевых, так и на кремниевых транзисторах.

Простейшие усилители звука

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

• Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
• Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
• Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
• Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
• В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
• Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
• Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Точка а, откуда снимается сигнал в нагрузку это т. наз. средняя точка усилителя. В УМЗЧ с однополярным питанием в ней выставляют половину его значения, а в УМЗЧ в двухполярным питанием – ноль относительно общего провода. Это называется регулировкой баланса усилителя. В однополярных УМЗЧ с емкостной развязкой нагрузки отключать ее на время наладки не обязательно, но лучше привыкать делать это рефлекторно: разбалансированный 2-полярный усилитель с подключенной нагрузкой способен сжечь свои же мощные и дорогие выходные транзисторы, а то и «новый, хороший» и очень дорогой мощный динамик.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

УМЗЧ на мощных полевых транзисторах

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Примечание: не надо строить мощные УМЗЧ на полевых транзисторах для импульсных источников питания, напр. компьютерных. При попытках «загнать» их в активный режим, необходимый для УМЗЧ, они или просто сгорают, или звук дают слабый, а по качеству «никакой». То же касается мощных высоковольтных биполярных транзисторов, напр. из строчной развертки старых телевизоров.

Сразу вверх

Если вы уже сделали первые шаги, то вполне естественным будет желание построить УМЗЧ класса Hi-Fi, не вдаваясь слишком глубоко в теоретические дебри. Для этого придется расширить приборный парк – нужен осциллограф, генератор звуковых частот (ГЗЧ) и милливольтметр переменного тока с возможностью измерения постоянной составляющей. Прототипом для повторения лучше взять УМЗЧ Е. Гумели, подробно описанный в «Радио» №1 за 1989 г. Для его постройки понадобится немного недорогих доступных компонент, но качество удовлетворяет весьма высоким требованиям: мощность до 60 Вт, полоса 20-20 000 Гц, неравномерность АЧХ 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений (КНИ) 0,01%, уровень собственных шумов –86 дБ. Однако наладить усилитель Гумели достаточно сложно; если вы с ним справитесь, можете браться за любой другой. Впрочем, кое-какие из известных ныне обстоятельств намного упрощают налаживание данного УМЗЧ, см. ниже. Имея в виду это и то, что в архивы «Радио» пробраться не всем удается, уместно будет повторить основные моменты.

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Чертежи печатных плат и указания по налаживанию простого высококачественного УМЗЧ

Этот УМЗЧ очень критичен к электропитанию, топологии монтажа и общей, поэтому налаживать его нужно в конструктивно законченном виде и только со штатным источником питания. При попытке запитать от стабилизированного ИП выходные транзисторы сгорают сразу. Поэтому на рис. даны чертежи оригинальных печатных плат и указания по наладке. К ним можно добавить что, во-первых, если при первом включении заметен «возбуд», с ним борются, меняя индуктивность L1. Во-вторых, выводы устанавливаемых на платы деталей должны быть не длиннее 10 мм. В-третьих, менять топологию монтажа крайне нежелательно, но, если очень надо, на стороне проводников обязательно должен быть рамочный экран (земляная петля, выделена цветом на рис.), а дорожки электропитания должны проходить вне ее.

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Налаживание данного УМЗЧ много упрощается, а риск столкнуться с «возбудом» в процессе пользования сводится к нулю, если:

• Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
• Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
• Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Производители и торговцы без зазрения совести подсовывают вместо бескислородной обычную электротехническую медь – отличить одну от другой на глаз невозможно. Однако есть сфера применения, где подделка не проходит однозначно: кабель витая пара для компьютерных сетей. Положить сетку с длинными сегментами «леварем», она или вовсе не запустится, или будет постоянно глючить. Дисперсия импульсов, понимаешь ли.

Автор, когда только еще пошли разговоры об аудиопроводах, понял, что, в принципе, это не пустая болтовня, тем более, что бескислородные провода к тому времени уже давно использовались в технике спецназначения, с которой он по роду деятельности был хорошо знаком. Взял тогда и заменил штатный шнур своих наушников ТДС-7 самодельным из «витухи» с гибкими многожильными проводами. Звук, на слух, стабильно улучшился для сквозных аналоговых треков, т.е. на пути от студийного микрофона до диска нигде не подвергавшихся оцифровке. Особенно ярко зазвучали записи на виниле, сделанные по технологии DMM (Direct Meta lMastering, непосредственное нанесение металла). После этого межблочный монтаж всего домашнего аудио был переделан на «витушный». Тогда улучшение звучания стали отмечать и совершенно случайные люди, к музыке равнодушные и заранее не предуведомленные.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

К сожалению, гибкая «витуха» скоро исчезла из продажи – плохо держалась в обжимаемых разъемах. Однако, к сведению читателей, только из бескислородной меди делается гибкий «военный» провод МГТФ и МГТФЭ (экранированный). Подделка невозможна, т.к. на обычной меди ленточная фторопластовая изоляция довольно быстро расползается. МГТФ сейчас есть в широкой продаже и стоит много дешевле фирменных, с гарантией, аудиопроводов. Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками. Есть также и бескислородные обмоточные провода, см. далее.

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

1. Полосе воспроизводимых частот.
2. Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
3. Уровню собственных шумов в дБ.
4. Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
5. Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1<I2, P будет отрицательным. Полезно запомнить – P=3дБ соотв. численному отношению в 1,41 раза, P=6дБ – в 2 раза, P=12дБ – в 4 раза, P=20дБ в 10 раз, P=40дБ в 100 раз и P=60дБ в 1000 раз.

Все тонкости и нюансы Hi-Fi нужно знать, занимаясь проектированием и постройкой АС, а что касается самодельного Hi-Fi УМЗЧ для дома, то, прежде чем переходить к таким, нужно четко уяснить себе требования к их мощности, необходимой для озвучивания данного помещения, динамическому диапазону (динамике), уровню собственных шумов и КНИ. Добиться от УМЗЧ полосы частот 20-20 000 Гц с завалом на краях по 3 дБ и неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ на современной элементной базе не составляет больших сложностей.

Громкость

Мощность УМЗЧ не самоцель, она должна обеспечивать оптимальную громкость воспроизведения звука в данном помещении. Определить ее можно по кривым равной громкости, см. рис. Естественных шумов в жилых помещениях тише 20 дБ не бывает; 20 дБ это лесная глушь в полный штиль. Уровень громкости в 20 дБ относительно порога слышимости это порог внятности – шепот разобрать еще можно, но музыка воспринимается только как факт ее наличия. Опытный музыкант может определить, какой инструмент играет, но что именно – нет.

Кривые равной громкости

40 дБ – нормальный шум хорошо изолированной городской квартиры в тихом районе или загородного дома – представляет порог разборчивости. Музыку от порога внятности до порога разборчивости можно слушать при наличии глубокой коррекции АЧХ, прежде всего по басам. Для этого в современные УМЗЧ вводят функцию MUTE (приглушка, мутирование, не мутация!), включающую соотв. корректирующие цепи в УМЗЧ.

90 дБ – уровень громкости симфонического оркестра в очень хорошем концертном зале. 110 дБ может выдать оркестр расширенного состава в зале с уникальной акустикой, каких в мире не более 10, это порог восприятия: звуки громче воспринимаются еще как различимый по смыслу с усилием воли, но уже раздражающий шум. Зона громкости в жилых помещениях 20-110 дБ составляет зону полной слышимости, а 40-90 дБ – зону наилучшей слышимости, в которой неподготовленные и неискушенные слушатели вполне воспринимают смысл звука. Если, конечно, он в нем есть.

Мощность

Расчет мощности аппаратуры по заданной громкости в зоне прослушивания едва ли не основная и самая трудная задача электроакустики. Для себя в условиях лучше идти от акустических систем (АС): рассчитать их мощность по упрощенной методике, и принять номинальную (долговременную) мощность УМЗЧ равной пиковой (музыкальной) АС. В таком случае УМЗЧ не добавит заметно своих искажений к таковым АС, они и так основной источник нелинейности в звуковом тракте. Но и делать УМЗЧ слишком мощным не следует: в таком случае уровень его собственных шумов может оказаться выше порога слышимости, т.к. считается он от уровня напряжения выходного сигнала на максимальной мощности. Если считать совсем уж просто, то для комнаты обычной квартиры или дома и АС с нормальной характеристической чувствительностью (звуковой отдачей) можно принять след. значения оптимальной мощности УМЗЧ:

• До 8 кв. м – 15-20 Вт.
• 8-12 кв. м – 20-30 Вт.
• 12-26 кв. м – 30-50 Вт.
• 26-50 кв. м – 50-60 Вт.
• 50-70 кв. м – 60-100 Вт.
• 70-100 кв. м – 100-150 Вт.
• 100-120 кв. м – 150-200 Вт.
• Более 120 кв. м – определяется расчетом по данным акустических измерений на месте.

Динамика

Динамический диапазон УМЗЧ определяется по кривым равной громкости и пороговым значениям для разных степеней восприятия:

1. Симфоническая музыка и джаз с симфоническим сопровождением – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) идеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) приемлемо. Звук с динамикой 80-85 дБ в городской квартире не отличит от идеального никакой эксперт.
2. Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
3. Попса любого рода и саундтреки к фильмам – 66 дБ за глаза хватит, т.к. данные опусы уже при записи сжимаются по уровням до 66 дБ и даже до 40 дБ, чтобы можно было слушать на чем угодно.

Динамический диапазон УМЗЧ, правильно выбранного для данного помещения, считают равным его уровню собственных шумов, взятому со знаком +, это т. наз. отношение сигнал/шум.

КНИ

Нелинейные искажения (НИ) УМЗЧ это составляющие спектра выходного сигнала, которых не было во входном. Теоретически НИ лучше всего «затолкать» под уровень собственных шумов, но технически это очень трудно реализуемо. На практике берут в расчет т. наз. эффект маскировки: на уровнях громкости ниже прим. 30 дБ диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот сужается, как и способность различать звуки по частоте. Музыканты слышат ноты, но оценить тембр звука затрудняются. У людей без музыкального слуха эффект маскировки наблюдается уже на 45-40 дБ громкости. Поэтому УМЗЧ с КНИ 0,1% (–60 дБ от уровня громкости в 110 дБ) оценит как Hi-Fi рядовой слушатель, а с КНИ 0,01% (–80 дБ) можно считать не искажающим звук.

Лампы

Последнее утверждение, возможно, вызовет неприятие, вплоть до яростного, у адептов ламповой схемотехники: мол, настоящий звук дают только лампы, причем не просто какие-то, а отдельные типы октальных. Успокойтесь, господа – особенный ламповый звук не фикция. Причина – принципиально различные спектры искажений у электронных ламп и транзисторов. Которые, в свою очередь, обусловлены тем, что в лампе поток электронов движется в вакууме и квантовые эффекты в ней не проявляются. Транзистор же прибор квантовый, там неосновные носители заряда (электроны и дырки) движутся в кристалле, что без квантовых эффектов вообще невозможно. Поэтому спектр ламповых искажений короткий и чистый: в нем четко прослеживаются только гармоники до 3-й – 4-й, а комбинационных составляющих (сумм и разностей частот входного сигнала и их гармоник) очень мало. Поэтому во времена вакуумной схемотехники КНИ называли коэффициентом гармоник (КГ). У транзисторов же спектр искажений (если они измеримы, оговорка случайная, см. ниже) прослеживается вплоть до 15-й и более высоких компонент, и комбинационных частот в нем хоть отбавляй.

На первых порах твердотельной электроники конструкторы транзисторных УМЗЧ брали для них привычный «ламповый» КНИ в 1-2%; звук с ламповым спектром искажений такой величины рядовыми слушателями воспринимается как чистый. Между прочим, и самого понятия Hi-Fiтогда еще не было. Оказалось – звучат тускло и глухо. В процессе развития транзисторной техники и выработалось понимание, что такое Hi-Fi и что для него нужно.

В настоящее время болезни роста транзисторной техники успешно преодолены и побочные частоты на выходе хорошего УМЗЧ с трудом улавливаются специальными методами измерений. А ламповую схемотехнику можно считать перешедшей в разряд искусства. Его основа может быть любой, почему же электронике туда нельзя? Тут уместна будет аналогия с фотографией. Никто не сможет отрицать, что современная цифрозеркалка дает картинку неизмеримо более четкую, подробную, глубокую по диапазону яркостей и цвета, чем фанерный ящичек с гармошкой. Но кто-то крутейшим Никоном «клацает фотки» типа «это мой жирный кошак нажрался как гад и дрыхнет раскинув лапы», а кто-то Сменой-8М на свемовскую ч/б пленку делает снимок, перед которым на престижной выставке толпится народ.

Примечание: и еще раз успокойтесь – не все так плохо. На сегодня у ламповых УМЗЧ малой мощности осталось по крайней мере одно применение, и не последней важности, для которого они технически необходимы.

Опытный стенд

Многие любители аудио, едва научившись паять, тут же «уходят в лампы». Это ни в коем случае не заслуживает порицания, наоборот. Интерес к истокам всегда оправдан и полезен, а электроника стала таковой на лампах. Первые ЭВМ были ламповыми, и бортовая электронная аппаратура первых космических аппаратов была тоже ламповой: транзисторы тогда уже были, но не выдерживали внеземной радиации. Между прочим, тогда под строжайшим секретом создавались и ламповые… микросхемы! На микролампах с холодным катодом. Единственное известное упоминание о них в открытых источниках есть в редкой книге Митрофанова и Пикерсгиля «Современные приемно-усилительные лампы».

Ламповый УМЗЧ с возможностью переключения режимов выходного каскада

Но хватит лирики, к делу. Для любителей повозиться с лампами на рис. – схема стендового лампового УМЗЧ, предназначенного именно для экспериментов: SA1 переключается режим работы выходной лампы, а SA2 – напряжение питания. Схема хорошо известна в РФ, небольшая доработка коснулась только выходного трансформатора: теперь можно не только «гонять» в разных режимах родную 6П7С, но и подбирать для других ламп коэффициент включения экранной сетки в ульралинейном режиме; для подавляющего большинства выходных пентодов и лучевых тетродов он или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Об изготовлении выходного трансформатора см. ниже.

Гитаристам и рокерам

Это тот самый случай, когда без ламп не обойтись. Как известно, электрогитара стала полноценным солирующим инструментом после того, как предварительно усиленный сигнал со звукоснимателя стали пропускать через специальную приставку – фьюзер – преднамеренно искажающую его спектр. Без этого звук струны был слишком резким и коротким, т.к. электромагнитный звукосниматель реагирует только на моды ее механических колебаний в плоскости деки инструмента.

Вскоре выявилось неприятное обстоятельство: звучание электрогитары с фьюзером обретает полную силу и яркость только на больших громкостях. Особенно это проявляется для гитар со звукоснимателем типа хамбакер, дающим самый «злой» звук. А как быть начинающему, вынужденному репетировать дома? Не идти же в зал выступать, не зная точно, как там зазвучит инструмент. И просто любителям рока хочется слушать любимые вещи в полном соку, а рокеры народ в общем-то приличный и неконфликтный. По крайней мере те, кого интересует именно рок-музыка, а не антураж с эпатажем.

Так вот, оказалось, что роковый звук появляется на уровнях громкости, приемлемых для жилых помещений, если УМЗЧ ламповый. Причина – специфическое взаимодействие спектра сигнала с фьюзера с чистым и коротким спектром ламповых гармоник. Тут снова уместна аналогия: ч/б фото может быть намного выразительнее цветного, т.к. оставляет для просмотра только контур и свет.

Тем, кому ламповый усилитель нужен не для экспериментов, а в силу технической необходимости, долго осваивать тонкости ламповой электроники недосуг, они другим увлечены. УМЗЧ в таком случае лучше делать бестрансформаторный. Точнее – с однотактным согласующим выходным трансформатором, работающим без постоянного подмагничивания. Такой подход намного упрощает и ускоряет изготовление самого сложного и ответственного узла лампового УМЗЧ.

“Бестрансформаторный” ламповый выходной каскад УМЗЧ и предварительные усилители к нему

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ, а слева – варианты предварительного усилителя для него. Вверху – с регулятором тембра по классической схеме Баксандала, обеспечивающей достаточно глубокую регулировку, но вносящей небольшие фазовые искажения в сигнал, что может быть существенно при работе УМЗЧ на 2-полосную АС. Внизу – предусилитель с регулировкой тембра попроще, не искажающей сигнал.

Но вернемся к «оконечнику». В ряде зарубежных источников данная схема считается откровением, однако идентичная ей, за исключением емкости электролитических конденсаторов, обнаруживается в советском «Справочнике радиолюбителя» 1966 г. Толстенная книжища на 1060 страниц. Не было тогда интернета и баз данных на дисках.

Описание бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ

Усовершенствованный бестрансформаторный выходной каскад лампового УМЗЧ

Там же, справа на рис., коротко, но ясно описаны недостатки этой схемы. Усовершенствованная, из того же источника, дана на след. рис. справа. В ней экранная сетка Л2 запитана от средней точки анодного выпрямителя (анодная обмотка силового трансформатора симметричная), а экранная сетка Л1 через нагрузку. Если вместо высокоомных динамиков включить согласующий трансформатор с обычным динамиков, как в пред. схеме, выходная мощность составить ок. 12 Вт, т.к. активное сопротивление первичной обмотки трансформатора много меньше 800 Ом. КНИ этого оконечного каскада с трансформаторным выходом – прим. 0,5%

Как сделать трансформатор?

Главные враги качества мощного сигнального НЧ (звукового) трансформатора – магнитное поле рассеяния, силовые линии которого замыкаются, обходя магнитопровод (сердечник), вихревые токи в магнитопроводе (токи Фуко) и, в меньшей степени – магнитострикция в сердечнике. Из-за этого явления небрежно собранный трансформатор «поет», гудит или пищит. С токами Фуко борются, уменьшая толщину пластин магнитопровода и дополнительно изолируя их лаком при сборке. Для выходных трансформаторов оптимальная толщина пластин – 0,15 мм, максимально допустимая – 0,25 мм. Брать для выходного трансформатора пластины тоньше не следует: коэффициент заполнения керна (центрального стержня магнитопровода) сталью упадет, сечение магнитопровода для получения заданной мощности придется увеличить, отчего искажения и потери в нем только возрастут.

В сердечнике звукового трансформатора, работающего с постоянным подмагничиванием (напр., анодным током однотактного выходного каскада) должен быть небольшой (определяется расчетом) немагнитный зазор. Наличие немагнитного зазора, с одной стороны, уменьшает искажения сигнала от постоянного подмагничивания; с другой – в магнитопроводе обычного типа увеличивает поле рассеяния и требует сердечника большего сечения. Поэтому немагнитный зазор нужно рассчитывать на оптимум и выполнять как можно точнее.

Выходные трансформаторы двухтактных оконечных каскадов наматываются по специальным схемам, чтобы уменьшить паразитную (через поле рассеяния, не через сердечник) магнитную связь между секциями анодной обмотки. Связь через поле рассеяния – специфический для «двухтактников» и весьма сильный фактор, ухудшающий звук. Схемы намотки выходных трансформаторов ультралинейных 2-тактных выходных каскадов весьма сложны.

Для трансформаторов, работающих с подмагничиванием, оптимальный тип сердечника – из пластин Шп (просеченных), поз. 1 на рис. В них немагнитный зазор образуется при просечке керна и потому стабилен; его величина указывается в паспорте на пластины или замеряется набором щупов. Поле рассеяния минимально, т.к. боковые ветви, через которые замыкается магнитный поток, цельные. Из пластин Шп часто собирают и сердечники трансформаторов без подмагничивания, т.к. пластины Шп делают из высококачественной трансформаторной стали. В таком случае сердечник собирают вперекрышку (пластины кладут просечкой то в одну, то в другую сторону), а его сечение увеличивают на 10% против расчетного.

Магнитопроводы и каркас обмоток звуковых трансформаторов

Трансформаторы без подмагничивания лучше мотать на сердечниках УШ (уменьшенной высоты с уширенными окнами), поз. 2. В них уменьшение поля рассеяния достигается за счет уменьшения длины магнитного пути. Поскольку пластины УШ доступнее Шп, из них часто набирают и сердечники трансформаторов с подмагничиванием. Тогда сборку сердечника ведут внакрой: собирают пакет из Ш-пластин, кладут полоску непроводящего немагнитного материала толщиной в величину немагнитного зазора, накрывают ярмом из пакета перемычек и стягивают все вместе обоймой.

Примечание: «звуковые» сигнальные магнитопроводы типа ШЛМ для выходных трансформаторов высококачественных ламповых усилителей мало пригодны, у них большое поле рассеяния.

На поз. 3 дана схема размеров сердечника для расчета трансформатора, на поз. 4 конструкция каркаса обмоток, а на поз. 5 – выкройки его деталей. Что до трансформатора для «бестрансформаторного» выходного каскада, то его лучше делать на ШЛМме вперекрышку, т.к. подмагничивание ничтожно мало (ток подмагничивания равен току экранной сетки). Главная задача тут – сделать обмотки как можно компактнее с целью уменьшения поля рассеяния; их активное сопротивление все равно получится много меньше 800 Ом. Чем больше свободного места останется в окнах, тем лучше получился трансформатор. Поэтому обмотки мотают виток к витку (если нет намоточного станка, это маета ужасная) из как можно более тонкого провода, коэффициент укладки анодной обмотки для механического расчета трансформатора берут 0,6. Обмоточный провод – марок ПЭТВ или ПЭММ, у них жила бескислородная. ПЭТВ-2 или ПЭММ-2 брать не надо, у них от двойной лакировки увеличенный наружный диаметр и поле рассеяния будет больше. Первичную обмотку мотают первой, т.к. именно ее поле рассеяния больше всего влияет на звук.

Самодельный выходной трансформатор звуковой частоты

Железо для этого трансформатора нужно искать с отверстиями в углах пластин и стяжными скобами (см. рис. справа), т.к. «для полного счастья» сборка магнитопровода производится в след. порядке (разумеется, обмотки с выводами и наружной изоляцией должны быть уже на каркасе):

1. Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
2. Пластины с перемычками быстро покрывают лаком с одной стороны и как можно быстрее, не придавливая сильно, вкладывают в каркас. Первую пластину кладут лакированной стороной внутрь, следующую – нелакированной стороной к лакированной первой и т.д;
3. Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
4. Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
5. Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
6. Снова туго стягивают сердечник и сушат на батарее и т.п. 3-5 суток.

Собранный по такой технологии сердечник имеет очень хорошие изоляцию пластин и заполнение сталью. Потерь на магнитострикцию вообще не обнаруживается. Но учтите – для сердечников их пермаллоя данная методика неприменима, т.к. от сильных механических воздействий магнитные свойства пермаллоя необратимо ухудшаются!

На микросхемах

УМЗЧ на интегральных микросхемах (ИМС) делают чаще всего те, кого устраивает качество звука до среднего Hi-Fi, но более привлекает дешевизна, быстрота, простота сборки и полное отсутствие каких-либо наладочных процедур, требующих специальных знаний. Попросту, усилитель на микросхемах – оптимальный вариант для «чайников». Классика жанра здесь – УМЗЧ на ИМС TDA2004, стоящей на серии, дай бог памяти, уже лет 20, слева на рис. Мощность – до 12 Вт на канал, напряжение питания – 3-18 В однополярное. Площадь радиатора – от 200 кв. см. для максимальной мощности. Достоинство – способность работать на очень низкоомную, до 1,6 Ом, нагрузку, что позволяет снимать полную мощность при питании от бортовой сети 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовом питании, напр., на мотоцикле. Однако выход TDA2004 в классе В некомплементарный (на транзисторах одинаковой проводимости), поэтому звучок точно не Hi-Fi: КНИ 1%, динамика 45 дБ.

Звуковые усилители на микросхемах TDA

Более современная TDA7261 звук дает не лучше, но мощнее, до 25 Вт, т.к. верхний предел напряжения питания увеличен до 25 В. Нижний, 4,5 В, все еще позволяет запитываться от 6 В бортсети, т.е. TDA7261 можно запускать практически от всех бортсетей, кроме самолетной 27 В. С помощью навесных компонент (обвязки, справа на рис.) TDA7261 может работать в режиме мутирования и с функцией St-By (Stand By, ждать), переводящей УМЗЧ в режим минимального энергопотребления при отсутствии входного сигнала в течение определенного времени. Удобства стоят денег, поэтому для стерео нужна будет пара TDA7261 с радиаторами от 250 кв. см. для каждой.

Примечание: если вас чем-то привлекают усилители с функцией St-By, учтите – ждать от них динамики шире 66 дБ не стоит.

«Сверхэкономична» по питанию TDA7482, слева на рис., работающая в т. наз. классе D. Такие УМЗЧ иногда называют цифровыми усилителями, что неверно. Для настоящей оцифровки с аналогового сигнала снимают отсчеты уровня с частотой квантования, не мене чем вдвое большей наивысшей из воспроизводимых частот, величина каждого отсчета записывается помехоустойчивым кодом и сохраняется для дальнейшего использования. УМЗЧ класса D – импульсные. В них аналог непосредственно преобразуется в последовательность широтно-модулированных импульсов (ШИМ) высокой частоты, которая и подается на динамик через фильтр низких частот (ФНЧ).

Импульсные звуковые усилители класса D на микросхемах

Звук класса D с Hi-Fi не имеет ничего общего: КНИ в 2% и динамика в 55 дБ для УМЗЧ класса D считаются очень хорошими показателями. И TDA7482 здесь, надо сказать, выбор не оптимальный: другие фирмы, специализирующиеся на классе D, выпускают ИМС УМЗЧ дешевле и требующие меньшей обвязки, напр., D-УМЗЧ серии Paxx, справа на рис.

Из TDAшек следует отметить 4-канальную TDA7385, см. рис., на которой можно собрать хороший усилитель для колонок до среднего Hi-Fi включительно, с разделением частот на 2 полосы или для системы с сабвуфером. Расфильтровка НЧ и СЧ-ВЧ в том и другом случае делается по входу на слабом сигнале, что упрощает конструкцию фильтров и позволяет глубже разделить полосы. А если акустика сабвуферная, то 2 канала TDA7385 можно выделить под суб-УНЧ мостовой схемы (см. ниже), а остальные 2 задействовать для СЧ-ВЧ.

4-канальный УМЗЧ на микросхеме

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, что можно перевести как «подбасовик» или, дословно, «подгавкиватель» воспроизводит частоты до 150-200 Гц, в этом диапазоне человеческие уши практически не способны определить направление на источник звука. В АС с сабвуфером «подбасовый» динамик ставят в отельное акустическое оформление, это и есть сабвуфер как таковой. Сабвуфер размещают, в принципе, как удобнее, а стереоэффект обеспечивается отдельными СЧ-ВЧ каналами со своими малогабаритными АС, к акустическому оформлению которых особо серьезных требований не предъявляется. Знатоки сходятся на том, что стерео лучше все же слушать с полным разделением каналов, но сабвуферные системы существенно экономят средства или труд на басовый тракт и облегчают размещение акустики в малогабаритных помещениях, почему и пользуются популярностью у потребителей с обычным слухом и не особо взыскательных.

«Просачивание» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а из него в воздух, сильно портит стерео, но, если резко «обрубить» подбасы, что, кстати, очень сложно и дорого, то возникнет очень неприятный на слух эффект перескока звука. Поэтому расфильтровка каналов в сабвуферных системах производится дважды. На входе электрическими фильтрами выделяются СЧ-ВЧ с басовыми «хвостиками», не перегружающими СЧ-ВЧ тракт, но обеспечивающими плавный переход на подбас. Басы с СЧ «хвостиками» объединяются и подаются на отдельный УМЗЧ для сабвуфера. Дофильтровываются СЧ, чтобы не портилось стерео, в сабвуфере уже акустически: подбасовый динамик, ставят, напр., в перегородку между резонаторными камерами сабвуфера, не выпускающими СЧ наружу, см. справа на рис.

Усилитель и акустика для сабвуфера

К УМЗЧ для сабвуфера предъявляется ряд специфических требований, из которых «чайники» главным считают возможно большую мощность. Это совершенно неправильно, если, скажем, расчет акустики под комнату дал для одной колонки пиковую мощность W, то мощность сабвуфера нужна 0,8(2W) или 1,6W. Напр., если для комнаты подходят АС S-30, то сабвуфер нужен 1,6х30=48 Вт.

Гораздо важнее обеспечить отсутствие фазовых и переходных искажений: пойдут они – перескок звука обязательно будет. Что касается КНИ, то он допустим до 1% Собственные искажения басов такого уровня не слышны (см. кривые равной громкости), а «хвосты» их спектра в лучше всего слышимой СЧ области не выберутся из сабвуфера наружу.

Во избежание фазовых и переходных искажений усилитель для сабвуфера строят по т. наз. мостовой схеме: выходы 2-х идентичных УМЗЧ включают встречно через динамик; сигналы на входы подаются в противофазе. Отсутствие фазовых и переходных искажений в мостовой схеме обусловлено полной электрической симметрией путей выходного сигнала. Идентичность усилителей, образующих плечи моста, обеспечивается применением спаренных УМЗЧ на ИМС, выполненных на одном кристалле; это, пожалуй, единственный случай, когда усилитель на микросхемах лучше дискретного.

Примечание: мощность мостового УМЗЧ не удваивается, как думают некоторые, она определяется напряжением питания.

Пример схемы мостового УМЗЧ для сабвуфера в комнату до 20 кв. м (без входных фильтров) на ИМС TDA2030 дан на рис. слева. Дополнительная отфильтровка СЧ осуществляется цепями R5C3 и R’5C’3. Площадь радиатора TDA2030 – от 400 кв. см. У мостовых УМЗЧ с открытым выходом есть неприятная особенность: при разбалансе моста в токе нагрузки появляется постоянная составляющая, способная вывести из строя динамик, а схемы защиты на подбасах часто глючат, отключая динамик, когда не надо. Поэтому лучше защитить дорогую НЧ головку «дубово», неполярными батареями электролитических конденсаторов (выделено цветом, а схема одной батареи дана на врезке.

Немного об акустике

Акустическое оформление сабвуфера – особая тема, но раз уж здесь дан чертеж, то нужны и пояснения. Материал корпуса – МДФ 24 мм. Трубы резонаторов – из достаточно прочного не звенящего пластика, напр., полиэтилена. Внутренний диаметр труб – 60 мм, выступы внутрь 113 мм в большой камере и 61 в малой. Под конкретную головку громкоговорителя сабвуфер придется перенастроить по наилучшему басу и, одновременно, по наименьшему влиянию на стереоэффект. Для настройки трубы берут заведомо большей длины и, задвигая-выдвигая, добиваются требуемого звучания. Выступы труб наружу на звук не влияют, их потом отрезают. Настройка труб взаимозависима, так что повозиться придется.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников делают своими руками чаще всего по 2-м причинам. Первая – для слушания «на ходу», т.е. вне дома, когда мощности аудиовыхода плеера или смартфона не хватает для раскачки «пуговок» или «лопухов». Вторая – для высококлассных домашних наушников. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до 70-75 дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает 100 дБ. Усилитель с такой динамикой стоит дороже некоторых автомобилей, а его мощность будет от 200 Вт в канале, что для обычной квартиры слишком много: прослушивание на сильно заниженной против номинальной мощности портит звук, см. выше. Поэтому имеет смысл сделать маломощный, но с хорошей динамикой отдельный усилитель именно для наушников: цены на бытовые УМЗЧ с таким довеском завышены явно несуразно.

Усилители для наушников на транзисторах и микросхемах

Схема простейшего усилителя для наушников на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук – разве что для китайских «пуговок», работает в классе B. Экономичностью тоже не отличается – 13-мм литиевых батареек хватает на 3-4 часа при полной громкости. На поз. 2 – TDAшная классика для наушников «на ход». Звук, впрочем, дает вполне приличный, до среднего Hi-Fi смотря по параметрам оцифровки трека. Любительским усовершенствованиям обвязки TDA7050 несть числа, но перехода звука на следующий уровень классности пока не добился никто: сама «микруха» не позволяет. TDA7057 (поз. 3) просто функциональнее, можно подключать регулятор громкости на обычном, не сдвоенном, потенциометре.

УМЗЧ для наушников на TDA7350 (поз. 4) рассчитан уже на раскачку хорошей индивидуальной акустики. Именно на этой ИМС собраны усилители для наушников в большинстве бытовых УМЗЧ среднего и высокого класса. УМЗЧ для наушников на KA2206B (поз. 5) считается уже профессиональным: его максимальной мощности в 2,3 Вт хватает и для раскачки таких серьезных изодинамических «лопухов», как ТДС-7 и ТДС-15.

На закуску

В заключение – полнейшая экзотика, усилитель для наушников… на лампах, см. рис., причем всего один канал, для другого нужны еще такие же раритеты. Хотя в этом усилителе реализованы едва ли не все ламповые ритуалы (кроме, пожалуй фиксированного смещения от батареек), он не только и не столько дань любезности вакуумным аудиофилам: при прослушивании на ТДС-7 через этот усилитель сквозного аналога звук, по сравнению с KA2206B, заметно улучшается.

Ламповый усилитель для наушников

Содержание

1. Колонка или АС?
2. Акустика и электроника
3. Что такое хайфай
4. Динамики
5. Акустика
6. Видео: простая колонка из ламината для телефона своими руками
> Обсуждение

Сделать звуковые колонки своими руками – с этого у многих начинается увлечение сложным, но очень интересным делом – техникой звуковоспроизведения. Начальным побуждением часто становятся экономические соображения: цены на брендовую электроакустику завышены не чрезмерно – безобразно нагло. Если уж заклятые аудиофилы, не скупящиеся на раритетные радиолампы для усилителей и плоский серебряный провод для намотки звуковых трансформаторов, сетуют на форумах, что цены на акустику и динамики для нее систематически вздуваются, то проблема действительно серьезна. Желаете колонки для дома по 1 млн. руб. пара? Извольте, найдутся и подороже. Поэтому материалы данной статьи рассчитаны в первую очередь для самых-самых начинающих: им нужно быстро, просто и недорого убедиться, что творение рук своих, на все для которого ушло средств в десятки раз меньше, чем на «крутой» бренд, может «петь» не хуже или по крайней мере сравнимо. Но, возможно, кое-что из изложенного окажется откровением и для мэтров любительской электроакустики – если будет удостоено прочтением оными.

Акустические системы промышленного и любительского изготовления и динамики для них

Колонка или АС?

Звуковая колонка (КЗ, колонка звуковая) это один из видов акустического оформления электродинамических головок громкоговорителей (ГГ, динамиков), предназначенный для технико-информационного озвучивания больших общественных помещений. Вообще же акустическая система (АС) состоит из первичного излучателя звука (ИЗ) и его акустического оформления, обеспечивающего требуемое качество звучания. Домашние АС по большей части с виду похожи на звуковые колонки, поэтому их так и прозвали. Электроакустические системы (ЭАС) имеют в своем составе также электрическую часть: провода, клеммы, разделительные фильтры, встроенные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ, в активных АС), вычислительные устройства (в АС с цифровой расфильтровкой каналов) и др. Акустическое оформление бытовых АС размещается как правило в корпусе, отчего они и выглядят более-менее вытянутыми вверх колоннами.

Акустика и электроника

Акустика идеальной АС возбуждается во всем диапазоне слышимых частот 20-20 000 Гц одним широкополосным первичным ИЗ. Электроакустика медленно, но уверенно идет к идеалу, однако лучшие результаты показывают пока еще АС с разделением частот на каналы (полосы) НЧ (20-300 Гц, низкие частоты, басы), СЧ (300-5000 Гц, средние) и ВЧ (5000-20 000 Гц, высокие, верха) или НЧ-СЧ и ВЧ. Первые, естественно, называются 3-х полосным, а вторые – 2-х полосными. Начинать осваиваться в электроакустике лучше всего с 2-полосных АС: они позволяют в домашних условиях без излишних затрат и сложностей получить звук качества до высокого Hi-Fi (см. ниже) включительно. Звуковой сигнал от УМЗЧ или, в активных АС, маломощный от первичного источника (плеера, звуковой карты компьютера, тюнера и т.п.) распределяется по частотным каналам разделительными фильтрами; это называется расфильтровкой каналов, как сами разделительные фильтры.

Далее в статье рассматривается преимущественно, как сделать колонки, обеспечивающие хорошую акустику. Электронная часть электроакустики – предмет особого серьезного обсуждения, и не одного. Здесь нужно заметить только, что, во-первых, поначалу не нужно браться за близкую к идеальной, но сложную и дорогую цифровую расфильтровку, а применить пассивную на индуктивно-емкостных фильтрах. Для 2-полосной АС нужна всего одна вилка разделительных фильтров низких и высоких частот (ФНЧ/ФВЧ).

Для расчета разделительных лестничных фильтров АС есть специальные программы, напр. JBL Speaker Shop. Однако в домашних условиях индивидуальная настройка каждой вилки под конкретный экземпляры динамиков, во-первых, не бьет по производственным расходам в серийном производстве. Во-вторых, замена ГГ в АС требуется только в исключительных случаях. Значит, к расфильтровке частотных каналов АС можно подойти нетрадиционно:

1. Частоту раздела НЧ-СЧ м ВЧ принимают не ниже 6 кГц, иначе не получится достаточно равномерной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) всей АС в области СЧ, что очень плохо, см. далее. К тому же, при высокой частоте раздела фильтр получается недорогим и компактным;
2. Прототипами для расчета фильтра берут звенья и полузвенья фильтров типа K, т.к. их фазочастотные характеристики (ФЧХ) абсолютно линейны. Без соблюдения этого условия АЧХ в области частоты раздела получится существенно неравномерной и в звучании появятся призвуки;
3. Для получения исходных к расчету данных нужно измерить импеданс (полное электрическое сопротивление) НЧ-СЧ и ВЧ ГГ на частоте раздела. Указанные в паспорте ГГ 4 или 8 Ом – их активное сопротивление на постоянном токе, а импеданс на частоте раздела будет больше. Измеряется импеданс достаточно просто: ГГ подключают к генератору звуковых частот (ГЗЧ), настроенному на частоту раздела, с выходом не слабее 10 В на нагрузку в 600 Ом через резистор заведомо большого сопротивления, напр. 1 кОм. Можно воспользоваться маломощным ГЗЧ и УМЗЧ высокой верности. Импеданс определяется по отношению напряжений звуковой частоты (ЗЧ) на резисторе и ГГ;
4. Импеданс НЧ-СЧ звена (ГГ, головки) принимают за характеристическое сопротивление ?н фильтра низких частот (ФНЧ), а импеданс ВЧ головки – за ?в фильтра высоких частот (ФВЧ). То, что они разные – ну и шут с ними, выходное сопротивление УМЗЧ, «раскачивающего» АС, пренебрежимо мало по сравнению с тем и тем;
5. Со стороны УМЗЧ ставят звенья ФНЧ и ФВЧ отражающего типа, чтобы не перегружать усилитель и не отбирать мощность у сопряженного канала АС. К ГГ обращают, наоборот, поглощающие звенья, что отдача от фильтра не давала призвуков. Таким образом, ФНЧ и ФВЧ АС будут иметь не менее звена с полузвеном;
6. Затухание ФНЧ и ФВЧ на частоте раздела берут равным 3 дБ (в 1,41 раза), т.к. крутизна скатов K-фильтров невелика и равномерна. Не 6 дБ, как может показаться, т.к. фильтры рассчитываются по напряжению, а подводимая к ГГ мощность зависит от него по квадрату;
7. Наладка фильтра сводится к «приглушению» слишком громкого канала. Измеряют громкости каналов на частоте раздела с помощью компьютерного микрофона, отключая поочередно ВЧ и НЧ-СЧ. Степень «глушения» определяется как корень квадратный из отношения громкости каналов;
8. Избыточную громкость канала убирают парой резисторов: гасящий на доли или единицы Ом включают последовательно с ГГ, а параллельно им обоим – выравнивающий большего сопротивления, чтобы импеданс ГГ с резисторами остался неизменным.

Пояснения к методике

У технически сведущего читателя может возникнуть вопрос: так у вас что же, фильтр на комплексную нагрузку работает? Да, и в данном случае – ничего страшного. ФЧХ K-фильтров линейна, как сказано, а Hi-Fi УМЗЧ практически идеальный источник напряжения: его выходное сопротивление Rвых – единицы и десятки мОм. При таких условиях «отражёнка» от реактанса ГГ частично затухнет в выходном поглощающем звене/полузвене фильтра, но большей частью просочится обратно на выход УМЗЧ, где и сгинет без следа. В сопряженный канал фактически ничего не пройдет, т.к. ? его фильтра многократно больше Rвых. Тут одна опасность: если импеданс ГГ и ? разные, то в цепи выход фильтра – ГГ начнется циркуляция мощности, отчего басы станут тусклыми, «плоскими», атаки на СЧ затянутыми, а верха – резкими, с подсвистом. Поэтому подгонять импеданс ГГ и ? нужно точно, а в случае замены ГГ канал придется настраивать заново.

Примечание: не пытайтесь расфильтровывать активные АС аналоговыми активными фильтрами на операционных усилителях (ОУ). Добиться линейности их фазовых характеристик в широком диапазоне частот невозможно, поэтому, напр., аналоговые активные фильтры так и не прижились толком в технике электросвязи.

Что такое хайфай

Hi-Fi, как известно, сокращение от High Fidelity – высокая верность (воспроизведения звука). Понятие Hi-Fi изначально принималось как расплывчатое и не подлежащее стандартизации, но постепенно выработалось неформальное деление его на классы; цифрами в списке обозначены соответственно диапазон воспроизводимых частот (рабочий диапазон), максимально допустимый коэффициент нелинейных искажений (КНИ) на номинальной мощности (см. далее), минимально допустимый динамический диапазон относительно собственных шумов помещения (динамика, отношение максимальной громкости к минимальной), максимально допустимые неравномерность АЧХ на СЧ и ее завал (спад) на краях рабочего диапазона:

• Абсолютный или полный – 20-20 000 Гц, 0,03% (–70 дБ), 90 дБ (в 31 600 раз), 1 дБ (в 1,12 раза), 2 дБ (в 1,25 раза).
• Высокий или тяжелый – 31,5-18 000 Гц, 0,1% (–60 дБ), 75 дБ (в 5600 раз), 2 дБ, 3 дБ (в 1,41 раза).
• Средний или базовый – 40-16 000 Гц, 0,3% (–50 дБ), 66 дБ (в 2000 раз), 3 дБ, 6 дБ (в 2 раза).
• Начальный – 63-12 500 Гц, 1% (–40 дБ), 60 дБ (в 1000 раз), 6 дБ, 12 дБ (в 4 раза).

Любопытно, что высокий, базовый и начальный Hi-Fi примерно соответствуют высшему, первому и второму классам бытовой электроакустики по системе СССР. Понятие абсолютного Hi-Fi возникло с появлением конденсаторных, пленочно-панельных (изодинамических и электростатических), струйных и плазменных излучателей звука. Тяжелым (Heavy) высокий Hi-Fi обозвали англо-саксы, т.к. High High Fidelity по-английски все равно что масло масленое.

Какой нужен хайфай?

Домашняя акустика для современной квартиры или дома с хорошей звукоизоляцией должна удовлетворять условиям на базовый Hi-Fi. Высокий там, конечно, хуже не зазвучит, но обойдется много дороже. В блочной хрущевке или брежневке, как их не изолируй, начальный и базовый Hi-Fi различают только профессиональные эксперты. Основания для такого загрубления требований к домашней акустике следующие.

Во-первых, полный диапазон звуковых частот слышат буквально единицы людей из всего человечества. Люди, одаренные особо тонким музыкальным слухом, такие как Моцарт, Чайковский, Дж. Гершвин, слышат высокий Hi-Fi. Опытные профессиональные музыканты в концертном зале уверенно воспринимают базовый Hi-Fi, а 98% рядовых слушателей в звукомерной камере по частоте почти никогда не различают начальный и базовый.

Кривые равной громкости

Во-вторых, в наиболее слышимой области СЧ человек по динамике различает звуки в диапазоне 140 дБ, считая от порога слышимости в 0 дБ, равного интенсивности звукового потока в 1 пВт на кв. м, см. рис. справа кривые равной громкости. Звук громче 140 дБ это уже боль, а затем – повреждение органов слуха и контузия. Симфонический оркестр расширенного состава на мощнейшем фортиссимо выдает динамику звука до 90 дБ, а в залах Большого Оперного, Миланского, Парижского, Венского оперных театров и Метрополитен-оперы в Нью-Йорке способен «разогнаться» до 110 дБ; таков же динамический диапазон ведущих джаз-бандов с симфоническим сопровождением. Это – предел восприятия, громче которого звук превращается в еще терпимый, но уже бессмысленный шум.

Примечание: рок-группы могут играть и громче 140 дБ, чем по молодости увлекались Элтон Джон, Фредди Меркюри и Роллинг Стоунз. Но динамика рока не превышает 85 дБ, т.к. нежнейшее пианиссимо рок-музыканты не могут сыграть при всем желании – аппаратура не позволяет, а рока «на духу» не бывает. Что до попсы любого рода и саундтреков к фильмам, то это вообще не тема – их динамический диапазон уже при записи сжимают до 66, 60 и даже 44 дБ, чтобы можно было слушать на чем попало.

В-третьих, естественные шумы в тишайшей гостиной загородного дома за задворках цивилизации – 20-26 дБ. Санитарная норма шума в читальном зале библиотеки – 32 дБ, а шелест листьев на свежем ветру – 40-45 дБ. Отсюда ясно, что динамики высокого Hi-Fi в 75 дБ более чем достаточно для осмысленного прослушивания в бытовых условиях; динамика современных УМЗЧ среднего уровня, как правило, не хуже 80 дБ. В городской квартире распознать по динамике базовый и высокий Hi-Fi практически невозможно.

Примечание: в помещении, зашумленном более чем на 26 дБ, частотный диапазон избранного Hi-Fi можно сузить до пред. класса, т.к. сказывается эффект маскировки – на фоне невнятных шумов чувствительность уха по частоте падает.

Но чтобы Hi-Fi был хайфаем, а не «счастьем» для «любимых» соседей и вредом для здоровья владельца, нужно обеспечить еще возможно меньшие искажения звука, верное воспроизведение НЧ, гладкую АЧХ в области СЧ, и определиться с необходимой для озвучивания данного помещения электрической мощностью АС. С ВЧ проблем, как правило, не бывает, т.к. их КНИ «уходят» в неслышимую ультразвуковую область; нужно только поставить в АС хорошую ВЧ головку. Тут достаточно заметить, что, если вы предпочитаете классику и джаз, ВЧ ГГ лучше брать с диффузором на мощность 0,2-0,3 от таковой НЧ канала, напр. 3ГДВ-1-8 (2ГД-36 по-старому) и подобные. Если же вас «прёт» от жестких верхов, то оптимальной будет ВЧ ГГ с купольным излучателем (см. далее) мощностью 0,3-0,5 от мощности НЧ звена; игру на барабанах щетками натурально воспроизводят только купольные «пищалки». Впрочем, хорошая купольная ВЧ ГГ годится для любой музыки.

Искажения

Искажения звука возможны линейные (ЛИ) и нелинейные (НИ). Линейные искажения это, попросту, несоответствие среднего уровня громкости условиям прослушивания, для чего в любом УМЗЧ и есть регулятор громкости. В дорогие 3-полосные АС для высокого Hi-Fi (напр., советские АС-30, они же S-90) часто вводят и аттенюаторы мощности для СЧ и ВЧ, чтобы возможно точнее подогнать АЧХ АС к акустике помещения.

Что касается НИ, то им, как говорится, несть числа и постоянно обнаруживаются новые. Наличие НИ в звуковом тракте выражается в том, что форма выходного сигнала (который звук уже в воздухе) не вполне идентична форме исходного сигнала от первичного источника. Более всего портят чистоту, «прозрачность» и «сочность» звука след. НИ:

1. Гармонические – обертоны (гармоники), кратные основной частоте воспроизводимого звука. Проявляются как излишне рокочущий бас, резкие и жесткие СЧ и ВЧ;
2. Интермодуляционные (комбинационные) – суммы и разности частот составляющих спектра исходного сигнала. Сильные комбинационные НИ слышны как хрип, а слабые, но портящие звук можно распознать только в лаборатории многосигнальным или статистическим на тестовых фонограммах методами. На слух же – звук вроде чистый, но какой-то не такой;
3. Переходные – «дрожания» формы выходного сигнала при резких нарастаниях/спадах исходного. Проявляют себя короткими хрипами и всхлипываниями, но нерегулярно, на скачках громкости;
4. Резонансные (призвуки) – подзвон, дребезг, бубнение;
5. Фронтальные (искажения атаки звука) – затягивание или, наоборот, форсирование резких изменений общей громкости. Почти всегда возникают совместно с переходными;
6. Шумовые – гул, шелест, шипение;
7. Нерегулярные (спорадические) – щелчки, трески;
8. Интерференционные (ИИ или ИФИ, чтобы не путать с интермодуляционными). Характерны именно для АС, в УМЗЧ ИФИ не возникают. Очень вредны, т.к. отлично слышны и неустранимы без капитальной переделки АС. Подробнее об ИФИ см. ниже.

Примечание: «хрип» и пр. образные описания искажения здесь и далее даны с точки зрения Hi-Fi, т.е. как уже слышимые искушенными слушателями. А, напр., речевые динамики проектируются на КНИ при номинальной мощности 6% (в Китае – на 10%) и 1<Q<1,4, см. далее.

Кроме интерференции, АС могут давать преимущественно НИ по пп. 1, 3, 4 и 5; щелчки и трески тут возможны как результат некачественного изготовления. С переходным и фронтальными НИ в АС борются, подбирая подходящие ГГ (см. далее) и акустическое оформление для них. Способы избежать призвуков – рациональная конструкция корпуса АС и правильный выбора материала для него, также см. далее.

На гармонических НИ в АС нужно задержаться, т.к. они принципиально отличны от таковых в полупроводниковых УМЗЧ и сходны с гармоническими НИ ламповых УНЧ (усилителей низкой частоты, старое название УМЗЧ). Транзистор – квантовый прибор, и его передаточные характеристики аналитическими функциями не выражаются принципиально. Следствие – точно просчитать все гармоники транзисторного УМЗЧ невозможно, а их спектр тянется до 15-ой и более высоких компонент. Также в спектре транзисторных УМЗЧ велика доля комбинационных составляющих.

Единственный способ управиться со всем этим безобразием – упрятать НИ поглубже под собственные шумы усилителя, которые, в свою очередь, должны быть многократно ниже естественных шумов помещения. Надо сказать, что современная схемотехника справляется с этой задачей вполне успешно: по теперешним представлениям УМЗЧ с 1% КНИ и –66 дБ шумов «никакой», а с 0,06% КНИ и –80 дБ шумов довольно-таки средненький.

С гармоническими НИ динамиков АС дело обстоит иначе. Их спектр, во-первых, как и у ламповых УНЧ, чистый – только обертоны без заметной примеси комбинационных частот. Во-вторых, гармоники АС прослеживаются, тоже как у ламп, не выше 4-й. Такой спектр НИ не портит заметно звук и при КНИ в 0,5-1%, что подтверждается экспертными оценками, а причина «грязного» и «вялого» звука самодельных АС кроется чаще всего в плохой АЧХ на СЧ. К сведению, если трубач не почистил как следует инструмент перед концертом и во время игры не выплескивает своевременно слюну из амбушюра, то КНИ, скажем, тромбона, может вырасти до 2-3%. И ничего, играют, слушателям нравится.

Вывод отсюда следует очень важный и благоприятный: диапазон воспроизводимых частот и собственные гармонические НИ АС не являются параметрами, критически важными для качества создаваемого ею звука. Звучание АС с 1% и даже 1,5% гармонических НИ эксперты могут отнести к базовому, а то и высокому Hi-Fi, если выполнены соотв. условия по динамике и гладкости АЧХ.

Интерференция

ИФИ – результат схождения звуковых волн от рядом расположенных источников синфазно или в противофазе. Результат – всплески, вплоть до рези в ушах, или провалы почти но нуля, громкости на отдельных частотах. В свое время первенец советского Hi-Fi 10МАС-1 (не 1М!) была срочно снята с производства после того, как музыканты обнаружили, что эта АС совсем не воспроизводит ля второй октавы (насколько помнится). На заводе-то прототип «гоняли» в звукомерке трехсигнальным методом, допотопным уже тогда, а должности эксперта с музыкальным слухом в штатном расписании не было. Один из парадоксов развитого социализма.

Вероятность возникновения ИФИ резко растет с повышением частоты и, соотв., уменьшением длины волны звука, т.к. для этого расстояние между центрами излучателей должно быть кратным половине длины волны воспроизводимой частоты. На СЧ и ВЧ последняя изменяется от единиц дециметров до миллиметров, поэтому ставить в АС две-несколько СЧ и ВЧ ГГ нельзя никак – ИФИ тогда не избежать, т.к. расстояния между центрами ГГ получатся того же порядка. Вообще, золотое правило электроакустики – по одному излучателю на полосу, а бриллиантовое – одна широкополосная ГГ на весь частотный диапазон.

Длина волн НЧ – метры, что много больше не только расстояния между ГГ, но и размеров АС. Поэтому производители и опытные любители часто увеличивают мощность АС и улучшают басы, спаривая или счетверяя (ставя квадруплетом) НЧ ГГ. Однако начинающему так делать не следует: может возникнуть внутренняя интерференция отраженных волн, «гуляющих» с самой АС. На слух она проявляется как резонансные НИ: бухтит, гундосит, дребезжит, почему – непонятно. Так что следуйте драгоценным правилам, чтобы не перебирать раз за разом всю АС без толку.

Примечание: ставить в АС нечетное количество одинаковых ГГ нельзя ни в коем случае – ИФИ тогда гарантированы 100%

СЧ

На воспроизведение средних частот начинающие любители обращают мало внимания – их, мол, любой динамик «пропоет» – а зря. СЧ слышны лучше всего, на них же приходятся исходные («правильные») гармоники основы всего – басов. Неравномерность АЧХ АС на СЧ способна дать очень сильно портящие звук комбинационные НИ, т.к. спектр любой фонограммы «плавает» по частотному диапазону. Особенно – если в АС используются эффективные и недорогие динамики с коротким ходом диффузора, см. далее. Субъективно, при прослушивании, эксперты однозначно отдают предпочтение АС с АЧХ на СЧ, плавно меняющейся по диапазону частот в пределах 10 дБ перед той, у которой есть 3 провала или «бугра» по 6 дБ. Поэтому, проектируя и делая АС, нужно на каждом шаге тщательно проверять: а не «загорбатится» ли от этого АЧХ на СЧ?

Примечание, кстати о басах: рокерский анекдот. Итак, молодая перспективная группа прорвалась на престижный фестиваль. Через полчаса им выходить, а они уже за кулисами, волнуются, ждут, но басист загулял где-то. 10 минут до выхода – его нет, 5 минут – тоже нет. Выход машут, а басиста все нет. Что делать? Ну, будем играть без баса. Невыход это мгновенный крах карьеры навечно. Сыграли без баса, понятно, как. Бредут к служебному выходу, плюются, матюкаются. Глядь – басист, поддатый, с двумя тёлками. Они к нему – ах ты, козлина, ты хоть понимаешь, как ты нас кинул?!! Ты где был?! – Да я решил в зале послушать. – И что ты там наслушал? – Чуваки, без баса – отстой!

НЧ

Бас в музыке все равно что фундамент для дома. И точно так же «нулевой цикл» электроакустики самый трудный, сложный и ответственный. Слышимость звука зависит от потока энергии звуковой волны, который зависит от частоты по квадрату. Стало быть, басы слышны хуже всего, см. рис. с кривыми равной громкости. Для «закачки» энергии в НЧ нужны мощные динамики и УМЗЧ; реально на басы тратится более половины мощности усилителя. Но на больших мощностях растет вероятность возникновения НИ, самые сильные и, разумеется, слышимые составляющие спектра которых от басов придутся как раз на лучше всего слышимые СЧ.

«Накачка» НЧ осложняется еще и тем, что размеры ГГ и всей АС малы сравнительно с длинами волн НЧ. Любой источник звука отдает ему энергию тем лучше, чем больше его размеры относительно длины звуковой волны. Акустический КПД динамиков на НЧ – единицы и доли процента. Поэтому большая часть работ и хлопот по созданию АС сводится к тому, чтобы заставить ее получше воспроизводить НЧ. Но напомним еще раз: не забывайте при этом как можно чаше контролировать чистоту СЧ! Собственно же создание НЧ тракта АС сводится к:

• Определению потребной электрической мощности НЧ ГГ.
• Выбору НЧ ГГ, подходящей для данных условий прослушивания.
• Выбору оптимального для выбранной НЧ ГГ акустического оформления (конструкции корпуса).
• Правильному его изготовлению в пригодном материале.

Мощность

Стандартный акустический экран

Отдача по звуку в дБ (характеристическая чувствительность) указывается в паспорте динамика. Измеряется она в звукомерной камере в 1 м от центра ГГ измерительным микрофоном, расположенным строго по ее оси. ГГ ставят на звукомерный щит (стандартный акустический экран, см. рис. справа) и подводят электрическую мощность 1 Вт (0,1 Вт для ГГ мощностью меньше 3 Вт) на частоте 1000 Гц (200 Гц, 5000 Гц). Теоретически по этим данным, классу желаемого Hi-Fi и параметрам помещения/области прослушивания (местной акустике) можно рассчитать требуемую электрическую мощность ГГ. Но на деле учет местной акустики настолько сложен и неоднозначен, что с этим и специалисты редко морочатся.

Примечание: ГГ для измерений смещают от центра экрана затем, чтобы избежать интерференции звуковых волн от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей. Материал экрана обычно – пирог из 5-ти слоев неошкуренной 3-слойной сосновой фанеры на казеиновом клею толщиной по 3 мм и 4-прокладок между ними из натурального войлока толщиной по 2 мм. Клеится все вместе тоже казеином или ПВА.

Гораздо проще идти от имеющихся условий на техническое озвучивание слабо зашумленных помещений, с поправками на динамику и частотный диапазон Hi-Fi, тем более, что полученные результаты в таком случае лучше согласуются с известными эмпирическими данными и экспертными оценками. Тогда для начального Hi-Fi нужно, при высоте потолка до 3,5 м, 0,25 Вт номинальной (долговременной) электрической мощности ГГ на 1 кв. м площади пола, для базового Hi-Fi – 0,4 Вт/кв. м, а для высокого – 1,15 Вт/кв. м.

Следующий шаг – учет реальных условий прослушивания. Динамики на сотню Вт, способные работать и на микроваттных уровнях, чудовищно дороги, с одной стороны. С другой – если для прослушивания не выделено отдельное помещение, оборудованное как звукомерная камера, то их «микрошепота» на тишайшем пианиссимо в любой жилой комнате и слышно не будет (см. выше об уровнях естественных шумов). Поэтому увеличиваем полученные значения вдвое-втрое, чтобы «оторвать» прослушиваемое от шумового фона. Получаем для начального Hi-Fi от 0,5 Вт/кв. м, базового от 0,8 Вт/кв. м и для высокого от 2,25 Вт/кв. м.

Далее, поскольку нам нужен хайфай, а не просто разборчивость речи, нужно от номинальной мощности перейти к пиковой (музыкальной). «Сок» звука зависит в первую очередь от динамики его громкости. КНИ ГГ на пиках громкости не должен превосходить его значения для Hi-Fi на класс ниже избранного; для начального Hi-Fi берем на пике КНИ 3%. В торговых спецификациях на Hi-Fi динамики указывается именно пиковая мощность как более значимая. По советско-российской методике пиковая мощность равна 3,33 долговременной; по методикам западных фирм «музыка» равна 5-8 номиналам, но – стоп пока!

Примечание: китайские, тайваньские, индийские и корейские методики – в игнор. Они для базового (!) Hi-Fi на пике принимают телефонный КНИ в 6%. А вот Филиппины, Индонезия и Австралия меряют свои динамики грамотно.

Дело в том, что все без исключения западные производители Hi-Fi ГГ безбожно завышают пиковую мощность своих изделий. Лучше бы продвигали свои КНИ и ровность АЧХ, тут им действительно есть чем гордиться. Да вот только рядовой забугорный обыватель таких сложностей понимать не станет, а если на динамике наляпано «180W», «250W», «320W», это реально круто. В действительности же прогоны динамиков «оттуда» в звукомерке дают их пики в 3,2-3,7 номиналов. Что вполне объяснимо, т.к. обосновано данное соотношение физиологически, т.е. строением наших с вами ушей. Вывод – нацелившись на западные ГГ, выходите на фирменный сайт, ищите там номинальную мощность и умножайте на 3,33.

Примечание 9, насчет обозначений пика и номинала: в России по старой системе цифры перед буквами в обозначении динамика указывали его номинальную мощность, а теперь дают пиковую. Но одновременно изменены были и корень с суффиксом обозначения. Поэтому один и тот же динамик может обозначаться совсем по разному, примеры см. ниже. Правду ищите с справочных источниках или на Яндексе. Там, какое обозначение ни введи, в результатах будет новое, а рядом в скобках старое.

В конечном итоге получаем для комнаты до 12 кв. м пик для начального Hi-Fi в 15 Вт, базового в 30 Вт и высокого в 55 Вт. Это наименьшие допустимые значения; взять ГГ еще вдвое-втрое мощнее, будет лучше, если только не слушается симфоническая классика и очень серьезный джаз. Для них желательно ограничиться мощностью в 1,2-1,5 от минимальной, иначе на пиках громкости возможны хрипы.

Можно обойтись еще проще, ориентируясь на проверенные прототипы. Для начального Hi-Fi в комнате до 20 кв. м подойдет ГГ 10ГД-36К (10ГДШ-1 по-старому), для высокого – 100ГДШ-47-16. Расфильтровка им не нужна, это широкополосные ГГ. С базовым Hi-Fi сложнее, подходящего широкополосника для него не обнаруживается, нужно делать 2-полосную АС. Тут на первых порах оптимальное решение – повторить электрическую часть старой советской АС S-30B. Эти колонки уже десятилетия исправно и очень хорошо «поют» в квартирах, кафешках и просто на улице. Обшарпанные донельзя, но звук держат.

Электрическая схема разделительных фильтров АС S-30B и указания к ней для намотки катушек

Разделительные фильтры АС S-30B со схемой индикации перегрузки

Схема расфильтровки S-30B (без индикации перегрузки) дана на рис. слева. Незначительная доработка произведена для уменьшения потерь в катушках и возможности подгонки под различные НЧ ГГ; при желании отводы от L1 можно сделать чаще, в пределах 1/3 общего к-ва витков w, считая от правого по схеме конца L1, подгонка будет точнее. Справа – указания и формулы для самостоятельного расчета и изготовления катушек фильтров. Деталей прецизионной точности для этой расфильтровки не требуется; отклонения индуктивности катушек на +/–10% также не влияют заметно на звучание. Движок R2 целесообразно вывести на заднюю стенку для оперативной подгонки АЧХ под комнату. К импедансу динамиков схема мало чувствительна (в отличие от расфильтровки на K-фильтрах), поэтому вместо указанных можно применять другие ГГ, подходящие по мощности и сопротивлению. Одно условие: высшая воспроизводимая частота (ВВЧ) НЧ ГГ по уровню –20 дБ должна быть не ниже 7 кГц, а низшая воспроизводимая частота (НВЧ) ВЧ ГГ на том же уровне – не выше 3 кГц. Сдвигая-раздвигая L1 и L2, можно несколько корректировать АЧХ в области частоты раздела (5 кГц), не прибегая к таким сложностям, как фильтр Цобеля, способным к тому же увеличивать переходные искажения. Конденсаторы – пленочные с изоляцией из ПЭТ или фторопласта и напылёнными обкладками (MKP) К78 или К73-16; в крайнем случае – К73-11. Резисторы – металлопленочные (MOX). Провода – аудио из бескислородной меди сечением от 2,5 кв. мм. Монтаж – только на пайке. На рис. справа показано, как выглядит оригинальная расфильтровка S-30B (со схемой индикации перегрузки), а на рис. ниже слева дана популярная за рубежом схема 2-полосной расфильтровки без магнитной связи между катушками (почему и полярность их не указана). Справа там же, на всякий случай – 3-полосная расфильтровка советской АС S-90 (35АС-212).

Схемы разделительных фильтров для 2-полосной и 3-полосной акустических систем

О проводах

Специальные аудиопровода – не порождение массового психоза и не маркетинговый трюк. Эффект, открытый радиолюбителями, ныне подтвержден исследованиями и признан специалистами: если в меди провода есть примесь кислорода, на кристаллитах металла образуется тончайшая, буквально в молекулу, пленочка окисла, от которой звуковому сигналу может быть что угодно, кроме улучшения. В серебре такого эффекта не обнаруживается, отчего утонченные аудиогурманы и не скупятся на серебряный провод: торговцы беззастенчиво жульничают с медным проводами, т.к. отличить бескислородную медь от обычной электротехнической можно только в специально оборудованной лаборатории.

Динамики

Качество первичного излучателя звука (ИЗ) на басах определяет звучание АС прим. на 2/3; на СЧ и верхах – практически нацело. В любительских АС почти всегда ИЗ являются электродинамические ГГ (динамики). Изодинамические системы достаточно широко используются в высококлассных наушниках (напр. ТДС-7 и ТДС-15, которыми охотно пользуются профи для контроля звукозаписи), но создание мощных изодинамических ИЗ наталкивается на непреодолимые пока технические трудности. Что до прочих первичных ИЗ (см. перечень в начале), то они пока далеко еще не «доведены до ума». Особенно это касается цен, надежности, долговечности и стабильности характеристик в процессе эксплуатации.

Приобщаясь к электроакустике, знать о том, как устроены и работают в акустических системах динамики, нужно следующее. Возбудитель динамика – тонкая катушка из провода, колеблющаяся в кольцевом зазоре магнитной системы под воздействием тока звуковой частоты. Катушка жестко связана с собственно излучателем звука в пространство – диффузором (на НЧ, СЧ, иногда – на ВЧ) или тонкой, очень легкой и жесткой купольной диафрагмой (на ВЧ, редко – на СЧ). Эффективность излучения звука сильно зависит от диаметра ИЗ; точнее – от его отношения к длине волны излучаемой частоты, но вместе с тем с увеличением диаметра ИЗ растет и вероятность возникновения нелинейных искажений (НИ) звука вследствие упругости материала ИЗ; точнее – не бесконечной его жесткости. Борются с НИ в ИЗ, выполняя излучающие поверхности из звукопоглощающих (антиакустических) материалов.

Диаметр диффузора больше диаметра катушки, и в диффузорных ГГ он и катушка крепятся к корпусу динамика отдельными гибкими подвесами. Конфигурация диффузора – полый конус с тонкими стенками, обращенный вершиной к катушке. Подвес катушки держит одновременно и вершину диффузора, т.е. его подвес двойной. Образующая конуса может быть прямолинейной, параболической, экспоненциальной и гиперболической. Чем круче конус диффузора сходится к вершине, тем выше отдача и меньше НИ динамика, но одновременно сужается его частотный диапазон и возрастает направленность излучения (сужается диаграмма направленности ДН). Сужение ДН сужает также зону стереоэффекта и отодвигает ее от фронтальной плоскости пары АС. Диаметр диафрагмы равен диаметру катушки и отдельного подвеса для нее нет. Это резко снижает КНИ ГГ, т.к. подвес диффузора – весьма заметный источник НИ звука, а материал для диафрагмы можно брать очень жесткий. Однако хорошо излучать звук диафрагма способна только на достаточно высоких частотах.

Катушка и диффузор или диафрагма вместе с подвесами составляют подвижную систему (ПС) ГГ. У ПС есть частота собственного механического резонанса Fр, на которой подвижность ПС резко возрастает, и добротность Q. Если Q>1, то динамик без правильно подобранного и выполненного акустического оформления (см. далее) на Fр захрипит на мощности меньше номинальной, не то что пиковой, это т. наз. запирание ГГ. К искажениям запирание не относится, т.к. является конструкторско-производственным браком. Если 0,7<Q<1, то на АЧХ в окрестности Fр появится сильный, трудноустранимый горб и резко возрастут НИ. В случае, когда 0,5<Q<0,7, небольшой всплеск АЧХ на Fр можно исправить схемотехнически в УМЗЧ эквалайзером или в расфильтровке АС. Наконец, если Q<0,5, Fр ГГ на АЧХ не влияет, это т. наз. безразличный резонанс. Эти закономерности особенно сильно проявляются на НЧ, т.к. с увеличением частоты растет поглощение резонансных колебаний в материале ИЗ. Вместе с тем при уменьшении Q падает и отдача ГГ, поэтому при разработке СЧ-ВЧ ГГ задаются 0,7<Q<1, а Fр стараются сдвинуть за пределы рабочего диапазона частот. НЧ ГГ среднего качества разрабатываются на 0,5<Q<0,7, а высокого – на Q<0,5.

Эффективность передачи ИЗ энергии электрического сигнала звуковым волнам в воздухе определяется мгновенным ускорением диффузора/диафрагмы (кто знаком с матанализом – второй производной его смещения по времени), т.к. воздух – легко сжимаемая и очень текучая среда. Мгновенное ускорение катушки, толкающей/тянущей диффузор/диафрагму, должно быть несколько больше, иначе она не «раскачает» ИЗ. Несколько, но не намного. В противном случае катушка будет изгибать и заставлять вибрировать излучатель, что приведет к появлению НИ. Это т. наз мембранный эффект, при котором в материале диффузора/диафрагмы распространяются продольные волны упругости. Попросту говоря, диффузор/диафрагма должны чуть-чуть «тормозить» катушку. И тут опять противоречие – чем сильнее излучатель «тормозит», тем сильнее он излучает. На практике «торможение» излучателя делают таким, чтобы его НИ во всем диапазоне частот и мощностей укладывались в норму для заданного класса Hi-Fi.

Примечание, вывод: не пытайтесь «выжать» из динамиков того, чего они не могут. Напр., АС на 10ГДШ-1 можно построить с неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ, но по КНИ и динамике он все равно тянет на Hi-Fi не выше начального.

На частотах до Fр мембранный эффект не проявляется никогда, это т. наз. поршневой режим работы ГГ – диффузор/диафрагма просто ходят вперед-назад. Выше по частоте тяжелый диффузор все больше не успевает за катушкой, мембранное излучение начинается и все усиливается. На некоторой частоте динамик начинает излучать только как гибкая мембрана: на стыке с подвесом его диффузор уже неподвижен. При 0,7<Q<1 поршневая область по частоте тянется прим. до 1,4Fр, а при 0,5<Q<0,7 – до 2Fр. При Q<0,5 ГГ работает в поршневом режиме на любой частоте. КНИ динамика «на поршне» минимален, но минимальна и отдача. АЧХ ГГ в поршневой области максимально гладкая.

Мембранный эффект резко улучшает отдачу ГГ, т.к. мгновенные ускорения вибрирующих участков поверхности ИЗ оказываются очень большими. Это обстоятельство широко используется конструкторами ВЧ и частично СЧ ГГ, спектр искажений которых сразу уходит в ультразвук, а также при конструировании ГГ не для Hi-Fi. КНИ ГГ с мембранным эффектом и ровность АЧХ АС с ними сильно зависят от моды мембраны. На нулевой моде, когда вся поверхность ИЗ дрожит как бы сама себе в такт, Hi-Fi до среднего включительно можно добиться и на НЧ, см. далее.

Примечание: частота, на которой ГГ переходит с «поршня на мембрану», а также изменение мембранной моды (не рост, она всегда целочисленная) существенно зависят от диаметра диффузора. Чем он больше, тем ниже по частоте и сильнее динамик начинает «мембранить».

Вуферы

Высококачественные поршневые НЧ ГГ (попросту – «поршня»; по-английски woofers, лающие) делают с относительно небольшим, толстым, тяжелым и жестким диффузором из антиакустики на очень мягком латексном подвесе, см. поз 1 на рис. Тогда Fр оказывается ниже 40 Гц или даже ниже 30-20 Гц, а Q<0,7. В мембранном режиме поршневые ГГ способны работать до частот 7-8 кГц на нулевой-первой модах.

Периоды волн НЧ долгие, все это время диффузор в поршневом режиме должен двигаться с ускорением, потому и ход диффузора делается длинным. НЧ без акустического оформления не воспроизводятся, но оно всегда в той или иной степени замкнуто, изолировано от свободного пространства. Поэтому диффузору приходится работать с большой массой т. наз. присоединенного воздуха, для «раскачки» которой требуется значительное усилие (отчего поршневые ГГ иногда называют компрессионными), также как и для ускоренного перемещения тяжелого диффузора с малой добротностью. По этим причинам магнитную систему поршневой ГГ приходится делать очень мощной.

Динамики для акустических систем

Несмотря на все ухищрения, отдача поршневых ГГ мала, т.к. развивать большое ускорение на длинных волнах НЧ диффузору нельзя: упругости воздуха не хватит, чтобы принять отдаваемую энергию. Он растечется в стороны, а динамик уйдет в запирания. Чтобы повысить отдачу и плавность хода подвижной системы (для уменьшения КНИ на больших уровнях мощности), конструкторы пускаются во все тяжкие – применяют магнитные системы дифференциальные, с полурассеянием и др. экзотику. КНИ дополнительно снижают, заполняя магнитный зазор невысыхающей реологической жидкостью. В итоге лучшие современные «поршня» достигают динамического диапазона в 92-95 дБ, причем КНИ на номинальной мощности не превосходит 0,25%, а на пиковой – 1%. Все это очень хорошо, но цены – мама, не горюй! $1000 за пару с дифмагнитами и реозаливкой для домашней акустики подобранных по отдаче, резонансной частоте и гибкости подвижной системы это еще не предел.

Примечание: НЧ ГГ с реологическим заполнением магнитного зазора пригодны только в НЧ звенья 3-полосных АС, т.к. совершенно не способны работать в мембранном режиме.

Есть у поршневых ГГ еще один серьезный порок: без сильного акустического демпфирования они могут механически разрушиться. Опять-таки, попросту: за поршневым динамиком должна быть слабо связанная со свободным пространством своего рода воздушная подушка. Иначе диффузор на пике сорвет с подвеса и он вылетит наружу вместе с катушкой. Поэтому ставить «поршня» можно не во всякое акустическое оформление, см. далее. Кроме того, поршневые ГГ не терпят принудительного затормаживания ПС: катушка сгорает сразу. Но это уже редкий случай, диффузоры динамиков обычно рукой не придерживают и спички им в магнитный зазор не вставляют.

Умельцам на заметку

Известен «народный» способ повысить отдачу поршневых ГГ: к штатной магнитной системе с тыла, ничего не переделывая в динамике, прочно прикрепляют дополнительный кольцевой магнит отталкивающейся стороной. Именно отталкивающейся, иначе при подаче сигнала катушку сразу оторвет от диффузора. Перемотать динамик в принципе можно, но очень сложно. И еще никогда нигде ни один динамик от перемотки не стал лучше или хотя бы остался таким, как был.

Но речь вообще-то не о том. Энтузиасты данной доработки утверждают, что поле внешнего магнита концентрирует поле штатного около катушки, отчего растет ускорение ПС и отдача. Это верно, но Hi-Fi ГГ это очень точно сбаласированная система. Отдача, действительно, немного увеличивается. Но вот КНИ на пике сразу «прыгает» так, что искажения звука становятся хорошо слышны и неискушенными слушателями. На номинале звук может стать даже чище, но без динамики Hi-Fi уже на хайфай.

Ведущие

Так по-английски (managers) называются СЧ ГГ, т.к. именно на СЧ приходится подавляющая часть смысловой нагрузки музыкального опуса. Требования к СЧ ГГ для Hi-Fi много мягче, поэтому большую их часть делают традиционной конструкции с большим диффузором, отлитым из целлюлозной массы заодно с подвесом, поз. 2. Отзывы об СЧ ГГ купольных и с металлическими диффузорами противоречивы. Превалирует в основном тон, мол, жестковат звук. Любители классики жалуются, что смычковые от динамиков «не бумажных» визжат. Звук СЧ ГГ с пластиковыми диффузорами почти все признают тусклым и в то же время жестким.

Ход диффузора СЧ ГГ делают коротким, т.к. его диаметр сравним с длинами волн СЧ и передача энергии в воздух не затруднительна. Для увеличения затухания упругих волн в диффузоре и, соотв., уменьшения НИ вместе с расширением динамического диапазона в массу для отливки диффузора Hi-Fi СЧ ГГ добавляют мелко нарезанные волокна шелка, тогда динамик почти во всем диапазоне СЧ работает в поршневом режиме. В результате применения этих мер динамика современных СЧ ГГ среднего ценового уровня оказывается не хуже 70 дБ, а КНИ на номинале не выше 1,5%, чего вполне достаточно для высокого Hi-Fi в городской квартире.

Примечание: шелк добавляют в материал диффузора почти всех хороших динамиков, это универсальный способ снизить КНИ.

Чирикалки

По-нашему – пищалки. Как вы уже догадались, это tweeters, ВЧ ГГ. Пишется с одним t, это не название соцсети для сплетен. Сделать хорошую «пищалку» из современных материалов было бы вообще просто (спектр НИ сразу уходит в ультразвук), если бы не одно обстоятельство – диаметр излучателя почти во всем диапазоне ВЧ оказывается того же порядка или меньше длины волны. Из-за этого возможна интерференция на самом излучателе вследствие распространения в нем упругих волн. Чтобы не дать им «зацепки» для излучения в воздух как попало, диффузор/купол ВЧ ГГ должен быть как можно более гладким, с этой целью купола делают из металлизированного пластика (он лучше поглощает упругие волны), а металлические купола полируют.

Критерий выбора ВЧ ГГ указан выше: купольные универсальны, а поклонникам классики, требующим обязательно «поющих» мягких верхов, более подойдут диффузорные. Эти лучше брать эллиптические и ставить в АС, ориентируя их длинную ось вертикально. Тогда ДН динамика в горизонтальной плоскости будет шире, а зона стерео больше. Еще в продаже есть ВЧ ГГ со встроенным рупором. Их мощность можно принимать в 0,15-0,2 от мощности НЧ звена. Что до технических качественных показателей, то любая ВЧ ГГ пригодна для Hi-Fi любого уровня, лишь бы по мощности подходила.

Ширики

Это просторечное прозвище широкополосных ГГ (ГГШ), не требующих расфильтровки частотных каналов АС. Излучатель простой ГГШ с общим возбуждением состоит из НЧ-СЧ диффузора и жестко связанного с ним ВЧ конуса, поз. 3. Это т. наз. коаксиальный излучатель, отчего ГГШ называют еще коаксиальными динамиками или попросту коаксиалами.

Идея ГГШ – отдать мембранный режим ВЧ конусу, где он особо не навредит, а диффузор на НЧ и внизу СЧ пусть работает «на поршне», для чего НЧ-СЧ диффузор гофрируют поперек. Так делаются широкополосные ГГ для начального, иногда и среднего Hi-Fi, напр. упоминавшийся 10ГД-36К (10ГДШ-1).

Первые ГГШ с ВЧ конусом пошли в продажу в начале 50-х, но доминирующего положения на рынке так и не достигли. Причина – склонность к переходным искажениям и затягивание атаки звука оттого, что конус от толчков диффузора болтается и хлябается. Слушать, как Мигель Рамос играет на электрооргане «Хаммонд», через коаксиал с конусом невыносимо тягостно.

Коаксиальные ГГШ с раздельным возбуждением НЧ-СЧ и ВЧ излучателей, поз. 4, этого недостатка лишены. В них ВЧ звено приводится в движение отдельной катушкой от ее собственной магнитной системы. Гильза ВЧ катушки проходит сквозь катушку НЧ-СЧ. ПС и магнитные системы расположены коаксиально, т.е. по одной оси.

ГГШ с раздельным возбуждением на НЧ по всем техпараметрам и субъективным оценкам звука не уступают поршневым ГГ. На современных коаксиальных динамиках можно строить очень компактные АС. Недостаток – цена. Коаксиал для высокого Hi-Fi обходится, как правило, дороже комплекта НЧ-СЧ + ВЧ, хотя и дешевле НЧ, СЧ и ВЧ ГГ для 3-полосной АС.

Авто

Автомобильные динамики формально относятся тоже к коаксиальным, но на деле это 2-3 отдельных ГГ в одном корпусе. ВЧ (иногда и СЧ) ГГ подвешиваются перед диффузором НЧ ГГ на кронштейне, см. справа на рис. в начале. Расфильтровка всегда встроенная, т.е. на корпусе всего 2 клеммы для подключения проводов.

Задача у автодинамиков специфическая: прежде всего «перекричать» шумы в салоне автомобиля, поэтому их конструкторы с мембранным эффектом особо не борются. Но динамический диапазон автодинамикам по той же причине нужен широкий, не менее 70 дБ, а их диффузоры делают обязательно с шелком или применяют др. меры подавления высших мембранных мод – хрипеть динамик не должен и в машине на ходу.

Как следствие – автодинамики в принципе пригодны для Hi-Fi до среднего включительно, если подобрать к ним подходящее акустическое оформление. Во все АС, описанные далее, можно ставить автодинамики подходящего размера и мощности, тогда не нужны будут вырез под ВЧ ГГ и расфильтровка. Одно условие: штатные клеммы с зажимами нужно очень аккуратно удалить и поставить взамен них ламели под распайку. Колонки из автомобильных динамиков современной разработки позволяют слушать хороший джаз, рок, даже отдельные произведения симфонической музыки и многие – камерной. Скрипичные квартеты Моцарта они, конечно, не потянут, но ведь такие динамичные и наполненные смыслом опусы слушают очень немногие. Обойдется же пара автодинамиков в несколько раз, до 5 раз, дешевле, чем 2 комплекта ГГ с компонентами фильтров для 2-полосной АС.

Резвые

Friskers, от frisky, так американские радиолюбители прозвали малогабаритные ГГ малой мощности с очень тонким и легким диффузором, во-первых, за высокую отдачу – пара «резвых» по 2-3 Вт озвучивает комнату в 20 кв. м. Во-вторых – за жесткий звук: «резвые» работают только в мембранном режиме.

Производители и продавцы «резвые» в особый класс не выделяют, т.к. они, по идее, не Hi-Fi. Динамик как динамик, в любом китайском радио или дешевых компьютерных колонках такие. Однако на «резвых» можно сделать хорошие колонки для компьютера, обеспечивающие Hi-Fi до среднего включительно в окрестности рабочего стола.

Дело в том, что «резвые» способны воспроизводить весь звуковой диапазон, нужно только уменьшить их КНИ и сгладить АЧХ. Первое достигается добавкой шелка в диффузор, тут нужно ориентироваться по производителю и его (не торговым!) спецификациям. Напр., все ГГ канадской фирмы Edifier с шелком. Кстати, Edifier – французское слово и читается «эдифье», а не «идифайер» на английский манер.

Ровняют АЧХ «резвых» двояко. Мелкие всплески/провалы убирает уже шелк, а бугры и впадины побольше устраняют акустическим оформлением со свободным выходом в атмосферу и демпфирующей предкамерой, см. рис; пример такой АС см. далее.

Выравнивание АЧХ динамиков

Акустика

Зачем вообще нужно акустическое оформление? На НЧ размеры излучателя звука очень малы сравнительно с длиной звуковой волны. Если просто положить динамик на стол, волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе, погасят друг друга, и басов вообще слышно не будет. Это называется акустическим коротким замыканием. Просто заглушить динамик с тыла на НЧ нельзя: диффузору придется сильно сжимать малый объем воздуха, отчего частота резонанса ПС «прыгнет» так высоко, что динамик просто не сможет воспроизвести басы. Отсюда следует главная задача любого акустического оформления: либо погасить излучение от тыльной стороны ГГ, либо перевернуть его на 180 градусов и в фазе переизлучить с фронта АС, не допуская в то же время расходования энергии движения диффузора на термодинамику, т.е. на сжатие-расширение воздуха в корпусе АС. Дополнительная задача – по возможности сформировать на выходе АС сферическую звуковую волну, т.к. в этом случае зона стереоэффекта наиболее широка и глубока, а влияние акустики помещения на звучание АС наименьшее.

Примечание, важное следствие: для каждого корпуса АС конкретного объема с определенным акустическим оформлением существует оптимальный диапазон мощностей возбуждения. Если мощность ИЗ мала, он не раскачает акустику, звук будет тусклый, искаженный, особенно на НЧ. Чрезмерно мощный ГГ уйдет в термодинамику, отчего начнутся запирания.

Назначение корпуса АС с акустическим оформлением – обеспечить наилучшее воспроизведение НЧ. Прочность, устойчивость, внешний вид – само собой. Акустически домашние АС оформляются в виде щита (динамики, встроенные в мебель и строительные конструкции), открытого ящика, открытого ящика с панелью акустического сопротивления (ПАС), закрытого ящика нормального или уменьшенного объема (малогабаритные акустические системы, МАС), фазоинвертора (ФИ), пассивного излучателя (ПИ), рупоров прямого и обратного, четвертьволнового (ЧВ) и полуволнового (ПВ) лабиринтов.

Встроенная акустика – предмет особого обсуждения. Открытые ящики из эпохи ламповых радиол, получить от них в квартире приемлемое стерео нереально. Из прочих начинающему для первой своей АС лучше всего остановить выбор на ПВ лабиринте:

• В отличие от прочих, кроме ФИ и ПИ, ПВ лабиринт позволяет улучшить басы на частотах ниже собственной резонансной частоты динамика НЧ.
• Сравнительно с ФИ ПВ лабиринт конструктивно и в настройке несложен.
• По сравнению с ПИ ПВ лабиринт не требует дорогих покупных дополнительных компонент.
• Коленчатый ПВ лабиринт (см. ниже) создает ГГ достаточную акустическую нагрузку, имея в то же время свободную связь с атмосферой, что дает возможность применять НЧ ГГ и с длинным, и с коротким ходом диффузора. Вплоть до замены в уже построенных АС. Разумеется, только парой. Излученная волна в таком случае будет практически сферической.
• В отличие от всех, кроме закрытого ящика и ЧВ лабиринта, акустическая колонка с ПВ лабиринтом способна сгладить АЧХ НЧ ГГ.
• АС с ПВ лабиринтом конструктивно легко вытягиваются в высокую тонкую колонну, что облегчает их размещение в небольших помещениях.

Насчет предпоследнего пункта – вы удивлены, если опытный? Считайте это одним из обещанных откровений. И см. ниже.

ПВ лабиринт

Лабиринтными часто считают акустическое оформление типа глубокая щель (Deep Slot, разновидность ЧВ лабиринта), поз. 1 на рис., и сверточный обратный рупор (поз. 2). Рупоров мы еще коснемся, а что до глубокой щели, то это фактически ПАС, акустический затвор, обеспечивающий свободную связь с атмосферой, но не выпускающая наружу звук: глубина щели – четверть длины волны частоты ее настройки. В этом легко убедиться, замерив с помощью остронаправленного микрофона уровни звука перед фронтом динамика и в раскрыве щели. Резонанс на кратных частотах подавляется выстилкой щели звукопоглотителем. АС с глубокой щелью тоже демпфирует любые динамики, но повышает их резонансную частоту, хотя и меньше, чем закрытый ящик.

Устройство и принцип действия акустической системы с лабиринтом

Исходный элемент ПВ лабиринта – открытая полуволновая труба, поз. 3. Как акустическое оформление она непригодна: пока волна с тыла доберется до фронта, ее фаза перевернется еще на 180 градусов, и получится все то же акустическое короткое замыкание. На АЧХ ПВ труба дает высокий резкий пик, вызывающий запирание ГГ на частоте настройки Fн. Но что уже важно – Fн и частота собственного резонанса ГГ f (которая выше – Fр) теоретически никак между собой не связаны, т.е. можно рассчитывать на улучшение басов ниже f (Fр).

Простейший способ превратить трубу в лабиринт – перегнуть ее пополам, поз. 4. Это не только сфазирует фронт с тылом, но и сгладит резонансный пик, т.к. пути волн в трубе теперь будут различны по длине. Таким способом в принципе можно сгладить АЧХ до любой наперед заданной степени ровности, наращивая количество колен (оно должно быть нечетным), но на деле использовать более 3-х колен получается очень редко – мешает затухание волны в трубе.

В камерном ПВ лабиринте (поз. 5) колена разбиты на т. наз. резонаторы Гельмгольца – сужающиеся к заднему концу полости. Это еще улучшает демпфирование ГГ, сглаживает АЧХ, уменьшает потери в лабиринте и увеличивает эффективность излучения, т.к. тыльное выходное окно (порт) лабиринта всегда работает с «подпором» со стороны последней камеры. Разгородив камеры на промежуточные резонаторы, поз. 6, можно с диффузорной ГГ добиться АЧХ, почти удовлетворяющей требования абсолютного Hi-Fi, но настройка каждой из пары таких АС требует где-то от полугода (!) труда опытного специалиста. Когда-то в некоем узком кругу лабиринтно-камерную АС с разделением камер прозвали кремоной, с намеком на уникальные скрипки итальянских мастеров.

На деле для получения АЧХ под высокий Hi-Fi оказывается достаточно всего пары камер на колено. Чертежи АС такой конструкции даны на рис; слева – российской разработки, справа – испанской. Та и другая – очень хорошая напольная акустика. «Для полного счастья» россиянке не мешало бы позаимствовать и испанки связи жесткости, поддерживающие перегородку (буковые палочки диаметром 10 мм), а взамен дать сглаживание изгиба трубы.

Чертежи напольных акустических систем с лабиринтом

В обеих этих АС проявляется еще одно полезное свойство камерного лабиринта: его акустическая длина больше геометрической, т.к. звук несколько задерживается в каждой камере, прежде чем пройдет дальше. По геометрии эти лабиринты настроены где-то на 85 Гц, но измерения показывают 63 Гц. Реально нижняя граница частотного диапазона оказывается 37-45 Гц в зависимости от типа НЧ ГГ. Если динамики с расфильтровкой от S-30B переставить в такие корпуса, звук меняется поразительно. В лучшую сторону.

Чертеж акустической системы Jet Flow

Диапазон мощностей возбуждения для данных АС – 20-80 Вт пиковых. Звукопоглощающая выстилка там и там – синтепон 5-10 мм. Настройка не всегда необходима и несложна: если бас глуховатый, порт симметрично с обоих сторон прикрывают кусочками пенопласта до получения оптимального звучания. Делать это нужно не спеша, каждый раз прослушивая по 10-15 мин один и тот же отрезок фонограммы. В нем обязательно должны быть сильные СЧ с крутой атакой (контроль СЧ!), напр., скрипка.

Jet Flow

Камерный лабиринт успешно сочетается с обычным извитым. Пример – настольная акустическая система Jet Flow (реактивный поток) разработки американских радиолюбителей, произведшая в 70-х настоящий фурор, см. рис. справа. Ширина корпуса по внутри – 150-250 мм под динамики 120-220 мм, в т.ч. «резвые» и автодинамики. Материал корпуса – сосна, ель, МДФ. Звукопоглощающая выстилка и настройка не требуются. Диапазон мощностей возбуждения – 5-30 Вт пиковых.

Примечание: с Jet Flow сейчас путаница – под тем же брендом идут в продажу струйные излучатели звука.

Для резвых и компьютера

Сгладить АЧХ автодинамиков и «резвых» можно и в обычном извитом лабиринте, устроив перед входом в него компрессионную демпфирующую (не резонирующую!) предкамеру, обозначена K на рис. ниже.

Мини акустическая система для ПК (домашнего компьютера)

Эта мини-акустика предназначена для ПК взамен старой дешевой. Динамики используются те же, но как они звучать начинают – просто удивительно. Если диффузор с шелком, иначе смысла нет огород городить. Дополнительное достоинство – цилиндрический корпус, на котором интерференция СЧ близка к минимальной, меньше она только на сферическом корпусе. Рабочее положение – с наклоном вперед-вверх (АС – звуковой прожектор). Мощность возбуждения – 0,6-3 Вт номинальных. Сборка производится в след. порядке (клей – ПВА):

• На дет. 9 клеят пылевой фильтр (можно использовать обрывки капроновых колготок);
• Дет. 8 и 9 оклеивают синтепоном (обозначено желтым на рис.);
• Собирают пакет перегородок на стяжке и проставках;
• Вклеивают синтепоновые кольца, обозначенные зеленым;
• Пакет оборачивают, проклеивая, ватманом до толщины стенок в 8 мм;
• Обрезают корпус в размер и оклеивают предкамеру (выделено красным);
• Вклеивают дет. 3;
• После полной просушки шкурят, красят, приделывают подставку, монтируют динамик. Провода к нему проходят по изгибам лабиринта.

О рупорах

У рупорных АС высокая отдача (вспомните, зачем он вобще, рупор-то). Старая 10ГДШ-1 через рупор орет так, что уши вянут, а соседи «счастливы по самое не могу», отчего рупорами многие и увлекаются. В домашних АС используются извитые рупоры как менее громоздкие. Обратный рупор возбуждается тыльным излучением ГГ и с ПВ лабиринтом сходен тем, что поворачивает фазу волны на 180 градусов. Но в остальном:

1. Конструктивно и технологически много сложнее, см. рис. ниже.
2. Не улучшает, а наоборот, портит АЧХ АС, т.к. АЧХ любого рупора неравномерна и рупор не является резонирующей системой, т.е. исправить его АЧХ нельзя в принципе.
3. Излучение из порта рупора существенно направленно, а волна его скорее плоская, чем сферическая, так что хорошего стереоэффекта ждать не приходится.
4. Не создает значительной акустической нагрузки ГГ и в то же время требует значительной мощности для возбуждения (еще вспомним – шепчут ли в переговорный рупор). Динамический диапазон рупорных АС можно вытянуть в лучшем случае до базового Hi-Fi, и у поршневых динамиков с очень мягким подвесом (стало быть, хороших и дорогих) диффузор при установке ГГ в рупор вырывается очень даже не редко.
5. Дает призвуков больше любого другого типа акустического оформления.

Чертежи акустической системы с обратным рупором

Корпус

Корпус для динамиков лучше всего собирать на буковых шкантах и клею ПВА, его пленка сохраняет демпфирующие свойства долгие годы. Для сборки одну из боковин кладут на пол, ставят днище, крышку, переднюю и заднюю стенку, перегородки, см. рис. справа, и накрывают другой боковиной. Если наружные поверхности идут под окончательную отделку, можно использовать стальной крепеж, но обязательно с проклеиванием и герметизацией (пластилин, силикон) не клеевых швов.

Сборка корпусов акустических систем

Гораздо большее значение для качества звучания имеет выбор материала корпуса. Идеальный вариант – музыкальная ель без сучков (они источник призвуков), но найти ее большие доски для АС нереально, елки ведь очень суковатые деревья. Что до пластиковых корпусов АС, то они хорошо звучат только промышленного производства цельнолитые, а любительские самоделки из прозрачного поликарбоната и пр. это средства самовыражения, а не акустика. Скажут вам, что такая хорошо звучит – попросите включить, послушайте и поверьте ушам своим.

Вообще с натуральными древесными материалами для АС туго: совершенно прямослойная сосна без дефектов дорога, а прочие доступные строительные и мебельные породы дают призвуки. Лучше всего использовать МДФ. Упомянутая выше Edifier давно уже полностью на нее перешла. Пригодность любого прочего дерева для АС можно определить след. образом:

1. Тест производится в тихом помещении, в котором самому нужно предварительно пробыть в тишине от получаса;
2. Отрезок доски длиной ок. 0,5 м кладут на призмы из отрезков стального уголка, уложенные на расстоянии 40-45 см друг от друга;
3. Костяшкой согнутого пальца стучат прим. в 10 см от любой из призм;
4. Повторяют простукивание точно по центру доски.

Если в обоих случаях малейшего подзвона не слышно, материал пригоден. Тем лучше, чем мягче, глуше и короче звук. По результатам такого теста можно сделать хорошие АС даже из ДСП или ламината, см. видео ниже:

Видео: простая колонка из ламината для телефона своими руками

Шипы

Напольные и настольные АС устанавливаются на специальные ножки – акустические шипы – исключающие обмен вибрациями АС с полом или столешницей. Акустические шипы есть в продаже, но цены – сами понимаете, специзделие. Так вот, точно такими же конфигурацией (цилиндр, переходящий в конус с закругленным носиком) и свойствами материала обладают грузики для строительных и плотничных отвесов. Цена – сами понимаете. Любые колонки смело ставьте на шипы из грузиков для отвесов, с необычной для них задачей они справятся прекрасно.

Содержание

1. Какую делать?
2. Конструкция
3. Абажур
4. Зеленая лампа
> Обсуждение

Настольная лампа своими руками – один из самых доступных способов украсить интерьер и придать ему индивидуальность. Как только не изгаляются над ними дизайнеры профи и любители! Причина проста: по отношению функциональности и возможностей творческого самовыражения к потребным затратам материалов, труда и умения настольная лампа твердо держится в топе лидеров среди предметов домашнего обихода. В этой статье и мы посмотрим, чего с ней можно натворить, не особо напрягая ни руки, ни кошелек. Только выдумку.

Оригинальные настольные лампы

Какую делать?

Стоечные настольные лампы (поз. 1 на след. рис.) освещают рабочую зону, не требующую оперативного перемещения светового пятна по поверхности стола: туалетный столик, письменный стол. Возможности декоративного оформления в данном случае наибольшие. Технически конструкция настольной лампы на стойке наиболее проста. Возможности оперативной регулировки величины освещенной зоны практически отсутствуют. Регулировка освещенности рабочей зоны возможна при наличии в лампе тиристорного регулятора напряжения, но спектр излучаемого света при этом существенно меняется.

Виды настольных ламп

Огромное достоинство стоечных настольных ламп – возможность получения относительно простыми средствами т. наз. косеканс-квадратной диаграммы направленности (ДН) осветителя, см. также в конце. Косеканс-квадратная ДН обеспечивает в пределах определенного угла ?почти равномерную освещенность рабочей зоны (см. рис. справа), что резко снижает утомляемость от напряженного интеллектуального труда.

Косеканс-квадратная диаграмма направленности осветителя

Лампы на ломающемся шарнирном кронштейне (поз. 2) более подходят для технического творчества. Лампы на кронштейне-пантографе в домашних условиях непрактичны и технологически сложны, а сделать лампу на гибком кронштейне у себя дома обойдется дороже, чем купить готовую.

Дизайн настольной лампы на ломающемся кронштейне ограничен лаконично-утилитарными формами. Конструкция сложнее, чем у лампы на стойке прежде всего ввиду требования обеспечения электробезопасности, см. далее. Возможности оперативной регулировки света в рабочей зоне широкие и по величине освещаемой площади, и по ее освещенности при неизменном спектре.

Консольные настольные лампы (поз. 3) в быту встречаются реже, т.к. для устойчивости требуют тяжелого основания и, чаще всего, противовеса, что усложняет и удорожает конструкцию. Возможностей оперативной регулировки света в рабочей зоне у консольных ламп меньше, чем у ламп на кронштейнах, однако возможно получение косеканс-квадратной ДН.

Настольные светильники без возвышения источника света над опорной поверхностью это уже не настольные лампы, а ночники (поз. 4). Принципиальная разница между теми и другими в том, что рабочей зоны с определенными требованиями к свету в ней у ночника нет. Соответственно, свет от ночника может быть каким угодно, лишь бы здоровью не вредил.

Конструкция

В настольной лампе любого типа можно выделить след. элементы конструкции:

• Электромеханическую – обеспечивает устойчивость светильника и безопасный подвод электропитания к патрону лампы.
• Опорную – поддерживает осветитель или рефлектор и, возможно, позволяет менять его положение.
• Осветитель – электролампочка в абажуре или рефлекторе.

Электромеханика в дизайне настольной лампы роль играет лишь постольку, поскольку ее возможно упрятать в опору осветителя. Дизайнерские изыски приходятся на опору и осветитель. В стоечных лампах, как правило, основную эстетическую нагрузку несет абажур, а стойка его дополняет; в шарнирных – наоборот. Но исключений из этого правила полным-полно.

Электромеханика

Электросхема настольной лампы проста: сетевая вилка, кабель, выключатель, патрон лампочки. Иногда добавляется регулятор напряжения. Подвесной патрон лампы Е27 (под цоколь лампы обычной ширины, поз. 1 на рис.) крепить можно только на резьбовый хвостовик М10 или М12. Патрон под узкий цоколь-миньон Е14 крепится также на резьбу или на ламель в виде стальной полоски; гнездо под нее показано зеленой стрелкой на поз. 2. Для настольной лампы лучше всего подходят люстровые патроны (поз. 3) с накидными резьбовыми фланцами: между ними можно зажать стальную планшайбу с каркасом абажура или хомут для крепления на шарнире. Чертежи люстрового электрического патрона Е27 разных модификаций даны на поз. 4.

Патроны электроламп освещения

Сделать настольную лампу необходимо так, чтобы обеспечить ее электробезопасность. Особенно это касается ламп на шарнирах и консольных. Добиться безопасности настольной лампы достаточно просто:

1. Кабель нужно брать круглый в двойной изоляции.
2. Токопроводящие жилы кабеля – гибкие, из многих проволок. Сечение жил от 0,35 кв. мм.
3. Места проводки кабеля сквозь токопроводящие или способные отсыреть детали конструкции должны быть защищены достаточно прочными гибкими диэлектрическими втулками, манжетами или коленами.
4. Кабель внутри конструкции лампы не должен быть натянут.

Схема механической части опоры с пригрузом самодельной стоечной настольной лампы показана на рис.:

Схема устройства опоры настольной лампы

Кабель изнутри перед вводом (выделено цветом) завязывают узелком или продергивают через отверстия диэлектрической фиксирующей шайбы, чтобы, потянув за него снаружи, кабель нельзя было порвать внутри. Декоративная отделка из полимерной глины (пластики, холодного фарфора) на болване из обрезанной пластиковой бутылки – оптимальный в домашних условиях вариант, но, разумеется лишь один из многих. Хотите, напр., выточить декоративную оболочку стойки из дерева – пожалуйста, лишь бы на механику села как надо. Однако полимерная глина как материал для стойки настольной лампы позволяет реализовать самые оригинальные идеи ее декора и вполне удовлетворяет требованиям безопасности: высохшая полимерная глина – механически прочный не намокающий негорючий диэлектрик.

Оригинальные опоры

Настольные лампы из бутылок

Городить достаточно сложную и требующую токарных работ опору стоечной настольной лампы не обязательно, если ее абажур легкий, напр. из ниток (см. далее) или тонкого жесткого пластика, а помещать в опору регулятор света и др. электронику не предполагается. В таком случае достаточно устойчивая опора лампы получается из «пузатой» стеклянной бутылки с широким дном, поз. 1 на рис. Узкую бутылку можно утяжелить, набросав в нее камешков (поз. 2), стальных шариков и т.п. Держатель абажура закрепляется на горлышке штатной резьбовой пробкой или куском твердого пенополистирола ЭППС, притертого по резьбе горла.

Отверстие под кабель в бутылке сверлят трубчатым тонкостенным алмазным сверлом. Но стекло совсем не то, что кафель, поэтому сверлить его нужно таким образом:

• Бутылку кладут на бок и надежно закрепляют.
• Вокруг будущего отверстия лепят бортик из пластилина высотой 2-3 см.
• В получившуюся лунку наливают воды.
• Сверлят под слоем воды не менее чем на 2500 об/мин с нежнейшей и плавнейшей подачей.

Как из бутылки от виски «Джек Дэниэлс» делается настольная лампа, см. видео ниже:

Видео: настольная лампа из бутылки своими руками

Такая лампа органично впишется в интерьер стиля лофт, стимпанк и др. техногенно-утилитарный. Только не делайте ошибку, не пытайтесь сделать ее абажур из цветочного горшка или любой другой посуды. Техногенно-утилитарные стили не бессмысленное нагромождение хлама, их концепции четко продуманы. Элементы интерьера для них должны быть родственны промышленному, а не сельскохозяйственному или пищевому производству. Абажур, напр., нужен из жестяного рефлектора от старого производственного навесного светильника на пантографе, автомобильной фары, маленького прожектора и т.п.

На рис. справа показан еще очень оригинальный вариант опоры «настоящей большой» настольной лампы из… каната! Делается она таким способом:

Настольная лампа на опоре из каната

1. Канат берут натуральный органический повива 6+1, т.е. 1 прядь по оси и 6 по окружности;
2. Отрезок каната растягивают руками и прослабляют, проворачивая одновременно в разные стороны против направления повива прядей;
3. Осевую прядь аккуратно вытаскивают и вставляют вместо нее тонкостенную медную трубку с вдетой в нее рыболовной леской для затяжки кабеля;
4. Канат с трубкой внутри стягивают, проворачивая руками по направлению повива прядей;
5. Концы каната прочно закрепляют на трубке обмоткой шнуром;
6. Затягивают в трубку кабель;
7. Гнут заготовку и вяжут узлом. Гнуть нужно понемногу, аккуратно, чтобы трубка не надломилась;
8. Канат еще раз обтягивают, подбирая встопорщившиеся пряди, и пропитывают акриловым лаком.

Примечание: трубку нужно брать для систем кондиционирования, из бескислородной меди. Красномедная газовая или электротехническая трубка в узле наверняка надломится.

Особенности шарнира

Механическая часть настольной лампы на шарнирном кронштейне сложнее. Лампа, показанная слева на рис., не соответствует требованиям электро- и пожарной безопасности: кабель зажат в горючих деталях и при манипуляциях с осветителем может натянуться. Его свисающую вниз петлю можно в полутьме зацепить рукой или острым предметом.

Неправильная и правильная прокладка электрокабеля в настольной лампе на шарнирном кронштейне.

Кабель к патрону лампочки в настольной лампе на шарнирном кронштейне следует проводить по диэлектрическим несгораемым коленам либо между боковинами его звеньев, либо, если звено шарнира цельное, по его верху, в центре и справа на рис. В таком случае кабель на звене шарнира нужно закрепить. Если звенья шарнира трубчатые, кабель прокладывается внутри них. В любом случае над изломами звеньев шарнира делают ?-образные петли кабеля диаметром от 60 мм, но не менее 12-ти диаметров кабеля. На переходе кабеля от кронштейна к осветителю ?-петлю делают от 90 мм, но не менее 20 диаметров кабеля.

Настольная лампа на сложном шарнире

Баланс настольной лампы на шарнире меняется в широких пределах и обеспечить ее устойчивость пригрузом достаточно сложно. Производители из-за этого иной раз выдумывают такие системы, что проще фонариком светить, чем настроить свет от этакого чуда, см. рис. слева. Поэтому настольные лампы на шарнирах часто снабжают винтовыми зажимами.

Малая столярная струбцина

В качестве винтового зажима для крепления самодельной настольной лампы к столешнице отлично подходит малая столярная струбцина, см. рис. справа. Лучше зажима для лампы из мебельного магазина: стоит дешевле, держит надежнее. Захват струбцины шире, и лампу можно крепить к столешнице любой мыслимой и немыслимой толщины. Спрашивать нужно именно столярную, т.к. губки слесарных струбцин без мягкого покрытия.

В держатель лампы струбцину превращают при помощи гнезда из стальной трубки диаметром по внутри от 10 мм и длиной 120-150 мм. В трубке прим. на половину длины делают продольный пропил шириной в толщину обоймы струбцины. Крепится гнездо к струбцине сквозными болтами. В гнездо плотно, но не туго, вставляют стальной штырь с проушиной, являющийся неподвижным звеном нижнего шарнира кронштейна лампы. Хорошо тут подходят крюки для подвески люстр с загнутым в кольцо концом; резьба на мешает им плавно поворачиваться в гнезде.

Приспосабливая струбцину под держатель лампы, нужно помнить, что ее обойма сделана из сильно науглероженной стали; так нужно, чтобы губки струбцины не поддавались под противодавлением сжимаемых деталей. Высокоуглеродистая сталь очень тверда и довольно хрупка, поэтому сверлить ее нужно твердосплавным сверлом на 800-900 об/мин при не сильной плавной подаче. Колотить твердыми предметами и пытаться подогнуть обойму струбцины нельзя!

Осветитель

Этот узел настольной лампы должен дать правильный свет в рабочую зону и часто является основным декоративным элементом. Здесь нужно прежде всего заметить, что компактные, легкие и экономичные светодиодные осветители (см. рис.) хорошо светят только в 3D моделях. Реально же их свет медико-санитарным требованиям к местному рабочему освещению пока еще далеко не удовлетворяет.

Светодиодные настольные лампы

Рефлекторы

Осветители настольных ламп на шарнире делают рефлекторными, абажур для них слишком громоздок и тяжел. Рефлектор нужно подбирать параболический, он дает достаточно концентрированный и ровный свет. Одинарный конический рефлектор можно сделать самому, но свет от него неравномерный, утомляющий глаза, и много его зря «разбрасывается» в стороны. Рефлекторы хороших шарнирных настольных ламп делают с отражающей поверхностью 4-го порядка кривизны (напр., у не теряющей более 20 лет популярности «Hobby»), но соорудить такой самостоятельно нереально.

Выход, если подходящего рефлектора не находится – использовать криптоновую лампу накаливания с внутренним рефлектором, он у добросовестных производителей тоже 4-го порядка кривизны. В таком случае изготовление осветителя сводится к установке вокруг лампочки обечайки любой формы из любого достаточно прочного и легкого материала, защищающей лампу от случайных ударов.

Рефлектор осветителя настольной лампы на шарнирном кронштейне обязательно должен иметь вверху проем или отверстия для выхода нагретого воздуха. Люминесцентные лампы-экономки и светодиодные греются вроде бы слабо, но от пребывания в нагретой воздушной подушке их ресурс резко снижается, а стоят они не дешево.

Абажур

Осветители стоечных настольных ламп выполняются в виде лампочки под абажуром. Его назначение не только быть благодатным полем для декора, но и частично светопроницаемым отражателем, обеспечивающим нужную освещенность рабочей зоны заданной величины. Абажур для настольной лампы может быть изготовлен жестким бескаркасным и мягким на каркасе. Каркас абажура делается чаще всего из проволоки в виде усеченного прямого конуса, слева на рис., с простыми (в центре) и сложными (справа) криволинейными образующими.

Каркасы абажуров настольных ламп

Простейший способ обшивки прямого конического абажура – отрезками ленты. Он трудоемок, но хорош тем, что внешняя поверхность получается плавно изогнутой, без надломов. Швы на ободах абажура маскируются рюшами (поз. 1 на след. рис.), тесьмой, бахромой и т.п.

Текстильные абажуры настольных ламп

Кроить ткань в виде развертки усеченного конуса для обшивки конического абажура смысла нет, т.к. в результате утяжки материала абажур получится не коническим, а граненым, пирамидальным. Проще будет сшить чехол абажура из клиньев, выкройки которых строятся пошагово совершенно без использования геометрии:

• На секцию каркаса накладывают лист тонкого картона или плотной жесткой бумаги;
• Картон/бумагу приматывают к каркасу резинкой или скотчем;
• Контур выкройки обводят изнутри, это даст недохват ткани, необходимый для плотной обтяжки ею абажура;
• Ткань берут сатинового, саржевого или штапельного переплетения;
• Кроят так, чтобы нити основы ткани были ориентированы по продольной оси выкройки.

Готовый абажур часто украшают розетками, бантами и т.п. На такой случай есть интересный дизайнерский прием: основную ткань берут тонкую, хорошо просвечивающую цветастую, а розетки нашивают бледных пастельных тонов или совсем светлые, поз. 2. На свету лампа скромно стоит в интерьере, а стоит включить в темноте – вся расцвечивается.

Как обтягивать абажур

На каркас абажура со сложными криволинейными ребрами (с «талией») шитый чехол можно просто накинуть и стянуть лентами (поз. 3), нитью, резинкой. Но по правилам обтяжка абажура тканью делается так:

1. 

   Схемы обшивки ребер каркаса абажура настольной лампы

   Кроят клинья, давая на отвороты швов минимальный припуск в 10-15 мм;

2. Надевают чехол на каркас так, чтобы швы пришлись точно на ребра;
3. Отвороты швов расправляют по обе стороны соотв. ребер тонкой вязальной спицей или ушком цыганской иглы;
4. Зашивают отвороты швов на ребрах в строчку или спиральным накидом так, чтобы каждое ребро оказалось в рукавчике-кулисе;
5. Незашитыми оставляют у верхнего и нижнего ободьев ок. 1,5 см отворотов;
6. Чтобы добиться равномерной обтяжки, обшивают ребра отворотами не идя по окружности, а «прыгая» по диаметру или наибольшей хорде. Схемы обшивки ребер для каркасов из 5, 6, 7 и 8 секций даны на рис. справа. На их основе разрабатываются схемы обшивки каркасов большей кратности;
7. Ткань расправляют, подгибают нижний отворот и обшивают им нижний обод так же, как и ребра;
8. Еще раз расправляют ткань, обшивают верхний обод;
9. Маскируют швы на ободьях, см. выше.

А по-другому?

Существуют и другие способы изготовления абажура настольной лампы, позволяющие воплотить в материале разнообразные оригинальные идеи дизайна. Напр., из обычной писчей бумаги клеят оправку-болван (поз. 1 на рис.) и дважды пропитывают ее акриловым лаком. После высыхания лака в болван несколько раз втирают ланолин, пока он не перестанет впитываться. Покрытую ланолином болванку обматывают нитью, протянутой сквозь клей ПВА, как при изготовлении елочных игрушек своими руками. Приспособление для протяжки нити сквозь ПВА показано на рис. справа ниже. Готовый жесткий чехол абажура каплями клея фиксируют на каркасе, который с данном случае может состоять только из нижнего обода, крепежных стяжек и планшайбы под люстровый патрон.

Простые абажуры настольных ламп

На таком же болване делается жесткий бесшовный абажур из тонкой синтетической ткани. Выкроенным как развертка усеченного конуса (с припуском) отрезом оборачивают болван. Ткань фиксируют по краям скрепками и пропитывают акриловым лаком широкой полосой посередине. Когда лак высохнет, скрепки снимают и пропитывают края снаружи. Бумагу из высохшего абажура выдирают. Отвороты внутри подрезают, в изгибы вкладывают толстую рыболовную леску и фиксируют каплями клея.

Приспособление для протяжки нити сквозь клей ПВА

Каркас с криволинейными ребрами можно заплести горизонтально полосками ткани (поз. 3) или узкой лентой, газетными трубочками, соломкой и т.п. По светотехнике отлично подходит обыкновенный пропиленовый шпагат, но эстетика у него того… не шибко того… Наконец, мягкий текстильный чехол для абажура можно сшить простым прямым рукавом по диаметру нижнего обода, а поверху присборить, поз. 4.

Совсем оригинально

Следующие 3 варианта абажура настольной лампы относятся к числу внешне экстравагантных, но обеспечивающих очень хорошие светотехнические показатели. Чего, кстати, нельзя сказать о многих самодельных текстильных абажурах. Напр., покупаем (воровать – грешно, как сказал бы капитан Барбоса из «Пиратов Карибского моря») молочный пластиковый плафон для уличного фонаря. Не так уж дорого, идеальное светопропускание со светорассеиванием, и не бьется. А внизу – широкий проем, сквозь который выйдет света достаточно для местного рабочего освещения. Внешнюю поверхность плафона декорируем декупажем на прозрачной основе или расписываем от руки. Что получается в итоге – см. на рис. Но это, разумеется, вариант на любителя, стойкого к психоделическим воздействиям.

Оригинальная настольная лампа со сферическим абажуром

Фанерный или дощатый на клею абажур (см. след. рис.) за счет внутренних переотражений имеет хорошее светопропускание и сильно смягчает свет. В настольную лампу с ним можно ставить даже светодиодную лампочку с матовой колбой. Ободья – пяльцы для вышивания разного диаметра. Таким же способом можно сделать настольную лампу, интегрированную с абажуром (справа на рис.) Места на столе она займет много, но смотрится оригинально, «экологически», а свет дает очень мягкий, не утомительный.

Абажур и настольная лампа из дерева

Интегрированную с абажуром настольную лампу можно сделать также все из того же замечательного материала – полимерной глины; в тонком слое она полупрозрачна. Лампа-медуза (см. рис. справа) сделана именно из нее. Процедура изготовления такова:

• 

  Настольная лампа из полимерной глины

  Делают пенопластовый болван-оправку.

• Оправку несколько раз покрывают акриловым лаком на водной основе.
• Каждый слой лака по полном высыхании шлифуют мелкой шкуркой.
• Лакировку-шлифовку повторяют, пока не образуется гладкая поверхность, из-под которой не проглядывает пенопласт.
• Лакированный болван натирают ланолином.
• Закупают или делают своими руками полимерную глину и раскатывают, как тесто, в слой до 4 мм толщиной.
• Пласт пластики накладывают на болван и, постепенно разглаживая, формируют по оправке. «Упрямые» складки обрезают ножницами.
• Пока пластика не затвердела, вырезают ее, где нужно, монтажным ножом.
• По отвердевании пластики пенопласт из заготовки выковыривают.

Зеленая лампа

Пересмотрите старые фото с Лениным, Сталиным, Черчиллем, Рузвельтом, Теодором или Франклином Делано, Махатмой Ганди. Или, если хотите, с Гитлером, Муссолини, генералом Тодзиё, Чан Кайши. И обратите внимание на их настольные лампы. Правда, похожи на ту, что слева на рис? Которая в СССР «широким слоям населения» не продавалась? И которая породила крылатое выражение «зеленая лампа»?

“Зеленые” настольные лампы класса люкс антикварная и современные

«Зеленые лампы» поныне выпускаются и хорошо раскупаются. Правда, судя по ценам (справа на рис.) рядовым гражданам доступнее они не стали. Секрет «зеленой лампы» – в абажуре из окрашенного в массе зеленого стекла, изнутри покрытого полупрозрачным (точнее, на 3/4 прозрачным) слоем. Форма абажура соответствует вполне определенному математическому закону. В пределах широкой, ок. 3-х диаметров абажура, рабочей зоны ДН «зеленой лампы» практически косеканс-квадратная, а затем освещенность ею очень плавно переходит в зеленоватый полумрак. Чуть поднял взор от бумаг – глаза и ум отдыхают.

Схема абажура настольной лампы повышенной эргономичности

В наше время почти полный светотехнический аналог «зеленой лампы» можно сделать своими руками. Дают такую возможность лампочки-экономки на цветовую температуру в 4300K с U-образными сегментами колбы и белоснежная акриловая эмаль для ванн. Схема устройства поликонического абажура самодельной «зеленой лампы» дана на рис. Его размеры привязаны к высоте колбы лампочки – источника света, для чего на рис. нанесена координатная сетка. Зеленый светофильтр – из ПЭТ. Отражатели сворачиваются из тонкой жести. Наружный шов на верхнем маскируется наклеенной на него полоской ПВХ. Симметрично ей относительно вертикальной оси наклеиваются еще 2-3 таких же полоски через 120 или 90 градусов. Стойка – любая, и символ покоя, уюта, вдохновения готов.

Содержание

1. Конструкции
2. Термопанель
3. 12 В
4. ТЭНы
5. Камин
6. Масло и вода
7. Пламенные
8. От свечи
9. Совсем задаром
> Обсуждение

Желающих сделать обогреватель своими руками не убывает: цены на фабричные приборы автономного обогрева не радуют, а их заявленные характеристики нередко оказываются завышенными сравнительно с реальными. Предъявлять претензии бесполезно: у производителей всегда есть «железная отмазка» – эффективность обогрева помещения сильно зависит от его теплотехнических свойств. Случаи, когда из производителя удавалось «выдавить» компенсацию за последствия несчастья, произошедшего по вине их изделия, также единичны. Правда, хотя бытовые обогреватели самостоятельно делать законом не запрещено, беда по вине самоделки будет серьезным отягчающим обстоятельством для ее изготовителя и владельца. Поэтому в данной статье далее описано, как правильно сконструировать и изготовить безопасные бытовые обогреватели нескольких систем, по тепловой эффективности не уступающие лучшим промышленным образцам.

Конструкции

Любители-мастеровые городят обогреватели нередко весьма замысловатой конструкции, см. фото на рис. Порой они сделаны аккуратно. Но подавляющее большинство описанных в рунете самодельных отопительных приборов объединяет одно: высокая степень создаваемой ими опасности, гармонично сочетающаяся с полным несоответствием ожидаемых технических характеристик действительным. В первую очередь это относится к надежности, долговечности и транспортабельности.

самодельные обогреватели

Сделать обогреватель для дома, хоз. помещений или походный автономный для дачи, туризма и рыбалки возможно следующих систем (слева направо на рис.):

• С непосредственным подогревом воздуха на естественной конвекции – электрокамин.
• С принудительным обдувом нагревателя – тепловентилятор.
• С косвенным подогревом воздуха, на естественной конвекции или с принудительным обдувом – масляный или водо-воздушный обогреватель.
• В виде излучающей тепловые (инфракрасные, ИК) лучи поверхности – термопанель.
• Пламенный автономный.

Последний от печи, плиты или водогрейного котла отличается тем, что чаще всего не имеет встроенной горелки/топки, а использует бросовое тепло отопительно-варочных приборов. Впрочем, грань тут весьма размыта: обогреватели на газе со встроенной горелкой есть в продаже и делаются самостоятельно. На многих из них можно готовить или разогревать пищу. Здесь в конце также будет описан пламенный обогреватель, который не на дровах, не на жидком топливе, не на газу и совсем уж точно не печка. А прочие рассматриваются в порядке убывания степени их безопасности и надежности. Которые тем не менее при надлежащем исполнении и у «худших» образцов вполне соответствуют требованиям в бытовым автономным отопительным приборам.

Термопанель

Это достаточно сложный и трудоемкий, но наиболее безопасный и эффективный тип бытового электрического обогревателя: термопанель двустороннего излучения на 400 Вт комнату 12 кв. м в бетонном доме нагревает с +15 до +18 градусов. Потребная мощность электрокамина в таком случае – 1200-1300 Вт. Расход денежных средств на самостоятельное изготовление термопанели невелик. Работают термопанели в т. наз. дальнем (более удаленном от красной области видимого спектра) или длинноволновом ИК, поэтому тепло дают мягкое, не жгучее. Вследствие относительно слабого нагрева теплоизлучающих элементов, если они выполнены правильно (см. ниже), эксплуатационный износ термопанелей практически отсутствует, а долговечность и надежность их ограничены непредусмотренными внешними воздействиями.

Теплоизлучащий элемент (излучатель) термопанели состоит из тонкого плоского проводника из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, зажатого между 2-мя обкладками – пластинами из диэлектрика, прозрачного для ИК. Нагреватели термопанелей делаются по тонкопленочной технологии, а обкладки – из специального пластикового композита. То и другое в домашних условиях недоступно, поэтому многие любители пытаются делать излучатели тепла на основе углеродного покрытия, зажатого между 2-мя стеклами (поз. 1 на рис. ниже); обычное силикатное стекло почти прозрачно для ИК.

Такое техническое решение – типичный суррогат, ненадежный и недолговечный. Проводящую пленку получают либо из свечной сажи, либо намазывая на стекло эпоксидный компаунд с наполнителем из молотого графита или электротехнического угля. Главный порок обоих способов – неравномерная толщина пленки. Углерод в аморфной (уголь) или графитовой аллотропной модификации – полупроводник с высокой для данного класса веществ собственной проводимостью. Характерные для полупроводников эффекты проявляются в нем слабо, почти неуловимо. Но с повышением температуры проводящего слоя удельное электрическое сопротивление углеродной пленки не растет линейно, как у металлов. Следствие – тонкие места греются сильнее, выгорают. Плотность тока в более толстых растет, греются и они, тоже выгорают, и скоро выгорает вся пленка. Это т. наз. лавинообразное выгорание.

Кроме того, пленка из сажи очень нестойка, быстро осыпается сама по себе. В эпоксидный клей для получение нужной мощности обогревателя нужно вводить до 2-х объемов углеродного наполнителя. Вообще-то можно и до 3-х, а если в смолу перед введением отвердителя добавить 5-10% по объему пластификатора – дибутилфталата – то и до 5 объемов наполнителя. Но готовый к работе (не затвердевший) компаунд получается густым и вязким, как пластилин или жирная глина, и нанести его тонкой пленкой нереально – эпоксидка липнет ко всему на свете, кроме парафиновых углеводородов и фторопласта. Шпатель из последнего сделать можно, но компаунд за ним потянется грядочками и комками.

Наконец, графитовая и угольная пыль – очень вредные для здоровья (о силикозе у шахтеров слыхали?) и чрезвычайно пачкающиеся вещества. Снять или отстирать их следы невозможно, запачканные вещи приходится выбрасывать, они пачкают другие. Кто хоть раз имел дело с графитовой смазкой (это тот же мелко дробленый графит) – как говорится, жив я буду, не забуду. Т.е., самодельные излучатели для термопанели нужно делать каким-то другим способом. К счастью, расчет показывает, что для этого пригодна «старая добрая», проверенная многими десятилетиями и недорогая нихромовая проволока.

Расчет

Сквозь 3-мм оконнон стекло без опасности его перегрева растрескивания проходит ок. 8,5 Вт/кв. дм ИК. Из «пирога» излучателя термопанели в обе стороны уйдет 17 Вт. Зададимся размерами излучателя 10х7 см (0,7 кв. дм), таких кусков можно нарезать из боя и отходов порезки практически в неограниченном количестве. Тогда один излучатель отдаст нам комнату 11,9 Вт.

Примем мощность обогревателя в 500 Вт (см. выше). Тогда понадобится 500/11,9 = 42,01 или 42 излучателя. Конструктивно панель будет представлять матрицу 6х7 излучателей размерами без обрамления 600х490 мм. Накинем на обрамление до 750х550 мм – по эргономике проходит, достаточно компактно.

Потребляемый от сети ток – 500 Вт/220 В = 2,27 А. Электрическое сопротивление всего обогревателя – 220 В/2,27 А = 96,97 или 97 Ом (закон Ома). Сопротивление одного излучателя – 97 Ом/42 = 2,31 Ом. Удельное сопротивление нихрома почти точно 1,0 (Ом*кв. мм)/м, но какого сечения и длины нужна проволока для одного излучателя? Поместится ли нихромовая «змея» (поз. 2 на рис.) между стеклами 10х7 см?

Устройство и чертежи самодельного инфракрасного панельного обогревателя

Плотность тока в открытых, т.е. контактирующих с воздухом, нихромовых электроспиралях – 12-18 А/кв. мм. Светятся они при этом от темно- до светло красного (600-800 градусов Цельсия). Примем 700 градусов при плотности тока 16 А/кв. мм. При условии свободного излучения ИК температура нихрома от плотности тока зависит примерно по корню квадратному. Уменьшим ее вдвое, до 8 А/кв. мм, получим рабочую температуру нихрома в 700/(2^2) = 175 градусов, для силикатного стекла безопасно. Температура наружной поверхности излучателя при этом (без учета теплоотвода за счет конвекции) не превысит 70 градусов при наружной в 20 градусов – годится и по теплопередаче «мягким» ИК, и по безопасности, если прикрыть излучающие поверхности защитной сеткой (см. далее).

Номинальный рабочий ток в 2,27 А даст сечение нихрома 2,27/8 = 0,28375 кв. мм. По школьной формуле площади окружности находим диаметр проволоки – 0,601 или 0,6 мм. С запасом примем его 0,7 мм, тогда мощность обогревателя будет 460 Вт, т.к. она зависит от его рабочего тока по квадрату. 460 Вт для обогрева хватит, достаточно было бы и 400 Вт, а долговечность прибора возрастет в несколько раз.

1 м нихромовой проволоки диаметром 0,7 мм имеет сопротивление 2,041 Ом (0,7 в квадрате = 0,49; 1/0,49 = 2,0408…). Для получения сопротивления одного излучателя 2,31 Ом понадобится 2,31/2,041 = 1,132… или 1,13 м проволоки. Примем ширину нихромовой «змейки» в 5 см (по 1 см запаса с краев). На обворот 1-мм гвоздей (см. ниже) прибавим по 2,5 мм, итого 5,25 см на ветвь змейки. Ветвей понадобится 113 см/5,25 см = 21,52…, примем 21,5 ветви. Их общая ширина 22х0,07 см (диаметр проволоки) = 1,54 см. Примем длину змейки в 8 см (по 1 см запаса с коротких краев), тогда коэффициент укладки проволоки 1,54/8 = 0,1925. В паршивейших китайских маломощных силовых трансформаторах он ок. 0,25, т.е. нам на изгибы и промежутки между ветвями змейки места хватает с избытком. Уф-ф, принципиальные вопросы решены, можно переходить к ОКР (опытно-конструкторские работы) и техническому проектированию.

ОКР

Теплопроводность и прозрачность для ИК силикатного стекла сильно меняются от марки к марке и от партии к партии. Поэтому сначала нужно будет сделать 1 (один) излучатель, см. ниже, и провести его испытания. В зависимости от их результата, возможно, придется изменить диаметр проволоки, так что не закупайте нихрома сразу много. При этом изменятся номинальный ток и мощность обогревателя:

• Проволока 0,5 мм – 1,6 А, 350 Вт.
• Проволока 0,6 мм – 1,9 А, 420 Вт.
• Проволока 0,7 мм – 2,27 А, 500 Вт.
• Проволока 0,8 мм – 2,4 А, 530 Вт.
• Проволока 0,9 мм – 2,6 А, 570 Вт.

Примечание: кто грамотный в электричестве – номинальный ток, как видите, меняется не по квадрату диаметра провода. Почему? С одной стороны, у тонких проводов относительно большая излучающая поверхность. С другой – при толстом проводе нельзя превышать допустимую пропускаемую стеклом мощность ИК.

Для испытаний готовый образец устанавливают вертикально, подперев чем-то негорючим и термостойким, на несгораемую поверхность. Затем подают в него номинальный ток от регулируемого источника питания (ИП) на 3 А и более или ЛАТРа. В последнем случае оставлять образец без присмотра нельзя все время испытаний! Ток контролируется цифровым тестером, щупы которого должны быть плотно сжаты с токоведущими проводами винтом с гайкой и шайбами. Если опытный образец запитан от ЛАТРа, тестер должен измерять силу переменного тока (предел AC 3А или AC 5А).

Прежде всего нужно проверить, как ведет себя стекло. Если оно в течение 20-30 мин перегревается и трескается, то, возможно, непригодна вся партия. Напр., в стекла б/у со временем въедается пыль и грязь. Резать их – сущая мука и гибель алмазного стеклореза. А трескаются такие стекла при значительно более слабом нагреве, чем новые того же сорта.

Далее спустя 1-1,5 часа проверяется сила излучения ИК. Температура стекла тут не показатель, т.к. основную часть ИК излучает нихром. Поскольку фотометра с ИК фильтром у вас скорее всего не найдется, придется проверять ладонями: их держат параллельно излучающим поверхностям на расстоянии ок. 15 см от них не менее 3-х мин. Затем в течение 5-10 мин должно чувствоваться ровное мягкое тепло. Если ИК от излучателя начинает жечь кожу сразу, диаметр нихрома уменьшаем. Если спустя 15-20 мин легкого жжения (как на солнечном пригреве в середине лета) не чувствуется, нихром нужно взять толще.

Как согнуть змею

Устройство излучателя самодельного панельного обогревателя дано на поз. 2 рис. выше; нихромовая змейка показана условно. Нарезанные в размер стеклянные обкладки очищаются от загрязнений и моются щеткой в воде с добавкой любого моющего для посуды, затем также со щеткой промываются под струей чистой воды. «Уши» – контактные ламели размером 25х50 мм из медной фольги – приклеиваются к одной из обкладок эпоксидным клеем или мгновенным цианоакрилатным (суперклеем). Заход «уха» на обкладку – 5 мм; наружу торчит 20 мм. Чтобы ламель не отвалилась, пока клей не схватился, под нее подкладывают что-нибудь толщиной 3 мм (толщина стекла обкладки).

Далее нужно сформировать самую змейку из нихромовой проволоки. Делается это на шаблоне-оправке, схема которой дана на поз. 3, а подробный чертеж – на рис. здесь. «Хвостики» для отжига змейки (см. ниже) нужно дать от 5 см. Обкусанные концы гвоздей зашлифовываются до округлости на наждачном камне, иначе готовую змейку снять, не смяв, будет невозможно.

Чертеж шаблона для формирования плоского нихромового нагревательного элемента

Нихром довольно упруг, потому навитую на шаблон проволоку нужно отжечь, чтобы змейка держала форму. Делать это следует в полутьме или при слабом освещении. На змейку подают напряжение 5-6 В от ИП не менее чем на 3 А (вот для чего на дереве нужна огнеупорная накладка). Когда нихром засветится вишневым, ток выключают, дают нити полностью остыть, и повторяют эту процедуру 3-4 раза.

Следующий шаг – змейку прижимают пальцами через наложенную на нее фанерную полоску и аккуратно разматывают навитые на 2-мм гвозди хвостики. Каждый хвостик выпрямляют и формуют: на 2-мм гвозде остается четверть витка, а остальное обрезают вровень в краем шаблона. Остаток «хвостика» в 5 мм зачищают острым ножом.

Теперь змейку нужно снять с оправки, не покорежив, и закрепить на подложке, обеспечив надежный электрический контакт выводов с ламелями. Снимают парой ножей: их лезвия подсовывают снаружи под изгибы ветвей на 1-мм гвоздях, аккуратно поддевают и поднимают извитую нить нагревателя. Затем змейку кладут на подложку и немного подгибают, если требуется, выводы, чтобы легли прим. посередине ламелей.

Металлическими припоями с неактивным флюсом нихром не паяется, а остатки активного флюса со временем могут разъесть контакт. Поэтому нихром к меди «паяют» т. наз. жидким припоем – токопроводящей пастой; продается она в радиомагазинах. На контакт зачищенного нихрома с медью выдавливают капельку жидкого припоя и через кусочек полиэтиленовой пленки придавливают пальцем, чтобы паста не выпирала вверх от проволоки. Можно сразу вместо пальца придавить каким-то плоским грузиком. Снимают пригруз и пленку после отвердевания пасты, от часа до суток (время указывается на тюбике).

Застыл «припой» – пришло время собирать излучатель. Вдоль посередине выдавливаем на змейку тонкую, не толще 1,5 мм, «колбаску» обычного строительного силиконового герметика, это предотвратит сползание и замыкание изгибов проволоки. После этого тот же герметик выдавливаем валиком уже потолще, 3-4 мм, по контуру подложки, отступив от края прим. на 5 мм. Накладываем покровное стекло и очень аккуратно, чтобы не сползло вбок и не потянуло за собой змейку, придавливаем, пока не ляжет плотно, и откладываем излучатель на сушку.

Скорость высыхания силикона – 2 мм в сутки, но спустя 3-4 дня, как может показаться, брать излучатель дальше в работу еще нельзя, нужно дать высохнуть внутреннему валику, фиксирующему изгибы. Понадобится на это прим. неделя. Если делается много излучателей уже для рабочего обогревателя, их можно сушить штабелем. Нижний слой раскладывают на полиэтиленовой пленке, ею же застилают сверху. Элементы след. слоя укладывают поперек нижележащих, и т.д., разделяя слои пленкой. Штабель, для гарантии, сушится 2 недели. После сушки выступившие излишки силикона срезают лезвием безопасной бритвы или острым монтажным ножом. С контактных ламелей силиконовые наплывы также нужно полностью удалить, см. ниже!

Монтаж

Пока излучатели сохнут, делаем из реек твердого дерева (дуб, бук, граб) 2 одинаковые рамки (поз. 4 на рис. со схемой панельного обогревателя). Соединения выполняются врезкой вполдерева и скрепляются мелкими саморезами. МФД, фанера и древесные материалы на синтетических связующих (ДСП, OSB) не годятся, т.к. длительный нагрев, пусть и не сильный, им категорически противопоказан. Если у вас есть возможность вырезать детали рамок из текстолита или стеклотекстолита – вообще отлично, но эбонит, бакелит, текстолит, карболит и термопластичные пластики непригодны. Деревянные детали перед сборкой дважды пропитываются водно-полимерной эмульсией или разбавленным вдвое акриловым лаком на водной основе.

В одну из рамок укладываются готовые излучатели (поз. 5). Перекрывающиеся ламели электрически соединяются каплями жидкого припоя, как и перемычки на боковинах, образующие последовательное соединение всех излучателей. Подводящие провода (от 0,75 кв. мм) лучше припаять обычным легкоплавким припоем (напр. ПОС-61) с неактивной флюс-пастой (состав: канифоль, этиловый спирт, ланолин, см. на пузырьке или тюбике). Паяльник – 60-80 Вт, но паять нужно быстро, чтобы излучатель не расклеился.

Следующий шаг на этом этапе – накладываем вторую рамку и отмечаем на ней, где пришлись подводящие провода, под них нужно будет вырезать канавки. После этого раму с излучателями собираем на мелких саморезах, поз. 6. Приглядитесь внимательнее к расположению точек крепления: они не должны прийтись на токоведущие детали, иначе головки крепежа окажутся под напряжением! Также, чтобы исключить случайное прикосновение к краям ламелей, все торцы панели оклеиваются негорючим пластиком толщиной от 1 мм, напр. ПВХ с наполнителем из мела от кабельных каналов (коробов для проводки). С этой же целью, и для большей прочности конструкции, на все стыки стекла с деталями рамы наносится силиконовый герметик.

Завершающие шаги, во-первых, установка ножек высотой от 100 мм. Эскиз деревянной ножки панельного обогревателя дан на поз. 7. Второе – наложение на боковины панели защитной стальной сетки из тонкой проволоки с ячеей 3-5 мм. Третье – оформление кабельного ввода пластиковой коробокой: в ней размещаются контактные клеммы, световой индикатор. Возможно – тиристорный регулятор напряжения и защитное термореле. Все, можно включать и греться.

Термокартина

Если мощность описанной термопанели не превышает 350 Вт, из нее можно сделать обогреватель-картину. Для этого на тыльную сторону накладывают фольгоизол, то самый, который используется для теплоизоляции. Фольгированная его сторона должна быть обращена к панели, а пористая пластиковая наружу. Лицевую сторону обогревателя оформляют фрагментом фотообоев на пластике; тонкий пластик – не ахти какое препятствие для ИК. Чтобы картина-обогреватель лучше грела, вешать ее на стену нужно под углом ок. 20 градусов.

А фольга?

Как видим, самодельный панельный обогреватель дело достаточно трудоемкое. Нельзя ли упростить работу, применив вместо нихрома, скажем, алюминиевую фольгу? Толщина фольги рукава для запекания ок. 0,1 мм, вроде бы уже тонкая пленка. Нет, дело тут не в толщине пленки, а в удельном сопротивлении ее материала. У алюминия оно низкое, 0,028 (Ом*кв. мм)/м. Не приводя подробных (и очень скучных) расчетов, укажем их результат: площадь термопанели на мощность 500 Вт на алюминиевой пленке толщиной 0,1 мм оказывается почти 4 кв. м. Толстовата все же пленочка оказалась.

12 В

Самодельный тепловентилятор может быть достаточно безопасным в низковольтном, на 12 В, исполнении. Мощности свыше 150-200 Вт от него не добиться, слишком большой, тяжелый и дорогой понадобится понижающий трансформатор или ИП. Однако 100-120 Вт как раз хватит, чтобы держать в подвале или погребе небольшой плюс всю зиму, что гарантирует от промерзших овощей и полопавшихся от мороза банок с домашними заготовками, а 12 В – напряжение, допустимое в помещениях с любой степенью опасности поражения электротоком. Большее в подвал/погреб и подавать нельзя, т.к. они по электротехнической классификации особо опасные.

Основа обогревателя-тепловентилятора на 12 В – обычный красный рабочий пустотный (пустотелый) кирпич. Лучше всего подойдет полуторный толщиной 88 мм (вверху слева на рис.), но сгодится и двойной толщиной в 125 мм (там же внизу). Главное – чтобы пустоты были сквозными и одинаковыми.

Устройство самодельного обогревателя на 12 В для подвала и гаража.

Устройство «кирпичного» тепловентилятора на 12 В для подвала дано там же на рис. Посчитаем нихромовые спирали-нагреватели для него. Берем мощность 120 Вт, это с некоторым запасом. Ток, соотв., 10 А, сопротивление нагревателя 1,2 Ом. С одной стороны, спирали продуваются. С другой – этот обогреватель должен долгое время работать без присмотра в довольно тяжелых условиях. Поэтому все спирали лучше включить параллельно: перегорит одна, остальные вытянут. И мощность регулировать удобно – достаточно отключить 1-2-несколько спиралей.

В пустотном кирпиче 24 канала. Ток спирали каждого канала 10/24 = 0,42 А. Мало, нихром нужен очень тонкий и, значит, ненадежный. Этот вариант сгодился бы для бытового тепловентилятора до 1 кВт и более. Тогда нагреватель нужно рассчитывать, как описано выше, на плотность тока в 12-15 А/кв. мм, и поделить получившуюся длину проволоки на 24. К каждому отрезку добавляется по 20 см на 10-см соединительные «хвостики», а середина свивается в спираль диаметром 15-25 мм. «Хвостиками» все спирали соединяются последовательно при помощи хомутиков из медной фольги: ее ленту шириной 30-35 мм навивают в 2-3 слоя на сложенные нихромовые проволоки и закручивают на 3-5 витков парой малых пассатижей. Для питания вентиляторов придется поставить маломощный трансформатор на 12 В. Такой обогреватель хорошо подойдет для гаража или прогрева автомобиля перед поездкой: как все тепловентиляторы, он быстро прогревает середину помещения, не тратя тепло на теплопотери сквозь стены.

Примечание: компьютерные вентиляторы часто называют кулерами (досл. – охладителями). На самом деле кулер это все охлаждающее устройство. Напр., кулер процессора – ребристый радиатор в блоке с вентилятором. А вентилятор сам по себе он и в Америке вентилятор.

Но вернемся в подвал. Посмотрим, сколько нихрома понадобится на уменьшенную до 10 А/кв. мм по соображениям надежности плотность тока. Сечение провода, ясно без расчетов – 1 кв. мм. Диаметр, см. расчеты выше – 1,3 мм. Такой нихром в продаже находится без затруднений. Необходимая длина на сопротивление 1,2 Ом – 1,2 м. А какова общая длина каналов в кирпиче? Толщину берем полуторную (меньше весит), 0,088 м. 0,088х24 = 2,188. Так нам достаточно просто продеть отрезок нихрома сквозь пустоты кирпича. Можно через одну, т.к. каналов по расчету нужно 1,2/0,088 = 13,(67), т.е. 14-ти хватит. Вот и обогрели подвал. И вполне надежно – такой толстый нихром и крепкая кислота не скоро разъест.

Примечание: кирпич в корпусе фиксируется мелкими стальными уголками на болтиках. В мощную цепь 12 В обязательно должно быть включено автоматическое защитное устройство, напр. пробка-автомат на 25 А. Недорого и вполне надежно.

ИП и ИБП

Трансформатор на железе для обогрева подвала лучше взять (сделать) с отводами мощной обмотки на 6, 9, 12, 15 и 18 В, это позволит регулировать мощность обогрева в широких пределах. 1,2 мм нихром с обдувом потянет и 25-30 А. Для питания вентиляторов тогда нужна отдельная обмотка на 12 В 0,5 А и тоже отдельный кабель с тонкими жилами. Для питания нагревателя нужны жилы от 3,5 кв. мм. Мощный кабель может быть самый дрянной – ПУНП, КГ, на 12 В утечек и пробоя можно не опасаться.

Может быть, у вас нет возможности применить понижающий трансформатор, но завалялся импульсный блок питания (ИБП) от негодного компьютера. Его 5 В канала по мощности хватит; стандарт – 5 В 20 А. Тогда, во-первых, нужно пересчитать нагреватель на 5 В и мощность 85-90 Вт, чтобы не перегружать ИБП (диаметр провода выходит 1,8 мм; длина та же). Во-вторых, для питания 5 В нужно соединить вместе все красные провода (+5 В) и столько же черных (общий провод GND). 12 В для вентиляторов берут с любого желтого провода (+12 В) и любого черного. В-третьих, нужно закоротить на общий провод цепь логического запуска PC-ON, иначе ИБП просто не включится. Обычно провод PC-ON зеленый, но нужно проверить: снять с ИБП кожух и посмотреть обозначения на плате, сверху или со стороны монтажа.

ТЭНы

Для обогревателей след. типов придется покупать ТЭН: электроприборы на 220 В с открытыми нагревателями чрезвычайно опасны. Тут, простите за выражение, нужно думать в первую очередь о собственной шкуре с имуществом, есть формальный запрет или нет. С 12-вольтовыми приборами легче: по статистике, степень опасности уменьшается пропорционально квадрату отношения напряжений питания.

Если у вас уже есть электрокамин, но греет плоховато, имеет смысл заменить в нем простой воздушный ТЭН с гладкой поверхностью (поз. 1 на рис.) на оребренный, поз. 2. Характер конвекции тогда существенно изменится (см. ниже) и обогрев улучшится при мощности оребренного ТЭНа в 80-85% от гладкого.

Виды ТЭНов

Патронный ТЭН в корпусе из нержавеющей стали (поз. 3) может греть и воду, и масло в баке из любого конструкционного материала. Будете брать такой – обязательно проверьте, чтобы в комплекте были прокладки из маслотермобензостойкой резины или силиконовые.

Медный водяной ТЭН для бойлера снабжается трубкой для термодатчика и магниевым протектором, поз. 4, что хорошо. Но греть им можно только воду и только в баке из нержавейки либо эмалированном. Теплоемкость масла много меньше, чем у воды, и в масле корпус медного ТЭНа скоро прогорит. Последствия – до тяжелейших и фатальных. Если бак из алюминия или обычной конструкционной стали, то электрокоррозия вследствие наличия контактной разности потенциалов металлов очень быстро съест протектор, а вслед за тем проест корпус ТЭНа.

Т. наз. сухие ТЭНы (поз. 5), как и патронные, способны греть и масло, и воду без дополнительных мер защиты. Кроме того, их нагревательный элемент можно менять, не вскрывая бака и не сливая оттуда жидкость. Недостаток один – очень дороги.

Камин

Схема электрокамина с воздушным ТЭНом и двойным контуром конвекции

Усовершенствовать обычный электрокамин, или сделать себе свой эффективный на основе покупного ТЭНа можно с помощью дополнительного кожуха, создающего вторичный контур конвекции. Из обычного электрокамина, во-первых, воздух идет вверх довольно горячей, но слабой струей. Она быстро полнимается к потолку и греет через него более пол соседей, чердак или крышу, чем хозяйскую комнату. Во-вторых, идущее вниз от ТЭНа ИК таким же образом греет соседей снизу, подпол или подвал.

В конструкции, показанной на рис. справа, ИК, направленное вниз, отражается во внешний кожух и греет воздух в нем. Тягу еще более усиливает подсос горячим воздухом из внутреннего кожуха менее нагретого из внешнего в сужении последнего. В результате воздух из электрокамина с двойным контуром конвекции выходит широкой умеренно нагретой струей, расплывается в стороны, не доходя до потолка, и эффективно обогревает помещение.

Масло и вода

Описанный выше эффект дают также масляные и водо-воздушные обогреватели, благодаря чему и пользуются популярностью. Масляные обогреватели промышленного производства делаются герметичными с несменяемой заправкой, но повторять из самостоятельно ни в коем случае не рекомендуется. Без точного расчета объема корпуса, внутренней конвекции в нем и степени заполнения маслом возможен разрыв корпуса, авария электросети, вылив и загорание масла. Недолив так же опасен, как перезалив: в последнем случае масло просто рвет корпус давлением при нагреве, а в первом сначала закипает. Если же сделать корпус заведомо большего объема, то обогреватель греть будет несоразмерно слабо сравнительно с потреблением электроэнергии.

В любительских условиях возможно сооружение масляного или водо-воздушного обогревателя открытого типа с расширительным баком. Схема его устройства приведена на рис. Когда-то таких делали довольно много, для гаражей. Воздух от радиатора идет нагретым слабо, разность температур внутри и снаружи поддерживается минимальной, отчего и теплопотери уменьшаются. Но с появлением панельных обогревателей масляные самоделки сходят на нет: термопанели лучше во всех отношениях и вполне безопасны.

Устройство масляного обогревателя с расширительным баком

Если же вы все-таки решите делать себе масляный обогреватель, учтите – он должен быть надежно заземлен, а заполнять его нужно только и только очень дорогим трансформаторным маслом. Любое жидкое масло постепенно битуминизируется. Повышение температуры ускоряет этот процесс. Моторные масла разрабатываются с учетом того, что масло циркулирует среди движущихся деталей под воздействием вибраций. Битуминозные частицы в нем образуют взвесь, только загрязняющую масло, почему его и приходится время от времени менять. В обогревателе же им ничто не помешает оседать нагаром на ТЭНе и в трубках, отчего ТЭН перегревается. Если же он лопнет – последствия аварий масляных обогревателей почти всегда оказываются очень тяжелыми. Трансформаторное масло потому и дорого, что битуминозные частицы в нем не оседают в нагар. Источников сырья для минерального трансформаторного масла в мире мало, а себестоимость синтетического высока.

Пламенные

Мощные газовые обогреватели для больших помещений с каталитическим дожиганием дороги, но рекордно экономичны и эффективны. В любительских условиях их воспроизвести невозможно: нужна микроперфорированная керамическая пластина с платиновым напылением в порах и специальная горелка из деталей, выполненных с прецизионной точностью. В розницу то или другое обойдется дороже, чем новый обогреватель с гарантией.

Походные мини-обогреватели на газе

Туристы, охотники и рыболовы давно придумали обогреватели-дожигатели малой мощности в виде приставки к походному примусу. Выпускаются такие и в промышленных масштабах, поз. 1 на рис. Эффективность их не ахти, но палатку обогреть до отбоя в спальные мешки хватает. Конструкция дожигателя довольно сложна (поз. 2), поэтому и стоят фабричные палаточные обогреватели недешево. Любители таких делают тоже немало, из консервных банок или, напр. из автомобильных масляных фильтров. В этом случае обогреватель может работать и от газового пламени, и от свечи, см. видео:

Видео: портативные обогреватели из масляного фильтра

С появлением в широком обиходе жаропрочных и жаростойких сталей любители побывать на природе все больше отдают предпочтение газовым походным обогревателям с дожиганием на сетке, поз. 3 и 4 – они экономичнее и греют лучше. И опять-таки, любительское творчество объединило тот и другой варианты в мини-обогреватель комбинированного типа, поз. 5., способный работать и от газовой горелки, и от свечи.

Чертеж мини-обогревателя из подручных материалов для дачи

Чертеж самодельного мини-обогревателя на дожигании приведен на рис. справа. Если он используется эпизодически или временно, то может быть целиком выполнен из консервных банок. На увеличенный вариант для дачи пойдут банки от томатной пасты и т.п. Замена перфорированной крышки сетчатой существенно уменьшает время прогрева и расход топлива. Больший и очень долговечный вариант можно собрать из автомобильных дисков, см. след. ролик. Это уже считай что печка, т.к. на нем можно готовить.

Видео: обогреватель-печка из колесного диска

От свечи

Осветительная свеча, между прочим, довольно сильный источник тепла. Долгое время это ее свойство считалось помехой: в старину на балах дамы и кавалеры обливались потом, косметика текла, пудра сбивалась комьями. Как они после этого еще и амуры крутили, без горячего водопровода и душа, современному человеку понять трудно.

Домашний мини-обогреватель от свечи

Тепло от свечи в холодном помещении пропадает зря по той же причине, по которой одноконтурный конвекционный обогреватель греет плоховато: горячие отходящие газы слишком быстро поднимаются вверх и остывают, давая копоть. Между тем заставить их догорать и давать тепло проще, чем газовое пламя, см. рис. В этой системе 3-контурный дожигатель собран из керамических цветочных горшков; обожженная глина – хороший ИК-излучатель. Предназначен обогреватель на свече для местного обогрева, скажем, чтобы не дрожать, сидя за компьютером, но тепла всего от одной свечки дает удивительно много. Нужно только, пользуясь им, приоткрывать форточку, а ложась спать обязательно гасить свечу: кислорода на горение она потребляет тоже много.

Совсем задаром

Напоследок – вариант обогревателя, не требующего никаких эксплуатационных расходов. Если вы живете в бетонном доме, а топят слабо, попробуйте, прежде чем покупать или делать обогреватель, засунуть за батареи листы фольгоизола, он отражает обратно более 80% ИК, для которого железобетон полупрозрачен. Вынос листа за контур радиатора отопления – от 10 см. Фольгированная поверхность должна быть обращена в помещение, а пластиковая – к стене. Вполне возможно, что самодельного обогревателя-отражателя и хватит, чтобы в квартире установилась комфортная температура.

Содержание

1. Гордиев узел
2. Порядок действий
3. Кабель для прокладки в земле
4. Трасса, ввод, пересечения и вводы
5. Траншеи
6. ППР
7. Роем и собираем
8. А вдруг авария?
> Обсуждение

Прокладка кабеля в земле все более переходит в ведение домашних мастеров. Содержать планово-убыточную армию монтеров эксплуатирующим электросети и сети связи организациям теперь не под силу, и по этой причине ремонт ненадежных воздушных вводов чрезмерно дорог. Кроме того, сейчас люди стараются строиться не у дороги со столбами вдоль нее, чтобы быть ближе к природе. В таких условиях устройство воздушного ввода в здание часто оказывается технически невозможным. Однако прокладка кабеля в грунте много дороже устройства «воздушки», но в то же время выполнима своими руками. Поэтому домовладельцы-частники не жалеют сил и времени, чтобы обеспечить себе надежное электроснабжение. Настоящая статья призвана пояснить, как правильно проложить себе кабель в земле.

Копка траншей вручную

Гордиев узел

Прокладка силового кабеля должна производиться с соблюдением действующих требований и норм независимо от того, кто ее ведет. Правила устройства электросетей и безопасной их эксплуатации регламентируются множеством нормативных документов от имеющих силу закона до сводов правил (СП) для производства конкретных видов работ и должностных инструкций работникам. Между ними – межотраслевые, отраслевые, ведомственные и производственные правила в ранге подзаконных актов. Это не плоды бюрократического нормотворчества. Ведь, как говорится, ежу понятно, что электроснабжение жилого дома, больницы, металлообрабатывающего цеха, поезда и судна не может быть организовано единообразно. В данном случае из сводов, находящихся на вершине иерархии, т.е. имеющих силу закона, нам понадобятся Правила устройства электроустановок потребителей (ПУЭ), с непрерывной оглядкой на Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителями (ПТБ).

«Святая троица»: ПТБ, ПУЭ, ПТЭ (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) и их «коллеги» для электротехнических работников, составляющие «правящую верхушку» написаны, как и армейские уставы, человеческими жизнями и огромными материальными потерями. В силу великой ширины охвата тематики в них далеко не всегда возможно найти прямой ответ на вопрос вроде: «Какой и как подвести кабель вот именно к этому дому, если перед ним такое вот дерево торчит?» Иной раз и специалисту с высшим электротехническим образованием, опытом работы около 40 лет и вдобавок 6-м рабочим разрядом кабельщика приходится поломать голову – как же тут все сделать, чтобы работало безопасно, надежно, и хозяйский кошелек не вывернуло наизнанку. В этом суть электрических нормативов, как суть уставов – добиться победы ценой наименьших потерь.

К примеру, выбору кабеля и способам его прокладки посвящены гл. 1 и 2 ПУЭ 6-й редакции (7-я еще не завершена полностью). Но искать в ПУЭ марку кабеля для конкретной работы бесполезно: все, что удается извлечь – кабель должен эксплуатироваться согласно спецификации производителя, ТУ на данный вид продукции и быть надежно защищен от внешних воздействий. Есть еще в п. 2.3.37 рекомендация использовать преимущественно бронированные кабели, но они дороги и далеко не равноценны по качеству. А в то же время ГОСТ 15845-80 «Изделия кабельные» (термины и определения) гласит (дословно):

«КАБЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ – электротехническое изделие, предназначенное для передачи по нему электрической энергии, электрических сигналов информации или служащее для изготовления обмоток электрических устройств, отличающееся гибкостью.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ (Кабель) – кабельное изделие, содержащее одну или более изолированных жил (проводников), заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в который может входить броня, и пригодное, в частности, для прокладки в земле и под водой.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД (Провод) – кабельное изделие, содержащее одну или несколько скрученных проволок или одну или более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься легкая неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка из волокнистых материалов или проволоки, и не предназначенное, как правило, для прокладки в земле».

«В частности» и «как правило» в документе силы закона предмет особого разговора; можно только заметить, что РФ грешит этим далеко не в первых рядах ведущих мировых держав. ГОСТ 571.15-97 сформулирован несколько иначе, но проблемы – где и как какой кабель класть – это не решает, а ошибка из-за «в частности» и «как правило» может стоить жизни. Возможно, случайному прохожему, попавшему под шаговое напряжение. Отвечать тогда все равно хозяевам, т.к. теперь проводка от столба или ТП (см. ниже) до дома их собственность. Принцип ответственности «до дома» тихо помер вместе с СССР.

Один из знакомых автора во время оно высказался: «Если бы я не знал всегда точно, когда устав нарушать никак нельзя, когда можно, а когда нужно, я бы ушел в отставку полковником. Если бы я всегда все делал по уставу, был бы отставлен майором. А так вот – генерал-лейтенант, и еще служу!»

Мы в данной публикации не намерены производить кого-либо в генералы или хотя бы в сержанты. Мы расскажем неподготовленным читателям, как правильно производится прокладка кабеля в траншее, чтобы надзорный орган принял работу, дал добро на эксплуатацию и потом проблем с кабельным вводом не было по крайней мере 40 лет. Не в виде нудного перечисления пунктов ПУЭ, которые инспектор РЭС (района электросетей) знает все равно лучше вас, а что и как нужно делать, чтобы тот же инспектор одобрительно кивнул головой и подписал акт ввода в эксплуатацию.

Порядок действий

Домовладельцам прокладка электрокабеля в грунте может понадобиться не только для оборудования ввода электропитания, но и для его разводки по участку с целью обеспечения электроэнергией следующих вторичных потребителей, в порядке убывания приоритетов:

• Запитки электричеством насоса водоснабжения и др. жизненно важных устройств и агрегатов.
• Электроснабжения подсобных помещений.
• Подключения охранной сигнализации и наружного освещения.
• Освещения сада, беседки и др. мест отдыха.
• Электроснабжения насоса и подсветки фонтана, пруда и др. декоративных объектов.
• Электроснабжения прочих вторичных потребителей.

Независимо от характера потребителя требования к подводу кабеля электропитания к нему неизменны, т.к. опасность поражения электротоком, ответственность за его последствия и стоимость электричества одни и те же. Меняется в сущности только схема подключения к источнику электроснабжения, см. далее, также как о нюансах помельче «хозяйской» проводки по участку. Прокладка электрического кабеля в грунте осуществляется в следующем порядке:

1. Выбирается материал токоведущих жил кабеля;
2. По норме потребления, максимально потребляемому току и схеме подключения рассчитывается сечение токоведущих жил и их количество;
3. По местным условиям выбирается тип кабеля и рассчитывается его метраж;
4. Определяется наличие на пути предполагаемой трассы кабеля сторонних подземных коммуникаций и препятствий, также определяются способы их пересечения/обхода;
5. Составляются эскизы кабельной трассы, ввода в здание (вывода из него для проводки по участку) и подключения вторичных потребителей для участковой сети;
6. По данным пп. 1-5 составляется план производства работ (ППР) и утверждается в местном надзорном органе (РЭС, отдел муниципалитета);
7. Роется/роются траншея/траншеи под кабель/кабели;
8. Вызывается инспектор надзорного органа для приемки траншеи. Указанные недочеты исправляются, производится повторный вызов на приемку и т.д. до тех пор, пока траншея не будет принята;
9. Ро ее приемке производятся работы по прокладке кабеля, возможно, с надзором, см. далее;
10. По прокладке кабеля производятся его электрические измерения специалистом надзорного органа (оплата их, как правило, входит в стоимость приемки);
11. В случае благоприятного результата по п. 10 производится подключение кабеля к вводно-распределительному устройству (ВРУ) или вводному щиту (ВЩ) дома. К сети на участке подключаются также вторичные потребители. Работы по п. 11 допустимо производить самостоятельно;
12. Вызываются представители энергоснабжающей организации для подключения кабеля к местной воздушной линии, трансформаторной подстанции (ТП) и др. источнику электроснабжения. Если запитка дома будет от ТП, то ввод в нее и подключение кабеля осуществляется только работниками электроснабжающей организации. В таком случае на план-схеме в ППР (см. далее) должно быть указано, докуда нужно вести траншею самостоятельно;
13. По подключении к источнику электроснабжения вызывается представитель надзорного органа для производства пробного включения и снятия первичных показаний счетчика электроэнергии;
14. По благоприятному результату п. 13 составляется и подписывается инспектором надзорного органа акт приемки и ввода в эксплуатацию кабельной линии (сети на участке).

Примечание: если подключение дома осуществляется от воздушного фидера электропитания, «от столба», то пп. 12 и 13 могут быть совмещены и произведены работником энергоснабжающей организации с рабочей квалификацией, наделенным соотв. полномочиями от надзорного органа.

Кабель для прокладки в земле

Cu или Al?

Т.е., кабель брать с медными или алюминиевыми жилами? Казалось бы, что за вопрос? Любой электрик-бытовик знает, что алюминий это плохо, а медь хорошо. На самом деле плохо – алюминий вперемешку с медью, т.к. на скрутках возникает контактная разность потенциалов, отчего они греются. А что до скрытой проводки (кабель в грунте – ее разновидность), то требования ПУЭ в данном случае вполне определенны, п. 2.1.49:

«Для стационарных электропроводок должны применяться преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами. Исключения см. в 2.1.70, 3.4.3, 3.4.12, 5.5.6, 6.5.12-6.5.14 [в 7-м издании 6.6.15-6.6.20], 7.2.53 [в 7-м издании 7.2.51] и 7.3.93».

Кабель, проложенный под землей, если его концы снабжены наконечниками, обеспечивающими надежный контакт с клеммниками ВРУ/ВЩ, в перечень исключений не входит. Вы удивлены? Возьмите 2 проволоки одинакового диаметра, медную и алюминиевую, и попробуйте согнуть. Какая легче гнется? А теперь гнем-разгибаем, пока не появится надлом. Какая больше выдержала? Осталось вспомнить, что кабель в земле подвержен медленным механическим воздействиям от подвижек грунта. Теперь не удивлены? ПУЭ написаны умнейшими и опытнейшими людьми. Есть, впрочем, вариант, когда медь в земле будет надежнее: кабель с жилами из бескислородной меди. Но стоит он столько, что проложить серебряный немногим дороже выйдет.

Примечание, из высказываний того же знакомого автора: «Уставы пишут гениальные люди. Ты ж это подумай только – расписать всю нашу жизнь так, чтобы последнему долбо…у понятно было!»

И еще аргумент в пользу алюминиевых жил: кабель с ними на ту же мощность легче и выдержит больший уклон при укладке. При пересечении действующих коммуникаций и обходе препятствий (см. далее), это обстоятельство может оказаться критическим.

Сечение жил

Расчет и выбор сечения токоведущих жил и проводов рассмотрены в гл. 1 ПУЭ. Для кабеля там есть табл. 1.3.4. Если сравнить результаты по ней с таковыми для расчетов сечения жил домовой проводки, см. напр. видео ниже, то получится явное завышение в сторону кабеля. Вызвано это след. причинами:

• Условия теплоотвода в грунте хуже, чем в стене.
• Оболочка кабеля толще, отчего теплоотвод с жил еще ухудшается.
• Жилы кабеля на весь дом также толще, т.е. отношение их поверхности к объему меньше, что дополнительно ухудшает теплоотвод.
• Кабель в земле подвержен механическим нагрузкам, которые передаются и на его жилы в т.ч.

Видео: выбор сечения кабеля, ошибки

Видео: как рассчитать сечение кабеля

Исходя из этого, нормы ПУЭ на сечение жил кабеля для электроввода в дом таковы: медь не менее 12 кв. мм, алюминий не менее 17 кв. мм. Если расчет по мощности/току дает большее значение, его и нужно брать. Однако из практики можно сделать вывод, что токоведущие жилы кабеля для ввода в дом нужно брать сечением от 20 кв. мм: на кабели с минимально допустимым сечением жил приходится свыше 80% порывов вследствие подвижек грунта. А по жиле в 20 квадратов при плотности тока 5 А/кв. мм (это нормально для частного дома) можно передать при 220 В мощность 22 кВА, что в 2,2 раза больше 10 кВт, которые может потреблять частное домовладение, расплачиваясь по обычному тарифу. Коэффициент запаса 2,2 дает срок службы всего ввода, практически равный сроку эксплуатации кабеля; как правило, не менее 40 лет. Важно также след. обстоятельство: «альтернативные» производители, в т.ч. отечественные, систематически занижают сечение жил против заявленного. Поэтому кабель подешевле нужно покупать не в интернете, а на месте, и со штангелем.

Примечание: участковую разводку от дома ПУЭ прежних редакций не нормируют однозначно. На практике ее считают как домовую/квартирную, задаваясь током потребления в 1,6-1,7 раза большим реального и минимально допустимым сечением жилы 3-проводного кабеля 2,5 кв. мм, при условии обязательного наличия защитного заземления и автоматики защитного отключения, см. далее.

Какой брать кабель?

В продаже имеется широкий выбор кабелей для прокладки в земле. Выбирая себе подходящий по стоимости нужно ориентироваться, кроме репутации производителя и продавца (в наши дни это особо актуально), и по конструкции кабеля. В нее должны входить элементы, состав и назначение мы рассмотрим на примере хорошо зарекомендовавших себя образцов. Попросту – берите кабели, конструктивно похожие на эти.

Кабели АВБбШв (жилы – алюминий) и ВБбшВ (медные жилы) общего назначения, т.е. для прокладки в обычных условиях. Расшифровка обозначений: А – алюминиевые жилы; В – изоляция из поливинилхлорида; Бб – ленточная стальная броня обычного типа (2 ленты с нахлестом 50%) с битумной подушкой, но без дополнительной пластиковой подушки; Шв – в шланге из поливинилхлорида.

Кабели АВБбШв и ВБбшВ выпускаются с количеством жил 1, 2, 3 (для однофазной проводки с отдельным заземляющим проводником PE), 3+1 (3 фазы и нейтраль меньшего сечения для 3-х фазных сетей с глухозаземленной нейтралью), 4-х и 5-ти жильными для систем с изолированной нейтралью. Жилы круглые или секторные, цельные или витые сечением 2,5-626 кв. мм (цельные) и 2,5-240 кв. мм (витые). В АВБбШв и ВБбшВ с токоведущими жилами до 6 кв. мм битумная подушка под броней отсутствует.

Кабели для прокладки в грунте

АВБбШв и ВБбшВ предназначены для укладки в грунт нормальной несущей способности (от 1,7 кг/кв. см) и обычной химической активности не обводненный, не просадочный и не чрезмерно пучинистый. Допустимый общий уклон по всей длине трассы зависит от материала и сечения жил, но для мощностей до 10 кВА он уложится в нормы, если не превышает на трассе до 100 м длиной 1:15 для алюминия и 1:20 для меди. Рабочий диапазон температур АВБбШв и ВБбшВ от –50 до +50 градусов Цельсия. Состоят они из (слева и в центре на рис.):

1. Токоведущих жил;
2. Изоляции жил;
3. Поясной изоляции из ПВХ, стягивающей пучок жил;
4. Дополнительной обмотки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) для кабелей с жилами от 6 кв. мм;
5. Битумной подушки;
6. Брони;
7. Внешнего изолирующего шланга – оболочки.

Кабели ПвБбШп и ПвБбПг (справа на рис.) расшифровываются как:

• ПВ – изоляция жил из сшитого полиэтилена.
• Бб – обычная 2-х ленточная броня без пластиковой подушки.
• Шп – внешний изолирующий шланг из полиэтилена.
• Пг – полиэтиленовый шланг с дополнительной герметизацией водоизолирующими лентами (набухают в присутствии буквально отдельных молекул воды).

ПвБбШп и ПвБбПг предназначены для укладки в сложных условиях: в неустойчивых, слабых, химически активных и обводненных грунтах (кроме топких и болотистых), вплоть до укладки в водоемы со стабильным гидрологическим режимом и устойчивым дном. В болото ПвБбШп и ПвБбПг, как и любые другие кабели, класть нельзя. По болоту в исключительных случаях допустимо, на свету по эстакаде. ПвБбШп и ПвБбПг можно прокладывать без дополнительных мер защиты в зоне действия блуждающих токов (см. ниже). Допустимый уклон трассы до 45 градусов на участке до 30 м и до 30 градусов на участке до 100 м. Допустимый температурный диапазон –50…+50 Цельсия; допустим нагрев до 120 Цельсия в течение 6 час. Особые условия монтажа: сильные растягивающие усилия недопустимы, поэтому при затягивании в чистый свободный канал отрезков свыше 30 м нужно пользоваться промежуточными чулками, см. далее. Затягивание ПвБбШп и ПвБбПг в каналы с действующими кабелями возможно по согласованию с надзорным органом и эксплуатирующими прочие кабели организациями, а в каналы заплывшие недопустимо.

ПвБбШп и ПвБбПг выпускаются только для 3-фазных сетей с пучками медных жил 3+1, 4 и 5. Сечение жил 4-50 кв. мм цельных (однопроволочных) и 16-240 кв. мм витых из многих проволок. ПвБбШп и ПвБбПг состоят из (справа на рис.):

1. Токоведущих жил;
2. Изоляции жил;
3. Несущего сердечника из стеклопластика;
4. Спиральной обмотки, стягивающей пучок жил – для кабелей с жилами от 50 кв. мм;
5. Поясной изоляции, служащей одновременно демпферной подушкой брони;
6. Брони;
7. Внешнего изолирующего шланга.

Примечание: кабели в свинцовой оболочке еще выпускаются, т.к. их реальный срок службы превышает 100 лет и муфтятся они надежнее пластиковых (надежность муфты на свинце не меньше таковой цельной оболочки), но очень дороги. Если вы на такой раскошелитесь, помните – укладывать кабель в свинце необходимо строго по горизонтали!

Жилы

Цельные жилы кабеля или витые, существенно для технологии их производства, но имеет значение и при выборе кабеля. Кабели с витыми жилами оказываются надежнее в грунтах подвижных, но легких, сыпучих и меньше давящих на кабель – песках, суглинках, легких супесях, гравелистых и хрящеватых. Именно поэтому ПвБбШп и ПвБбПг выпускаются только медными в ПЭ: коэффициент трения меди о медь и о полиэтилен меньше, чем у алюминия об алюминий и ПВХ; как видим, даже в ПУЭ не бывает правил без исключений.

Еще о расцветке изоляции жил. РСТ/ГОСТ в очередной раз разродился ее стандартизацией, но эти роды, как и прежние, преждевременны. Во-первых, расцветки для сетей 1-фазных, 3-фазных с изолированной и глухозаземленной нейтралью не согласованы. Во-вторых, на рынке полно кабеля иностранного производства, изготовителям которого ГОСТ что флаг Молдовы. Точно соблюдается только расцветка заземляющего провода PE; нам еще придется о нем вспомнить – желтый с продольной зеленой полосой. Более-менее соблюдается цвет нейтрали N – голубой или синий. Но вместе с тем в продаже полно однофазного кабеля с черным/коричневым и серым/белым проводами. По нему что, межфазное 380 В без нуля пускать? В общем, при стыковке кабелей точно соблюдайте PE и N, а остальные цвета привязывайте по мере возможности к ранее проложенному кабелю или действующему.

Блуждающие токи

Циркулирующие в земле электротоки – один из самых серьезных источников аварийности кабеля, т.к. разрушают его внешнюю оболочку и броню. Кроме того, блуждающие токи могут навести на отключенном от источника электроснабжения кабеле опасное напряжение. Основными источниками блуждающих токов являются рельсовый электротранспорт и металлургическое производство, но их дает и любая электроустановка с рабочим заземлением, напр. хлебопекарная печь. В США полно проблем с блуждающими токами от популярных там общественных прачечных лаундроматов. Источником блуждающих токов являются и водопроводы: текущая вода – проводник, движущийся с магнитном поле Земли.

Лучше всего защищает кабели от блуждающих токов т. наз. анодная защита, но это очень сложное и дорогое мероприятие, в т.ч. и по текущим расходам: алюминиевые протекторы нужно периодически ставить новые взамен изъеденных электрокоррозией. Достаточно эффективная защита от блуждающих токов – прокладка кабеля в пластиковом шланге в изолирующем канале; то и другое должно быть нормировано на степень диффузии влаги, см. ниже.

А если без брони?

Бронированный кабель много дороже небронированного провода на ту же мощность. Вместе с тем броня защищает кабель от грызунов и ручной копки, но перед землеройной техникой она бессильна (см. далее). При недостатке средств в бюджете вопрос: а нельзя ли укладывать в землю небронированные провода и, если да, то какие и как? – вполне правомерен.

Можно, но не всякие и не как попало; требуется несколько степеней защиты кабеля. Первое, достаточно надежную защиту от грызунов и ручной копки дают ПНД-трубы, см. далее. Второе, внешняя оболочка провода должна выдерживать химическую активность почвы и также быть непривлекательной для грызунов. Третье, небронированный провод можно класть в грунт у себя на участке, где никто без вашего ведома не копнет, а вам точно известно, как идут провода. Четвертое – вне участка, скажем, от забора до опоры с РУ (коробкой, попросту) кабель нужно защитить сигнальной лентой увеличенной ширины (см. далее) в сочетании с дополнительным защитным слоем; лучше – бетонным, также см. далее.

Небронированные провода, непригодные для укладки в землю

Осталось разобраться, какие провода можно класть в землю. ПУНП, ПУГНП и недоброй памяти резиновый КГ (вверху на рис.) с 2007 г запрещено использовать во вновь строящихся сетях ввиду высокой создаваемой ими аварийности. КГ электрики прошлых времен между собой обзывали непристойным наименованием презерватива. ВВГ, АВВГ, ПВС, NYM (внизу на рис.) и др. подобной конструкции (ПВП, ПБПП и т.п.) хорошо зарекомендовали себя во внутренней проводке, но класть их в грунт нельзя: их оболочки не нормированы на диффузию влаги. Попросту – механически целый такой провод в земле может замокнуть.

Небронированные провода, пригодные для укладки в землю.

Для укладки в грунт из небронированных проводов пригоден, во-первых, NYY-J, вверху на рис. справа. Его толстая внешняя оболочка выполняется из плотной резины или подобного ей пластика; она нормирована по диффузии и непривлекательна для грызунов, кроме совсем осатаневших от перенаселенности популяции. Аналоги NYY-J имеются в продаже, но брать их нужно от надежного производителя, с сертификатом пригодности и гарантией. Для разводки от дома по участку, при наличии защитной автоматики (см. далее) можно использовать ПвПг (там же внизу); им можно подвести питание даже к мотору погружного фильтра пруда. Влагостойкость ПвПг обеспечивается герметизирующей обмоткой под изоляцией жил и внешней оболочкой, но грызуны точат о него зубы охотнее, поэтому ПвПг в грунт желательно укладывать в металлорукаве или ПНД гофре.

Хитрые обозначения

Вы, вероятно, уже обратили внимание на добавку –нг к ПвПг на рис. Это первый из суффиксов дополнительных свойств, важных для подземного кабеля. –нг значит негорючий, горение по нему не распространяется при прокладке в одиночку и в пучках. Вдруг авария, она будет локализована и устранение ее последствий, возможно, обойдется без замены всей линии.

Второе, что важно –hf (halogen free, без галогенов). Этот суффикс часто используется для фальсификации кабельной продукции с целью удорожания. Напр., в продаже полно ВВГ-hf. Но, простите, какое может быть «halogen free» у кабеля с ПВХ изоляцией? Единственное, что можно рассчитывать купить у такого продавца со 100% гарантией качества – лапшу на уши чайникам.

Что до прочих суффиксов, характеризующих токсичность изоляции, объем выделяемых ею газов в очаге возгорания, заполнение полостей пучка жил тальком или негорючим пластиковым порошком (такой кабель можно изгибать по малому радиусу), и пр., то они могут быть существенны во внутренней проводке, но для кабеля, укладываемого в грунт, особого значения не имеют.

Примечание: золотое правило при самостоятельном выборе кабеля – не берите кабели с масляным и др. гидрофобным заполнением! Они – для спецприменений, а у себя на участке с ними потом мороки и непредвиденных расходов потом будет невообразимо!

Трасса, ввод, пересечения и вводы

На этом этапе мы рассмотрим разбивку трассы и устройство ввода в здание «от столба до дома». Особенности разводки сети электропитания по участку частично были указаны выше, а с остальным разберемся далее.

Как правильно сделать угол кабельной траншеи

Трасса

Трассу силового кабеля настоятельно рекомендуется вести прямыми участками. Трассы-«кишки» – кошмар электриков: они высокоаварийны, а последствия аварий на них трудноустранимы. Но делать углы трассы прямыми тоже нельзя: радиус изгиба кабеля должен быть от 20 его диаметров, и кабель не должен касаться стен траншеи, еще об этом см. далее. Как правильно выполняется угол кабельной трассы, показано на рис. справа; под один кабель меняется только размер А и профиль траншеи, также см. далее.

Ввод и вводы

Общие схемы кабельных вводов в здание даны на след. рис. Слева – старая типовая с коленами из стальных труб. Она до сих пор широко практикуется, несмотря на серьезные недостатки. Первый – к стальным трубам стягиваются блуждающие токи. Второй – при усадке здания, кабеля в земле или подвижках грунта край стальной трубы может врезаться в кабель. Что до якобы повышенной защищенности надземных участков кабеля, то при теперешнем электроинструменте и экономической целесообразности воровства электричества и цветного металла она уже фикция.

Схемы кабельных вводов в здания

Примечание: в таком разрезе проявляется еще одно преимущество кабелей с алюминиевыми жилами – красть их так же опасно, но куда менее выгодно, чем медные.

Гораздо надежнее в современных условиях оказывается труба для прокладки кабеля из полиэтилена низкого давления (ПНД). Схема кабельного ввода в трубах ПНД дана на рис. в центре. Преимущества труб ПНД для прокладки кабеля перед прочими весомы:

• ПНД непривлекателен для грызунов: для точки зубов он слишком вязок и скользок.
• ПНД, при условии герметизации стыков труб силиконом, изолирует кабель от грунтовых вод и блуждающих токов.
• Трубы ПНД для прокладки кабеля выпускаются в т.ч. с заложенными в них «удочками» – протяжками из стальной проволоки.
• Кабель в трубу ПНД идет гораздо легче и вероятность его повреждения при затягивании в канал много ниже.
• Кабельный канал из труб ПНД вследствие их легкости и гибкости можно собрать на свету (на земле вверху), а затем вдвоем просто поставить в траншею.
• Общая прочность и упругость гофрированных труб ПНД довольно высоки, особенно двустенных. Это практически исключает повреждение кабеля в земле ручным инструментом и в разы уменьшает вероятность его порыва землеройной техникой.

Примечание: трубы ПНД для кабельных каналов нужно брать с диаметром просвета не менее чем на 20 мм большим внешнего диаметра кабеля. Радиус изгиба кабельных каналов – от 20 диаметров самого толстого из затягиваемых в канал кабелей.

Конструкции кабельных вводов в дом

Справа на рис. дана схема кабельного ввода в дом на свайном или столбчатом фундаменте. Такое исполнение ввода электрического кабеля на даче кардинально уменьшает возможности несанкционированного подключения со стороны в отсутствие хозяев.

Примечание: гофрированные трубы любого типа в продажу часто идут под общим названием «гофра». На самом деле гофротруба для кабеля обязательно снабжена вложенной внутрь штатной протяжкой, а если труба без протяжки, то это гофрорукав.

Ввод кабеля в дом сквозь цоколь

Предметом особого внимания при разработке эскиза трассы кабеля должна быть конструкция его непосредственного ввода в здание: на выполненные с нарушениями вводы кабеля в дома приходится большая часть аварий электроснабжения. На рис. даны чертежи типовых конструкции кабельных вводов в дом с подвалом и бесподвальный, а на рис. справа показано, как устроен наружный ввод в подпол через цоколь в ПНД трубе. Герметизирующие манжеты в данном случае можно заменить силиконовым герметиком.

Пересечения

При разработке схем пересечений кабелем действующих коммуникаций и обходов препятствий нужно, во-первых, сколько возможно минимизировать их количество. Практика показывает однозначно: лучше закупить лишку кабеля, чтобы обвести им всю «кашу» и заодно спрямить трассу. В дальнейшем первоначальный перерасход многократно окупается экономией на аварийно-восстановительных работах. Метод проектирования «прем напролом, лишь бы покороче» – одна из причин крушения экономики «развитого социализма». Второе, следует неукоснительно придерживаться минимально допустимых отстояний (величина, по смыслу противоположная сближению, но выражаемая в тех же единицах измерения) кабеля от пересекаемых объектов и препятствий:

• От фундаментов дома, хозпостроек, колонн, опор и т.п. – 0,6 м, кроме ввода в здание.
• От «своих», «хозяйских» кабелей (разводка от дома по участку) – 0,1 м.
• От коммуникаций сторонних организаций (кроме газопроводов и теплотрасс), если кабель и действующие коммуникации на напряжение до 10 кВ – 0,25 м при условии обязательного согласования с эксплуатантами.
• От подземной газовой трубы в дом (не магистральной!) – 0,5 м.
• От теплотрассы – 2 м или, при наличии на ней доп. теплоизоляции, снижающей перегрев непосредственно примыкающего к ней грунта до 10 градусов и менее – 0,5 м.

Если кабель на каком-то участке пойдет параллельно трубопроводу, его отстояние от трубы нужно выдержать от 0,5 м или, если труба – теплотрасса без дополнительной изоляции, не менее 2 м. Кабель, идущий параллельно трубопроводам, должен прокладываться в стороне от труб, а не под или над ними.

Примечание: величина 2 м взята не просто так. Это двойная ширина охранной зоны кабеля (см. далее). На 2 м и дальше кабелем можно подходить к любым коммуникациям до 10 кВ без согласования с их эксплуатантами.

Также не ближе 2 м можно подходить кабелем к деревьям, см. ниже. Типовые схемы пересечения кабелем действующих коммуникаций, кроме газопровода, даны на рис. Пересечений кабелем коллекторов следует всячески избегать. Постройка коллектора дело дорогое, трудоемкое. Даже если коллектор заглублен по норме, кабель над ним оказывается лежащим мельче, чем нужно по соображениям безопасности.

Схемы пересечения силовым кабелем действующих коммуникаций

Вдруг пересечение по типовой схеме выполнить не удается, не мудрите, это не тот случай, когда свежие идеи способны принести пользу. Обратитесь за консультацией к специалисту надзорного органа, без этого все равно не обойдется, см. далее. В отдельных случаях возможно сближение пересекающихся коммуникаций до 10 см и защита кабеля вместо трубы листом плоского шифера и т.п. несгораемого не плавкого материала. Но – только по согласованию с надзорным органом. Т.е., идете в РЭС или кто там у вас надзирает, показываете эскиз: вот проблема, что делать? Вам объясняют, и вы выполняете в точности как указано.

Пересечение электрокабелем газопровода

Особый случай представляет собой пересечение кабелем газопровода. Отстояние при этом выдерживается, как правило, без проблем – газовые трубы закапывают глубоко. Но в процессе прокладки кабеля должно быть исключено искрение и повреждение изоляции газовой трубы. Типовая схема пересечения кабелем газопровода дана на рис. Несущая балка-бревно и подвесы убираются только после полной обратной засыпки траншеи до уровня верха короба. Короб остается в земле.

Как быть с деревьями

Сад, декоративные древесные насаждения или кусочек леса на участке это здорово. Но, как, будь оно неладно, пройти такую рощу кабелем, не подходя к стволам ближе 2 м? Плотное насаждение – никак кроме, как в обход. Нельзя обойти – придется отказаться от подземного ввода в пользу воздушного. Более-менее надежные «воздушки» строятся из СИП – самонесущего изолированного провода. Если же мешают 1-2 дерева, то можно сделать проколы (горизонтальные скважины) под корнями на глубине от 900 мм (траншеи Т10-Т15, см. далее). В прокол закладывается асбоцементная или стальная труба, выступающая в стороны не менее чем на 2 м считая от ствола, но за пределы корневой системы.

Прокол в грунте под кабель делается специальным пневмоснарядом для горизонтального бурения – кротом. Проколов кабельщики без настоятельной необходимости (напр., под дорогой) всячески избегают, поэтому кротами орудуют специализированные фирмы. Стоит их работа дорого, а прокол под деревом обойдется еще дороже, т.к. вероятность потерять снаряд в корнях больше. В таком случае, если тяжкого труда не жалко, можно проколоть канал под кабель (точнее, трубу для него) вручную:

• С обеих сторон дерева роются котлованы от 2х1 м в плане и от 1,5 м глубиной, ориентированные по длине вдоль трассы.
• Стартовые точки прокола намечаются по компасу или GSM индикатору по направлению и шланговым гидроуровнем по глубине.
• Прокол делается ручным шнековым буром с остро заточенными режущими кромками попеременно с 2-х сторон до сбойки.
• В процессе бурения периодически контролируется горизонтальность бура.
• После сбойки скважина проходится еще раз тем же буром с удлиненной стальной трубой штангой, чтобы канал прокола получился без уступа.

Траншеи

Профиль наиболее употребительной траншеи для силового кабеля и схема укладки кабеля в нее

Профиль, размеры и схема укладки кабеля в траншею, подходящую для всей умеренной полосы РФ и потому наиболее употребительной, показаны на рис. справа. Из дна и бортов траншеи не должно выступать острых, твердых и др. способных повредить кабель объектов, напр. живых корней деревьев. Именно поэтому «голую» траншею до начала работ по укладке кабеля должен осмотреть представитель надзорного органа.

Борта траншеи в плотных устойчивых грунтах (глины, суглинки, плотные тяжелые супеси, подзол) могут быть отвесными. Это во многих случаях дает возможность обойтись без ручной копки, см. далее. Подсыпка кабеля просеянным вынутым грунтом вместо песка допустима в местах с нормативной глубиной промерзания менее 600 мм на рыхлых сыпучих сухих грунтах – песках, супесях, мелком окатанном гравии и хряще. Сэкономить на закупках песка можно основательно.

Трубой (желательно асбоцементной) кабель защищается под любыми проездами для самодвижущегося транспорта, даже если это тропинка для скутера. Толчки и вибрации передаются в грунт глубоко, сильно и способны повредить кабель. Вынос трубы за бровку проезда – от 1 м. О сигнальной ленте и твердом защитном слое будет сказано ниже.

Уменьшать глубину укладки кабеля менее 700 мм нельзя и в местах с непромерзающим грунтом по соображениям безопасности, но в определенных случаях (см. напр. выше, схемы пересечения и прокол под деревом) может понадобиться углубление траншеи, как и в регионах с нормативной глубиной промерзания свыше 900 мм. Схема типового профиля траншеи силового кабеля с таблицей размеров и величин для расчета трудо- и материалоемкости даны на рис.:

Чертежи профиля и расчетная таблица типовых траншей для кабеля

По ходу трассы траншея одного профиля может переходить в другой; тогда уклон переходного участка нужно выдерживать в пределах ТУ на применяемый кабель.

Примечание: в вечномерзлых грунтах прокладывать кабели в траншеях вообще нельзя. Только в коллекторах или по эстакаде.

«Сигналка»

Сигнальная лента (см. врезку слева внизу на рис. с «расходной» траншеей) показала себя очень надежным средством защиты кабеля и ныне допускается прокладка силовых кабелей в траншеях под сигнальной лентой без дополнительной защиты твердым покрытием. Стандартная ширина ленты 250 мм, но для участка трассы вне границ домовладения весьма желательно взять ленту большей ширины, даже расширить траншею до 600 мм и уложить такую же ленту.

Дело в том, что «сигналка» дает надежный сигнал только оператору ковшового экскаватора, слева на рис. Если же траншея поперек вашего кабеля роется цепным траншейным экскаватором (траншеекопателем; попросту – барой), в центре, то, когда цепь вынесет наверх оранжевые клочья ленты шириной 250 мм, у оператора уже не останется времени остановить машину, прежде чем зубья копателя врежутся в кабель. Но в случае 600-мм ленты времени на то, чтобы дернуть рычаги, будет не менее 5 с; внимательному оператору средней и ниже средней квалификации этого достаточно, и механика успеет отреагировать на его действия.

Копка траншей землеройной техникой

Вопрос широкой сигнальной ленты тем более актуален, что цепные траншеекопатели на шасси мини-экскаваторов сдаются в аренду с доставкой к месту производства работ, а научиться ими управлять можно за полчаса (справа на рис.) Кстати, это может избавить и вас о ручной копки под кабельную сеть на участке: бара на шасси «Бобкэта» с 13,5 кВт движком 250-мм цепью роет обычные не сильно засоренные грунты на глубину до 900 мм. А для ввода в дом барой можно прорыть пионерную траншею, но учтите: только от дома до границы участка. Иначе будет серьезное нарушение ПДД и правил землепользования, если у вас нет удостоверения тракториста-экскаваторщика и разрешения местных властей на работу спецтехникой вне своей территории.

Примечание: траншеекопателем удобно и засыпать вырытую траншею – рабочий орган поднимают и едут назад по трассе кабеля, включив шнеки-отгребатели на обратное вращение. Остается только утрамбовать получившуюся аккуратную грядку.

Кирпич или бетон?

Дополнительная защита кирпичом защищает кабель от небрежной ручной копки, а железобетоном и от механизированной. Зубья цепного копателя бетон не берут, а ковшовый экскаватор, зацепив плиту, приседает и дергается так, что и вдрызг пьяный оператор очухается и спохватится. Техника, так сказать, дает пенделя растяпе. Защита железобетоном может оказаться и дешевле кирпичной: для нее пригодны любые плиты б/у толщиной от 40 мм, помещающиеся в траншею, даже если у них по краям обнажено до 10% арматуры.

Кирпичи для защиты кабеля укладывают вплотную поперек траншеи всухую. Кирпич для защиты нужно брать сплошной рабочий (красный). Силикатный и лицевой отделочный кирпичи в земле быстро разрушаются, выделяя вещества, разъедающие оболочку кабеля. Дополнительная твердая защита кабеля необходима нужна на следующих участках:

• На вводе в здание от стены дома или края отмостки вокруг него – на 2 м.
• Для небронированного провода под проездами, несмотря на защитную трубу, с выносом, равным выносу концов трубы.
• На пересечениях с действующими коммуникациями, если не выдерживается нормативное заглубление кабеля.
• Вне границ участка – весьма желательно; если проложен небронированный провод – обязательно.
• На участках кабеля, проходящих под огородом, клумбой и т.п. местах, где регулярно производятся земляные работы.

ППР

План производства работ по прокладке кабеля это нечто вроде гибрида проекта со сметой. Эскиз ППР на силовой кабель должен содержать:

1. Экспликацию плана участка с указанием расположения в свету (т.е. как бы видимых сквозь землю) и глубины залегания действующих коммуникаций;
2. Расчет сечения токоведущих жил и обоснование выбора типа кабеля;
3. План-схему кабельной трассы с разрезом профиля траншеи и схемой укладки кабеля в ней. Если профиль и/или схема укладки по ходу трассы меняются, нужны разрезы на каждый участок;
4. Схему кабельного канала, если он выполняется цельным из ПНД труб;
5. Схемы пересечений действующих коммуникаций и обходов препятствий;
6. Схему ввода кабеля в здание;
7. Схему подключения к домовому ВРУ и защитной автоматике (см. далее) – для кабельной сети от дома по участку;
8. Расчет материало- и трудоемкости работ. Их стоимость не нужна, это ваше дело;
9. План-график производства работ по этапам. Сроки начала/окончания допустимо указывать относительные, напр. «В течение суток по доставке дистрибьютором на объект»; «Немедленно по завершении п. NN». Главное – чтобы все работы были завершены в течение теплого времени года. При среднесуточной температуре ниже +12 новые кабели тянут только в исключительных случаях по особому разрешению. Если умеете составлять сетевые графики производства работ, тем лучше во всех отношениях.

Эскиз ППР нужно правильно оформить и свести в подлежащий утверждению документ. Единой формы ППР нет ввиду того же разнообразия условий прокладки кабеля, есть только рекомендованные образцы. Поэтому с эскизом ППР нужно идти в местный надзорный орган и там выяснять, как им нужно, чтобы оформлено было. Если у вас навыки инженерной графики типа «ручки-ножки-огуречик», там же подскажут, куда обратиться за оформлением, чтобы принято было.

Лучший выход в данной ситуации – по-человечески договориться со специалистом надзора о консультации в частном порядке. Им этот не запрещено; в некоторой степени даже поощряется – среди людей распространяется техническая грамотность, а специалист имеет честный приработок и накапливает опыт. Возможно (в глубинке – скорее всего), он и возьмется довести ваш ППР до ума. А утверждать его будет он же или его непосредственный начальник. В результате вы без волокиты и дешевле, чем мыкаться по фирмам, получите «железный» ППР.

Роем и собираем

Золотое правило при прокладке кабеля своими руками – не кладите кусками и не муфтите! Сделать надежную соединительную муфту на силовом кабеле способен только кабельщик-спайщик не ниже 5-го разряда! Также не пытайтесь соединять куски наверху клеммниками в коробках – надзор не примет, т.к. с таких соединителей легче легкого воровать электричество.

Как копать траншею – дело ваше, были бы выдержаны трасса и профили. Но до начала копки нужно в пересечениях вручную осторожно забить шурфы до обнажения пересекаемых коммуникаций. Шурф на газ ниже 0,5 м от глубины залегания прокладываемого кабеля забивается в присутствии представителя газовщиков. Их нужно уведомить об этом заранее и, по их требованию, бить весь шурф под надзором.

В случае, когда канал ввода в дом делается из ПНД труб, очень часто удобнее оказывается собрать его наверху (на свету), затянуть кабель, и все вместе поставить в траншею. В таком случае раскладывают на земле L-колена и горизонтальный гофр по отдельности с некоторыми промежутками. Кабель протягивают в исходящее колено весь, оставив «хвост» для подключения, затем в двустенную гофру и другое колено. После этого канал собирают и монтируют в траншее.

Примечание: перед началом работ с кабелем ему нужно дать прогреться/остыть до наружной температуры не менее суток. Если кабель закупается цельным куском на барабане, при закупке проверяют целостность его оболочки. Для этого нужно нажать штырек ниппеля на свободном конце кабеля. Добросовестные производители поставляют кабели под избыточным воздушным давлением. Если оболочка не повреждена, будет слышно шипение выходящего воздуха. ПвБбШп, ПвБбПг и др. кабели для сложных условий на барабане не под давлением – или брак, или фальсификация.

Как затягивать кабели

Ради бога, не смотрите на ютубе ролики, как кабель тянут в канал за жилы! Вероятность аварии в ближайшие годы от этого возрастает не в разы – на порядки! Кабели затягивают специальным чулком, поз. 1 и 2 на рис. Почти полный его аналог можно быстро сделать своими руками из пары согнутых U-образно мягких стальных проволок длиной от 1,5 м и диаметром 1,5-2 мм. Рым для протяжки получается из изгибов, а хвосты проволок, чтобы самодельный чулок не сполз при обтяжке и чтобы не царапали канал, приматывают к кабелю ПВХ изолентой.

Протяжка кабеля чулками

При необходимости промежуточного подтягивания кабеля применяется разъемный промежуточный чулок, поз. 3. К нему, если кабель тянут в канал, нужны 2 протяжки: рабочая и разъединяющая (освобождающая), за которую выдергивают фиксирующий штырь. Освобождающую протяжку маркирую чем-то очень броским, чтобы не дернуть случайно до окончания затяжки кабеля.

Если канал собирается не из труб со штатными протяжками, в него сначала заводят протяжку из упругой стальной проволоки. Для ввода в дом и разводки по участку ее диаметр, как правило, достаточен 2-2,5 мм. В каналы с другими кабелями кабель затягивают протяжкой из стеклопластикового прута с округлым концом, но для домохозяев это не вариант, тем более что работать прутом куда как труднее.

Протягивание кабеля в колена, уже установленные в траншее и выполненные по старинке, часто оказывается затруднительным; встречаются и другие короткие, но трудные места каналов. В таком случае может выучить 2-х ступенчатая вакуумная протяжка:

• Из смятого ПЭ пакета или шарика для пинг-понга делают пыж и прикрепляют к нему рыболовную леску.
• Пыж вводят в канал (касаться стенок он не должен) и с другого конца высасывают пылесосом.
• Леской затягивают в канал стальную протяжку.
• Протягивают в канале кабель.

«Змея» в траншее

Монтаж ввода в дом по-старинке начинается с установки в траншею L-колен (опусков). Их отгибы фиксируют над дном траншеи на уровне 10-12 см парами полуторных кирпичей и т.п. Затем опуски надежно прикрепляют к стене дома или столбу. Если ввод в дом через подвал, проем с трубами ввода цементируют и в монтаже кабеля делают тех. перерыв до набора бетонным раствором 50% прочности, ок. 3-х суток.

Тем временем дно траншеи засыпают песком или просеянным вынутым грунтом (см. выше) до уровня нижних краев устьев опусков и тщательно трамбуют подсыпку. Затем в опуски протягивают кабель, начиная с исходящего колена (на столбе) и в устьях расклинивают от контакта со сталью разъемными манжетами или обрезками плотной резины. В последнем случае устье заполняют сырой резиной или силиконовым герметиком. Также и при протяжке кабеля необходимо обеспечить отсутствие трения его оболочки об острые края стали. Для этого перед протяжкой в устья вставляют либо специальные лотки, либо, как можно плотнее, обрезки пластиковых труб, куски поливного шланга и т.п.

Неправильная и правильная укладка кабеля в траншее

Затем укладывают кабель в траншее, но ни в коем случае не внатяжку (слева на рис.), так недопустимо. На тепловые деформации нужно дать припуск от 2-3% общей длины трассы. Но и пускать «бешеную змею» с частыми изгибами, касающимися бортов траншеи (в центре) тоже нельзя, это только увеличит аварийность участка. Кабель в траншее укладывают, как показано справа на рис., с небольшими плавными изгибами, отстоящими от бортов траншеи не менее чем на 10 см. Если укладывается несколько кабелей, их изгибы должны располагаться в одну сторону со смещением на пол длины изгиба.

С каналом из ПНД труб хлопот гораздо меньше, независимо от того, затянут кабель заранее на свету или по монтаже канала в траншее. Здесь единственное «но»: стрелу изгибов «змеи» нужно увеличить на величину диаметра просвета горизонтальной трубы.

Засыпаем и защищаем

По укладке кабеля в траншею осуществляется его засыпка до уровня по профилю и схеме укладки. Засыпку над кабелем сильно трамбовать не надо; достаточно чуть-чуть «пришлепать», чтобы можно было положить твердую защиту – кирпичи или бетон. Далее кладут твердую защиту и засыпают послойно землей до уровня сигнальной ленты, трамбуя уже без особых предосторожностей. По укладке ленты траншею таким же образом засыпают доверху. Лишней земли остаться не должно, наоборот, над траншеей должна образоваться грядка. Со временем она осядет до уровня грунта. Провал над трассой спустя год – признак ее аварийности и основание для применения санкций к владельцу/эксплуатанту.

От дома по участку

Возможность своими руками поставить автоматику защитного отключения для кабельной проводки от дома по участку позволяет:

• Снизить сечение токоведущих жил до минимально допустимого.
• Применить небронированный провод.
• Уменьшить объем и трудоемкость земляных работ за счет сужения траншей и, возможно, использования землеройной техники, см. выше.

Все это существенно удешевляет наружную электропроводку домовладения, ничуть не уменьшая ее безопасности и надежности, при условии, что она разделена на ветви и снабжена защитной автоматикой. Необходимо также, чтобы дом был оборудован контуром защитного заземления. Типичное разделение участковой проводки на ветви:

1. Наружное освещение, охранная сигнализация и СЖО (напр., насос водоснабжения – автомат на 16 А;
2. Гараж и хозпостройки – автомат на 32 А;
3. Освещение сада, беседки/уголка отдыха, насосы фонтана, пруда и т.п. – автомат на 16 А.

Кроме того, на все наружные цепи нужно поставить общее устройство защитного отключения (УЗО) уменьшенной чувствительности, на разбаланс токов в 100 мА, см. схему на рис. Причем лучше ставить не быстродействующее электронное УЗО, а «тупенький» медленный электромеханический дифавтомат. На стиралку и ванную нужно ставить УЗО чувствительнее и быстрее, но здесь дело другое.

Схема подключения цепей наружной проводки

У сети длинных кабелей довольно высока собственная электрическая емкость и электрическая асимметрия емкостной утечки при включении. Т.е., со слишком быстрым и чувствительным УЗО возможна ситуация, когда наружные цепи просто невозможно будет включить – щелкнул автоматом на включение, УЗО хлопает и отключает. Также УЗО должно быть со встроенной термозащитой, чтобы отсечь наружку, вдруг какая-то цепь замокнет и даст активную утечку. Она и для жизни опасна, и счетчик начинает мотать как сумасшедший.

А вдруг авария?

Абсолютно надежной техники не бывает, и совершенно безаварийных кабелей тоже. На собственной емкости отключенного кабеля может остаться значительный электрический заряд, и на кабель может быть наведено опасное напряжение. Поэтому приступать к аварийно-восстановительным работам (АВР) немедленно по отключении аварийного участка ни в коем случае нельзя. Кстати, если авария на вводе в дом, то отключать его в ВРУ на столбе должен обязательно работник эксплуатанта электросети; в ТП вы и так не попадете. Вдруг есть видимая авария силового кабеля или подозрение на нее, действовать нужно след. образом:

1. Отключить защитный автомат аварийной цепи и повесить на его рычаг табличку «Не включать! Работают люди!»;
2. Спустя не менее чем 20 мин проверить тестером или фазоуказателем наличие напряжения на жилах (проверяется на исходящем конце);
3. Если напряжения нет, вынуть отключенные жилы/жилу из клеммника автомата и надежно присоединить к шине/клеммнику защитного заземления, или наложить на оголенные части жил клемму временного заземления;
4. Вдруг напряжение есть, искать причину его появления, и – все снова, начиная с п. 2.

Вот только теперь можно приступать к АВР. Но нужно твердо помнить еще одно золотое правило, которому обязаны жизнью поколения электриков (оно есть в ПТБ): на обесточенной и отключенной цепи может в любой момент внезапно появиться опасное напряжение. Т.е., устраняя аварию, работайте специнструментом с изолированными рукоятками, применяя СИЗ (изолирующие перчатки, обувь, коврик) и соблюдая все необходимые меры предосторожности согласно ПТБ.

Содержание

1. Что нужно знать заранее
2. Причины срабатывания защитной автоматики
3. Главное – профилактика
> Обсуждение

Летом чаще всего выбивает автомат защиты любого типа (см. далее) домовой/квартирной электропроводки. Причины – рост энергопотребления бытовой техникой, повышенная температура и влажность воздуха в сочетании с характерными именно для летнего периода колебаниями напряжения сети электропитания. Зимой защитная автоматика срабатывает чаще всего при включении излишне мощных электронагревательных приборов, а межсезонье время в общем-то аварийно-спокойное.

Настоящая публикация рассчитана прежде всего на обычных жильцов, не электриков и электротехнических работников. Мы постараемся пояснить, что нужно делать, если в квартире/частом доме выбивает пробки (пробочные электрические предохранители), автомат защиты по току (защитный автомат или просто автомат) и устройства защитного отключения напряжения при утечке тока с фазного провода (дифференциальный автомат или просто дифавтомат либо устройство защитного отключения – УЗО), или устройство защиты от перенапряжения сети (токовое реле).

Также далее изложено, как самостоятельно определить источник предаварийной ситуации с точностью до розетки или электроприбора. Ремонт «виновных» – холодильников, стиральных машин, электронагревателей воды (бойлеров) и пр. потенциально аварийных устройств это отдельный круг тем, также как и устройство защитного заземления для них. Особо рассмотрены вопросы, что делать, если выбивает УЗО, т.к. эти устройства не дублируют токовую защиту и в быту появились сравнительно недавно.

Примечание: защитное заземление – единственный способ обеспечить себе 100% электробезопасность. Самая совершенная защитная автоматика только снижает вероятность поражения электротоком в аварийных и предаварийных ситуациях до некоторой весьма малой, но не нулевой величины.

Что нужно знать заранее

Первое, если у вас выбило пробки старого типа с плавкими вставками, ни в коем случае не ставьте в них «жучки», но сейчас уже не только по соображениям безопасности. Современная бытовая техника насыщена электроникой. Загрубление плавкого предохранителя источник неполадок не ремонтирует и не устраняет. Включение чего угодно – от планшета до утюга и стиралки – в неисправную сеть может стоить ремонта многократно более дорогого, чем покупка пары-двух пробок-автоматов, вполне заменяющих автомат токовой защиты.

Второе, до определения причины срабатывания автоматики защиты все, что включено в розетки или через штатные выключатели, должно быть отключено. Отключения и пробные включения производятся только на обесточенной проводке последовательно по потребителям: выключаем общий автомат (см. далее) или пробки-автоматы, вынимаем все вилки из розеток, выключаем выключатели. Нужно проверить какой-то прибор или светильник – включаем в розетку или выключателем, включаем общий автомат или пробки. Требуется для проверки подключить следующий прибор, или светильник – снова выключаем общую автоматику, подключаем и т.д.

Подручные средства для проверки наличия напряжения в розетках

Третье, предположим, что у вас нет тестера, индикатора-фазоуказателя и вы вообще представления не имеете, что это такое. В таком случае проверить наличие напряжения в квартире при пробном включении, не рискуя собой и дорогой техникой, можно с помощью зарядного устройства для телефона со световым индикатором (слева на рис.) или светодиодного фонарика с подзарядкой (справа). Зарядку включают в розетку без телефона, а фонарик – не включая света. Ни в каких нормативных документах возможности использования этих устройств в таком качестве не предусмотрено, но для дилетанта они даже безопаснее индикатора фазы и тестера: ухватиться по неопытности за оголенную часть щупа или пытаться померять напряжение тестером, включенным на измерение тока, невозможно. Сами «квази-индикаторы» на аварийной сети могут выйти из строя (проводники внутри них очень тонкие), но они недороги и ремонтопригодны. Однако мы забегаем вперед, сначала нужно добраться туда, где выбило.

ВЩ и ЩА

Защитная автоматика в квартире чаще всего монтируется рядом с электросчетчиком на вводном щите ВЩ. Если защита пробками, ВЩ может быть совершенно допотопным (поз. 1 на рис.), халтурно сделанным, поз. 2, но рядом с ВЩ всегда найдется распределительная коробка (дозатор, «доза», показано красной стрелкой). Из дозатора расходятся ветви проводки по комнатам. Так вот, открывать дозатор, не будучи электриком, нельзя. Источник неисправности в таком случае нужно искать пробными включениями (см. выше и далее).

Вводные щиты и щит автоматики в квартире

В квартире с ВЩ современного типа (поз. 3) поиск, отчего защиту вышибает, начинается в перебора ветвей проводки: они включены через отдельные автоматы на токи меньшие, чем общий (главный). В таком случае сначала выключают автоматы ветвей, включают главный автомат, и, включая по очереди автоматы ветвей, находят неисправную, а ее уже проверяют, как в пред. случае. Если квартирные счетчики на лестничной клетке, то вместо ВЩ в прихожей будет щит автоматики ЩА. В таком случае труднее будет найти причину срабатывания защиты по реактивности, см. далее.

Примечание: УЗО (показаны зелеными стрелками) во время проверки на ток должны быть включены. Проверку на утечку производят прежде, чем на перегрузку по току, т.к. утечка опаснее для людей.

Причины срабатывания защитной автоматики

Автоматика защиты в большинстве случаев срабатывает по следующим причинам:

1. Проводка перегружена – постоянно выбивает пробки или токовый автомат. Нужно проверить соответствие их номинального тока реально потребляемому, а величину последнего – норме потребления мощности, см. далее;
2. Кратковременные перегрузки при включении мощных потребителей либо вследствие колебаний напряжения сети – защиту выбивает нерегулярно, чаще всего при включении какого-то прибора;
3. Мгновенные перегрузки по току за счет пусковых токов устройств бытовой техники – часто выбивает пробки в момент включения приборов с электромоторами; прежде всего – холодильника, см. также далее;
4. Утечка тока по фазному проводу – выбивает УЗО, чаще всего при включении стиральной машины, бойлера, света в ванной, подвале и др. приборов во влажных помещениях;
5. Выбило автоматику, токовую или УЗО, и не включается – короткое замыкание либо замыкание фазы на землю. Скорее всего, из-за неисправности какого-то из приборов, но возможна и неисправность проводки, напр., вследствие замокания. Очень редко – неисправность самого защитного автомата;
6. Выбило реле напряжения – напряжение в сети вышло за пределы допустимого.

Перегрузки

Допустим, у вас вылетели пробки в момент включения какого-то из приборов. На защитных автоматах всегда обозначается их номинальный рабочий ток; точнее – его эффективное значение. Амплитудное в 1,4 раза больше, но в сети 50 Гц длительность полуволны напряжения 10 мс, а время срабатывания электромеханической автоматики ок. 30 мс, так что об амплитуде тока пока не думаем.

Далее, 1 кВА потребляемой мощности при эффективном напряжении 220 В означает ток 4,55 А. Норма потребления городской квартиры – 3,5 кВА; защита ставится на ток 16 А. Покупать пробки на 25 А и более смысла нет, т.к. в щитке на лестничной клетке стоят автоматы на 16 А, хозяин которых – эксплуатант дома. Для частного дома норма потребления 5 кВА, защита на 25 А. На особняки, таунхаузы, коттеджные поселки и др. дорогое жилье норма потребления по умолчанию 10 кВА и защита на 50 А, но там платят за электричество по повышенному тарифу. А теперь посмотрим, что сколько в квартире может «намотать» до выбивания защиты:

• Холодильник – 0,1-0,5 кВА, но в момент пуска (как захолодит) потребляемый ток увеличивается в 5-7 раз. При том же напряжении мощность от сети на 1-5 с уйдет 0,5-3,5 кВА. Срабатывание УЗО возможно в момент пуска от реактивности, см. далее.
• Стиральная машина – ток потребления примерно как у холодильника, в т.ч. пусковой. Однако, если срабатывает не токовая защита, а УЗО, то причину нужно искать прежде всего здесь.
• Водонагреватель – бойлеры на 50 л снабжаются ТЭНами на 1,2-1,5 кВА; 100-150 литровые – на 2-3 кВА. Ток потребления при нагреве стабилен. Второй по частоте источник срабатывания УЗО.
• Компьютер, плоский телевизор и др. приборы с импульсными блоками питания (ИБП). Токовая защита их чаще всего «не видит», т.к. потребляемая мощность невелика, но УЗО они могут заставить сработать от емкостной утечки на корпус.
• Микроволновка также стабильно берет 1-2,5 кВА, в зависимости от ее типа.
• Кондиционер по потребляемой мощности примерно равен микроволновке, а его пусковой ток в 2-3 раза больше рабочего.
• Утюг – старые делались на 1 кВА; теперь стандартная мощность утюга с отпариванием 2,2 кВА.
• Современный пылесос – рабочая потребляемая мощность ок. 1,2-1,6 кВА, но пусковая в 2-3 раза выше. При засорении насадки или, допустим, засасывании в нее ковра рабочая мощность может возрастать до пусковой.
• Электроплита – у настольной потребляемая мощность как у утюга, а все блины стационарной плюс духовка возьмут 6-10 кВА. Велика вероятность утечки и срабатывания УЗО вследствие нарушения изоляции от высокой температуры.

Итак, прежде всего смотрим, что было включено в момент выбивания, и не было ли перебора по мощности. Если да – отключаем какой-то из приборов, напр. бойлер. Кстати, водонагреватель, стационарная электроплита и, весьма желательно, стиралка должны быть включены через отдельные автоматы и УЗО, даже если ВЩ старого типа с пробками.

Следующий момент – пылесос. Выключаем его, пробуем включить главный автомат. Все в порядке? Включаем пылесос. Не выбивает? Работаем аккуратнее и, желательно, на время уборки отключаем самые мощные приборы, напр. бойлер.

Возможна и такая ситуация: ничего по сравнению с прежним не изменилось, но при включении современного холодильника с саморазморозкой вышибает защиту. Скорее всего, в нем скрытая неисправность: вышел из строя или «расконтачился» пусковой электрический конденсатор. Холодильник будет холодить, двигатель компрессора все равно запустится от пусковой обмотки, но пусковой ток и длительность процесса запуска возрастут. Если пусковой конденсатор не полностью вышел из строя, а потерял емкость, ситуация может быть нерегулярной. Вдруг на счетчике с аварийными индикаторами (см. далее) в таком случае подмигивает «Реверс» или «Возврат», то на 99% виноват пусковой конденсатор.

С микроволновкой возможно нечто подобное из-за колебаний напряжения сети. Магнетрону, греющему своим излучением продукты, требуется стабильное электропитание, поэтому источник питания (ИП) хороших мироволновок строят по принципу бустера: при падении напряжения сети ток потребления пропорционально возрастает. Норма колебаний напряжения сети – 185-245 В, но многие модели микроволновок рассчитаны на их пределы 195-235 В. Т.е. получается, что сетевое напряжение вроде еще в норме, но микроволновка берет уже больше ее паспортной мощности.

Утечки и реактивность

УЗО в продаже есть, в общем, 2-х систем: электромеханические дифференциальные автоматы, или просто дифавтоматы, и электронные; последние нередко и называют УЗО, чтобы отличить их от дифавтоматов. Те и другие реагируют на разность токов в фазном и нулевом проводах, но дифавтомату она для срабатывания нужна в 30 мА, а срабатывает он прим. за 10-30 мс. Электронные УЗО быстрее и чувствительнее.

Если вы только собираетесь ставить УЗО, то важно будет знать, что в сетях электропитания с глухозаземленной нейтралью (в РФ такая) электронные УЗО в принципе не способны стабильно работать: они предназначены для сетей с изолированной нейтралью. Как при покупке или выборе в интернете различить дифавтомат и электронное УЗО, см. видео:

Видео: отличие дифавтомата от УЗО

Примечание: типовая схема снабжения проводки дифавтоматами такова. После главного токового автомата ставят общее УЗО на общий номинальный ток потребления. Его выход разветвляют на 2 УЗО с меньшим током. К одному из них подключают осветительные и розеточные ветви, а к другому – всех «мокрых» потребителей – стиралку, бойлер, ванную, подвал – каждого через свой токовый автомат. Такое решение обеспечивает большую четкость срабатывания электромеханических УЗО, т.к. наиболее вероятные утечки суммируются.

Помимо утечки, любое УЗО может сработать вследствие несовпадения фаз напряжения и тока в цепи, это т. наз. сработка по реактивности. Если, напр., в холодильнике «отвалился» пусковой конденсатор, то сработка дифавтомата весьма вероятна, а электронное УЗО выбьет обязательно. То же произойдет, если микроволновка или другой прибор с ИП бустерного типа работает на пониженном напряжении. Подробнее о причинах срабатывания УЗО можно узнать из следующего ролика:

Видео: причины срабатывания УЗО

Как поймать реактивность и утечку

Единственная возможность без специальных приборов и образования определить, отчего срабатывает УЗО – электросчетчик с индикаторами земли и реверса, поз. 1 на рис. справа. зеленые стрелки. Если при срабатывании УЗО на мгновение вспыхивает «Земля», это утечка. Если «Реверс» – реактивность. Только не путайте аварийные индикаторы с оптическими портами многотарифных счетчиков, поз. 2, красная стрелка.

Электросчетчики с аварийной индикацией и оптическим портом для программирования

КЗ

Если по отключении всех приборов выбитый автомат все равно не включается, то проверить проводку на короткое замыкание (КЗ) можно описанными выше «квази-индикаторами»: зарядку или фонарик включают в сеть и пробуют включить автомат. Если «лампочка» (светодиод) зарядки или фонарика хоть чуть мигнут, наверное, неисправен автомат – его контакты не фиксируются в замкнутом положении. Если же «квази-индикатор» при этом не подает признаков жизни – скорее всего, КЗ или обрыв проводки.

О прозвонке проводки

ИБП современной бытовой техники полностью от сети сами не отключаются никогда. Поэтому, если вы электрик и собираетесь прозванивать проводку индукционным мегомметром (меггером), не забудьте вынуть все вилки из розеток. Иначе стоимость ремонта погоревшего может приблизиться к стоимости замены проводки.

Пере- и недонапряжение

Реле напряжения и бытовой указатель напряжения электросети

Весьма и весьма желательно дополнить свой ВЩ реле напряжения (слева на рис.), обесточивающим всю проводку при выходе напряжения сети за заданные пределы. В последнее время защита от перенапряжения стала особенно актуальной: вследствие насыщения быта мощными электроприборами участились случаи отгорания нулевого провода. При этом проводка оказывается под напряжением свыше 300 В. Реально – 320-360 В; теоретически – под фазным напряжением 380 В. Это не только смертельно опасно, но и вызывает массовое сгорание, в прямом смысле, дорогостоящей техники.

Если реле напряжения не по карману, или поставить его нет возможности, спасти от отгорания нуля может индикатор напряжения сети (справа на рис.). Его держат в розетке, ближайшей к счетчику. При срабатывании любого из устройств защиты все вилки вынимают из розеток, светильники выключают, и пробуют включить выбитый автомат. Вдруг на табло мигнуло более 245 В – немедленно вызывают аварийщиков и оповещают соседей.

Пробочная специфика

В квартире с проводкой, защищенной пробками-автоматами, возможна и такая ситуация: пробки включены, «лампочка» на счетчике показывает, что подвод сети есть, а в розетках – ничего. Не торопитесь тогда прозванивать проводку, проверьте сначала пробки. Их ремонт возможен, никак не в ущерб технике безопасности, своими силами без опыта.

Крышки пробок-автоматов снимаются, если вывинтить всего 1 болтик, бирюзовая стрелка на рис. Затем смотрим, как припаян к ламели «холодный» конец токовой обмотки. При некачественной сборке он будет припаян встык, и тогда «горячий» конец обмотки оказывается в опасной близости к ламели, красные стрелки. В опасной – потому, что, если горячий конец закоротит на ламель, пробка превратится в «жучка» и ни от чего не защитит. А пайка встык нередко разваливается, и вроде бы включенная пробка ток не пропускает.

Устройство и возможная неисправность пробки-автомата

Вдруг пайка отвалилась, нужно немного наклонить и повернуть обмотку; ток срабатывания от этого не изменится. Но теперь можно холодный конец обмотки загнуть крючком, обвести вокруг ламели и надежно припаять, а горячий конец отогнуть подальше от ламели, красные стрелки.

Примечание: при обратной сборке пробки-автомата проследите, чтобы включающая кнопка (толстая) встала в пазы как надо. Если ее перевернуть на 180 градусов, кнопка под нажатием уйдет в корпус без щелчка, а контакты не замкнутся.

Главное – профилактика

В заключение посмотрим, как должна быть устроена электропроводка в квартире, чтобы автоматы и пробки выбивало как можно реже. Главное тут – включать защитную автоматику ради грошовой экономии только в разрыв фазного провода, как справа на рис. – грубейшая ошибка.

Правильное и неправильное включение защитной автоматики в квартирную электропроводку

Во-первых, в некоторых аварийных ситуациях на сети с глухозаземленной нейтралью на нулевом проводе возможно появление фазного напряжения; чем это чревато – см. выше. Во-вторых, и от проблем с электриками такое включение на гарантирует: если ноль проводки цельный, то есть способы воровать электричество. Пусть это делал кто-то на стороне, но диспетчер заметит, а доказывать инспектору, что верблюд это не вы, достанется вам.

Любая защитная автоматика должна разрывать при срабатывании все подходящие проводники (в сетях с глухозаземленной нейтралью – 2, фазу и ноль), это первое. А второе, все потенциально аварийные устройства и приборы должны включаться каждое через свой автомат токовой защиты, слева на рис. Если же вы живете в многоквартирном доме, устроить контур защитного заземления для которого нет возможности, эти правила должны соблюдаться неукоснительно.

Содержание

1. О марках холодильников
2. Что где можно самому?
3. Как морозит холодильник?
4. Как ремонтировать холодильник?
5. В заключение…
> Обсуждение

Ремонт холодильника своими руками имеет под собой прежде всего экономическое обоснование. Библия очень любит объяснять все притчами, а в научных кругах ходит следующий исторический анекдот:

Старший Капица, Петр Леонидович, еще в начале своей научной деятельности, в 20-е годы прошлого века, проходил стажировку в США. В городе, где он стажировался, на заводе какой-то фирмы монтировали тогда одну из первых в то время автоматических линий. Собрали, включили – а ее клинит. Вызвали специалистов изготовителя, мучались они, мучались, а ее клинит и клинит. До того дело дошло, что владельцы дали в местной газете объявление: $10 000 любому, кто запустит. Сумма по тем временам, до Великой Депрессии, отчаянно огромная.

Пошел Петр Леонидович по объявлению. Попросил несколько раз включить-выключить, присматривался внимательно. Потом сильно пнул куда-то там ногой: «Включайте!» Включили – работает! Выключили, включили – работает!! Загрузили сырье, включили – продукция идет!!! Взяли образцы, проверили – ТУ соответствует.

Глава фирмы тогда: «Мистер Капица, слово американского бизнесмена дороже его жизни. Вот ваш чек. Но скажите по-правде, 10 000 баксов за пинок ногой – не многовато ли?» – «Пинок ногой стоит 1 доллар.» – «А остальное за что??!» – «За то, что знал, куда и как пнуть».

Примечание: на все полученные шальные деньги П. Л. Капица закупил научное оборудование для АН СССР.

С бытовыми холодильниками история несколько подобная. Напр., среди определенной категории мастеров-индивидуалов холодильники «Индезит» с капельной саморазморозкой (т. наз. «плачущие», см. далее) известны как «сладкие». Ремонт холодильника Индезит такого типа в 6 случаях из 10 (!) сводится к замене некоего модуля на глазах у хозяина (хозяйки). Размер оплаты назначается «по психологии», насколько, на взгляд мастерового, данный клиент богат и разводим. Еще и сверху дают на радостях.

Далее тот же «мастак» производит со снятой запчастью некоторые простые манипуляции отверткой прямо на колене, в своей машине, и едет на следующий вызов, где починенная часть ставится взамен негодной. Затем история повторяется и повторяется. Модуль стоимостью ок. 250 руб. так и ходит по кругу, принося каждый раз более 1000 руб. Предъявления претензий по закону или неформальным образом этот специалист не боится: после экспресс-ремонта на ходу снятый узел становится работоспособным и вполне надежным. Пяток таких вызовов в день – и зачем куда-то там баллотироваться, нервы трепать и бояться потом, что где-то на чем-то попадешься?

Материал данной статьи предназначен в первую очередь для начинающих любителей помастерить:

• Его главная цель – объяснить, что, где, как и для чего в холодильнике, а также – где и как его можно «пинать» своими руками, не рискуя испортить серьезнее и нарваться на более дорогостоящий ремонт специалистом.
• Вторая – дать знания, которые позволят правильно проконтролировать качество работы специалиста в случае, когда самостоятельный ремонт невозможен. 1000 руб. за ремонт в описанной эпопее (мы об этом еще вспомним) цена в общем-то справедливая, учитывая возможные потери от простоя холодильника и расходы по доставке его в сервисный центр и обратно. Главное, чтобы мастер был мастером, а не халтурщиком или недоучкой; за скорую хорошую работу и сверху от души не жалко.

О марках холодильников

В тексте далее будут упоминаться бренды (торговые марки) холодильников, но это не значит, что они ломаются чаще других. Те же Индезиты совсем не плохие холодильники. Но судить о характерных неисправностях можно только по их статистике, а она, понятное дело, тем достовернее, чем больше изделий данного типа находится в эксплуатации. Напр., есть такие швейцарско-китайские чудеса – Liberton. В них, как говорится, поломка на поломке сидит и поломкой погоняет. Но ввиду своей прочнейшей, в определенном специфическом смысле, репутации, Либертонов продается и покупается мало. Если брать только по количеству поломок, то сей бренд, глядишь, и в неубиваемые выйдет.

Во-вторых, для примеров типичных поломок нужно брать изделия типичного для данного клона марок устройства, которые могут быть и надежнее собратьев. В целом, конструкция бытовых холодильников давно устоялась и при правильной эксплуатации до мелкого ремонта дело доходит не чаще, чем раз в 5 лет, а общий срок их службы превышает 20 лет. В распоряжении автора имеется армянский Арагац выпуска 1964 г (!), используется как резервный и в качестве испытательного стенда. Обшарпан – на свалку краше кладут, но морозит исправно. Даже уплотнения двери (простые резиновые, немагнитные) до сих пор родные.

Что где можно самому?

В любом бытовом холодильнике можно выделить следующие конструктивные системы (контуры):

1. Собственно холодильную – самому сюда лезть можно только в исключительных случаях, напр., если холодильник в глухой глубинке и вызвать мастера нет возможности. Но знать, что к чему в холодильном контуре, необходимо, т.к. именно здесь неквалифицированный и/или небрежный ремонт способен в дальнейшем причинить наибольший ущерб, вплоть до необходимости покупки нового холодильника;
2. Систему терморегуляции – это самый активный источник поломок. Самостоятельный ремонт возможен довольно часто, если есть некоторые технические знания и навыки. Однако прежде необходимо сопоставить стоимость вызова специалиста и покупки в розницу элементов на замену, плюс потери от их ожидания: в хозмагах запчасти для холодильников продаются только в больших городах, заказывать скорее всего придется по интернету;
3. Электросистему – ремонт своими руками возможен почти всегда, если есть тестер, умение паять и начальные навыки электрика или радиолюбителя;
4. Механическую систему – подвес дверей, компрессора, крепления крышек/полок, уплотнения и т.п. Самостоятельный ремонт возможен в отдельных случаях, но какой-либо особой квалификации не требует.

Как морозит холодильник?

По способам охлаждения содержимого бытовые холодильники делятся на 3 типа:

• Испарительные компрессионные, или просто компрессионные, или просто испарительные.
• Испарительные абсорбционные (абсорбционные, попросту).
• Термоэлектрические (полупроводниковые).

В первых 2-х используется сжижаемый в нормальных условиях теплоноситель – хладоагент или хладагент. Последние – чисто электрические, без трубопроводов, клапанов и т.п. В быту используются холодильники всех 3-х типов, но наиболее распространены испарительные компрессионные. Они же отличаются наибольшим разнообразием конструкций.

Примечание: «в нормальных условиях» значит, что данное вещество способно переходить из жидкой в газообразную фазу и обратно при температуре комнатной и несколько выше только под воздействием давления. У «настоящих» газов (кислород, азот, водород и др.) т. наз. тройная точка лежит на температуре много ниже комнатной и превратить их в жидкость без охлаждения до температуры ниже нее, только давлением, невозможно.

Компрессионные

Принцип действия компрессионного испарительного холодильника показан слева на рис. Хладагент под давлением впрыскивается в змеевик-испаритель через узкое сопло – фильеру. От бытовых холодильников требуется относительно невысокая производительность по холоду, поэтому в них применяются непрофилированные фильеры в виде отрезка капиллярной трубки с внутренним диаметром ок. 0,8 мм. В испарителе хладагент резко расширяется, мгновенно вскипает и испаряется, поглощая количество тепла, равное его теплоте парообразования. Испаритель помещен в термоизолированную холодильную камеру; температура в ней падает и продукты охлаждаются.

Устройство компрессионного испарительного холодильника

Чтобы давление в испарителе не повысилось и хладагент не перестал испаряться, его пары непрерывно откачивает компрессор. Их температура при этом повышается. Для охлаждения пар хладагента поступает в другой змеевик (радиатор) – конденсатор. Посредством него теплота конденсации, в точности равная теплоте парообразования, плюс теплота, соответствующая мощности, потребляемой компрессором от электросети, и совсем малость, равная теплопотерям в системе, выделяется в окружающую среду. Хладагент при этом остывает, сжижается под давлением, создаваемым компрессором, и через капилляр поступает снова в испаритель, холодильный цикл повторяется. Капилляр, испаритель, компрессор, конденсатор и соединяющие их трубопроводы составляют холодильный контур.

Главные достоинства компрессионных холодильников – экономичность и возможность использования химически нейтральных и безвредных хладагентов, а также довольно быстрая заморозка. Энергия со стороны потребляется только на перекачку хладагента, тепловой КПД холодильного контура близок к 100% Скорость заморозки определяется теплотой парообразования хладагента и скоростью его циркуляции в контуре; то и другое поддается увеличению чисто конструктивными и производственно-технологическими способами.

Основной недостаток компрессионных холодильников – наличие в конструкции движущихся частей, разъемных соединений и механических связей холодильного контура с внешней средой (вал мотора компрессора и др.), требующих применения уплотнений. Однако более чем за столетие технического развития конструкция компрессионных холодильников доведена до высокой надежности; это живой пример того, как сложнейшие в принципе проблемы решаются путем множества отдельных усовершенствований.

В настоящее время вершиной эволюции компрессионной системы являются холодильники типа No Frost (без инея), не требующие останова на разморозку и не образующие (в исправном состоянии) внутри холодильной камеры ледяной шубы. Холодильники No Frost сложны по устройству (см. схему справа на рис.), но, как ни странно на первый взгляд, именно они лучше всего поддаются ремонту своими руками в домашних условиях. Как работает холодильник No Frost, см. след. видео, а мы вернемся к ним детальнее, когда дело дойдет до ремонта.

Видео: как работает No Frost + о его ремонте

Существенный с точки зрения пользователя недостаток компрессионных холодильников – их нельзя очень долго держать выключенными в заправленном состоянии. В «протепленном» холодильнике давление в контуре возрастает в несколько раз, ускоряется уставание металла и резко растет вероятность возникновения микротрещин, через которые хладагент вытечет вон.

Об этой особенности часто не знают и продавцы с мастерами: товара на годы вперед сейчас никто не закупает и холодильники продаются много скорее, чем истечет допустимый срок их хранения в заправленном виде. Но, если вы бросите компрессионный холодильник на зиму в нежилом помещении, то от скачка давления при включении трубки могут полопаться, и – дорогой ремонт с перезаправкой. Которая по всем правилам (см. далее) удовольствие тоже не из дешевых.

Об одной несостоявшейся теории

В качестве хладагента в компрессионных холодильниках чаще всего используются органические легкокипящие вещества – фреоны. То, что фреоны дырявят озоновый слой атмосферы и вообще почти что Чернобыль, известно всем. Так вот, это неправда. Более того, преднамеренная, тщательно спланированная и организованная коммерчески направленная ложь.

Дыры в озоновом слое были обнаружены в конце 60-х. В обширный перечень веществ, способных их вызвать, попали и фреоны. Это было замечено руководителями всемирного монстра под названием DuPont, крупнейшего химического концерна. Компания Дюпон тут же, трубя вовсю, взялась финансировать исследования по влиянию фреонов на озон. Выборочно, гранты выделялись специалистам, фанатически стремящимся доказать губительное действие фреонов в ущерб научной объективности.

Одновременно и еще щедрее, но очень тихо, финансировались собственные исследования по поиску заменителей фреонов; в сегменте хладагентов DuPont давно и чувствительно жали конкуренты. В итоге DuPont стал монопольным владельцем всех патентов на альтернативные хладагенты и «снял бабла немеряно» на волне антифреоновой истерии: к 80-м DuPont «пробил» Монреальские конвенции, по которым использование фреонов было ограничено, а некоторые страны сгоряча вообще их запретили. Да и сейчас еще стрижет неплохие барыши на пене от нее.

Тем временем к началу нулевых группами независимых исследователей в Японии, США, а затем и в России было доказано, что:

• Озоновые дыры много большего, чем сейчас, размера на протяжении геологической истории Земли возникали многократно.
• Озоновые дыры четко привязаны к районам повышенной тектонической активности и совершенно не кореллируются с местами выбросов фреонов и путями их миграции в атмосфере.
• Озоновые дыры однозначно вызваны истекающим из земной коры водородом и легкими неорганическими водородсодержащими соединениями.
• Земля на нижайшем из возможных минимуме тектоники «газит» водородом в 10 000 раз больше, чем выбрасывалось фреонов на пике их неконтролируемого использования, а на максимуме тектоники естественный выход водорода превосходит выброс фреона в 1 млн. и более раз.

В общем, не бойтесь фреона и холодильников на фреоне. В целом фреоны экологичнее и безопаснее своих заменителей.

Абсорбционные

Хладагент абсорционного холодильника – легкокипящее вещество, хорошо растворимое в достаточно высококипящей жидкости – абсорбере. Абсорбером называется и сосуд в холодильном контуре, в котором содержится расходный запас концентрированного раствора хладагента, см. рис.

Устройство абсорбционного холодильника

Термонасос (просто вертикальная медная трубка, подогреваемая электроспиралью, не путать с тепловым насосом!) гонит раствор в парогенератор, также подогреваемый электричеством. Избыток слабого раствора из парогенератора стекает обратно в абсорбер по другой трубке, это т. наз. малый контур.

Смесь паров хладагента и абсорбера поступает в дефлегматор – радиатор с внутренним лабиринтом. Здесь абсорбер конденсируется и стекает обратно в парогенератор, а пары хладагента идут к конденсатор, роль которого идентична таковой в компрессионном холодильнике. Затем жидкий хладагент течет самотоком в испаритель, где и холодит точно так же. Пары поглотившего тепло хладагента вместо компрессора с насосом высасывает абсорбер, жадно их поглощающий.

Достоинство абсорбционных холодильников – полное отсутствие движущихся частей и разъемных соединений с уплотнениями, вследствие чего срок их службы в принципе неограничен. Другое следствие – невысокая стоимость; оба контура это просто трубопроводы между резервуарами безо всякой сложной механики. Однако, т.к. в холодильный контур ответвляется только часть общего потока, то на единицу производимого холода абсорбционный холодильник потребляет в 1,2-3 раза больше электричества, чем компрессионный.

Примечание: абсорционные холодильные системы превосходят по экономике компрессионные при относительно небольшом охлаждении больших объемов, напр. овощехранилищ или в качестве кондиционеров больших зданий.

Другой недостаток – у подходящих к данной системе по теплотехнике хладагентов малая теплоемкость, теплота парообразования и не очень низкие температуры кипения при атмосферном давлении. Поэтому абсорбционные холодильники морозят плохо и медленно. Стандартная температура в морозилке абсорбционного холодильника –6 Цельсия, т.е. мороженое там растает. В отечественных Кристалл-9 и 12-18 температуру морозилки довели до –18, но морозят они все равно долго.

Важный момент также безопасность. Обычный хладагент в абсорционной системе – аммиак; растворитель – вода. Т.е., в контурах циркулирует нашатырный спирт крепче того, что в аптечном пузырьке. Что будет, если в квартиру вытечет несколько литров такой амброзии, пояснять не надо.

Несколько фирм (Exmork, Samsung и др.) выпускают абсорционные холодильники на хладагенте пропане или изобутане и с органическим абсорбером, но редька пропановая оказывается горше хрена аммиачного. Добавить отдушку в горючий газ – хладагент по техническим причинам невозможно, и холодильник становится взрывоопасным. Если запах аммиака чувствуется в малейших концентрациях и у пользователя при аварии есть время, чтобы принять меры или просто выбежать, то утечка чистых насыщенных углеводородов в воздух никак себя не проявит, пока кто-то не щелкнет выключателем и не проскочит искра. Поэтому легального импорта абсорбционных холодильников на горючих газах в РФ и многие другие страны нет.

Тем не менее, у абсорбционных холодильников есть своя устойчивая и вполне обоснованная ниша применения: они могут неограниченно долго храниться выключенными и заправленными. Избыток паров хладагента поглощает абсорбер и давление в контурах держится в допустимых пределах. Поэтому абсорбционные холодильники чаще всего покупают на дачу или для сезонно обитаемых помещений.

Полупроводниковые

Действие полупроводникового термоэлектрического холодильника основано на прямом и обратном эффекте Пельтье: при пропускании электротока через спай разнородных полупроводников в одном направлении он разогревается сверх джоулева тепла, а в обратном – охлаждается до полной его компенсации и заморозки, см. рис. Эффект Пельтье позволяет получать температуры до –40 Цельсия и ниже, но термоэлектрические холодильники еще прожорливее абсорбционных, а элементы Пельтье вследствие диффузии неосновных носителей заряда сквозь спай под действием электрического тока подвержены деградации и ресурс их ограничен.

Принцип действия термоэлектрического холодильника

Достоинства термоэлектрических холодильников, во-первых, очень малая чувствительность к механическим воздействиям: толчкам, ударам, тряске. Лопаться, трескаться и вытекать из них просто нечему. Во-вторых, переключив направление тока, холодильник можно превратить в нагреватель и быстро разморозить содержимое. Поэтому термоэлектрические холодильники применяются преимущественно как автомобильные и возимые для временного использования на пикниках и т.п. мероприятиях. Из бытовых термоэлектрических холодильников в РФ продается несколько видов холодильных баров, а также корпусные напольно-настольные Холодок и Чайка.

Как ремонтировать холодильник?

Абсорционные холодильники самостоятельному ремонту не подлежат вследствие опасности и высокой сложности такого рода работ. Термоэлектрические или не ломаются, или нужно менять батарею термоэлементов, что при покупке ее в розницу обойдется дороже ремонта в сервисном центре. Изредка в них обгорают контакты (ток через термобатарею большой при низком напряжении); с этой поломкой справится начинающий электрик-любитель. Поэтому далее мы сосредоточимся на ремонте компрессионных холодильников, тем более что в быту они абсолютно доминируют и неисправностям подвержены более прочих систем.

Самые простые

Электрическая схема холодильника с ручной разморозкой

В компрессионный холодильный контур достаточно ввести терморегулятор, чтобы превратить его в холодильник, поддерживающий в камере относительно стабильную минусовую температуру. Поскольку самым дешевым и надежным приводом компрессора будет однофазный асинхронный электромотор с магнитным запуском, для него понадобятся пусковое и защитное, на случай аварии пусковой цепи, устройства, см. схему на рис справа. Если пусковую обмотку оставить под током на рабочем ходу, двигатель разогреется до обгорания изоляции обмоток, КЗ в электроцепи и, возможно, загорания. По такой схеме построены холодильники «старого времени» и теперешние с ручной разморозкой. Характерные их неисправности следующие:

• Холодильник не включается – виновата или цепь подачи электропитания (сетевой шнур, вилка, розетка, разъемные контакты в отсеке компрессора), или термостат (не звонится тестером), или, опционально, защитное реле (тоже не звонится). Ремонт своими руками возможен.
• Цепь подачи электропитания проверена, исправна. Компрессор не включается или, издав звук, глохнет. Возможно неоднократное самопроизвольное повторение описанной ситуации. Неисправно пускозащитное реле. Ремонт своими руками возможен.
• Запуск компрессора продолжается более 3-5 с или происходит не с первой попытки. Барахлит пусковое реле. Наладить его своими руками чаще всего возможно.
• Компрессор запускается, но сильно шумит и спустя 30 с – 5 мин холодильник выключается. Снова включается не ранее чем через 10-15 мин и так же сам выключается. Разрегулировалось или вышло из строя токовое защитное реле, см. далее. Ремонт своими силами возможен, в т.ч. и без покупки нового на замену.
• Холодильник морозит плохо, но на терморегулятор реагирует четко. Компрессор греется, уходит в защиту по перегреву, трясется. Реле пусковое и термозащиты исправны. Диагностика мотора компрессора на межвитковое короткое замыкание в рабочей обмотке и, скорее всего, его замена.
• Компрессор не запускается, урчит. Реле пусковое и термозащиты исправны. Витковое КЗ скорее всего в пусковой обмотке. Результат тот же, что и в пред. случае.
• То же, но компрессор на ощупь заметно греется после выдержки под напряжением 10-30 с (не более!). Внутренняя неисправность компрессора. Ремонт иногда возможен в специализированной мастерской.
• То же, но мотор компрессора с комбинированным магнитно-емкостным запуском, см. далее, о холодильниках No Frost. Проверить рабочий электрический конденсатор, также см. далее. Если негодный – повезло, ремонт своими руками несложен и недорог.
• Холодильник сильно морозит. Компрессор работает или непрерывно, или до срабатывания теплозащиты. Терморегулятор (термостат) заморозку регулирует, но еле-еле; фактически им можно только остановить компрессор, поставив ручку на 0. Шум компрессора сильнее обычного. Расход электричества по счетчику завышенный. Залипло пусковое реле. Опасно, может сгореть компрессор, что при теперешних расценках равносильно покупке нового холодильника. Самостоятельный ремонт возможен.
• Холодильник при правильно выставленном терморегуляторе плохо морозит, морозилка обмерзает равномерно. Конденсатор к моменту выключения компрессора нагрет нормально: на ощупь горячий, рука отдергивается. Скорее всего, неисправен терморегулятор. Ремонт своими руками возможен при условии покупки нового на замену. В отдельных случаях, см. далее, возможно починить старый.
• Холодильник включается, морозит слишком сильно или, наоборот, слишком слабо. Степень заморозки от положения терморегулятора не зависит. Звук компрессора, нагрев конденсатора и обмерзание морозилки нормальные. Неисправен терморегулятор. Ремонт – как и в пред. случае.

• Холодильник морозит плохо и работает на коротком цикле: компрессор часто выключается, конденсатор к тому моменту еле теплый. Морозилка обмерзает слабо, но равномерно. Неисправен термостат или теплозащитное реле, ремонт своими руками возможен почти всегда.
• То же самое, но компрессор работает подолгу (длинный цикл); возможно, непрерывно. Морозилка обмерзает в районе подводящей хладоагент трубки. С противоположной стороны остается чистой от наледи, даже если с другой намерз толстый слой льда. Ситуация стабильна. Причина – убыль фреона в системе вследствие самозатянувшейся микроутечки или, если холодильнику не более года, его абсорбции низкокачественными конструкционными материалами. Нужна диагностика системы на утечку и перезаправка фреоном; в исключительных случаях – его долив. Самостоятельно делать это настоятельно не рекомендуется.
• Холодильник работает на длинном цикле. Температура внутри него меняется в больших пределах, что заметно по примерзанию продуктов в морозилке к ее дну или стенам. Разрегулировался термостат. Ремонт возможен без его замены, если работать очень аккуратно.
• Холодильник не морозит. Компрессор включается, работает со стуком и звоном. Ощутима вибрация корпуса холодильника. Полная утечка фреона. Вызов мастера для диагностики, устранения утечки и заправки. При вызове обязательно описать ситуацию и спросить: во что обойдется ремонт? Возможно, дороже нового холодильника.
• Компрессор работает на коротком цикле, но холодильник морозит сильно. Звук компрессора громкий, натужный, чавкающий или со всхлипами. Перезалив фреона при неквалифицированном обслуживании. Холодильный контур на влажном ходу: в компрессор поступают не пары хладоагента, а фреоновый туман. Немедленно остановить холодильник и вызвать квалифицированного мастера для диагностики и перезаправки. Иначе пойдут вразнос компрессор и трубки, что значит – новый холодильник без вариантов.
• Летом, в жару, холодильник морозит так, что термостат приходится ставить в положение от 1 до 3-4. Компрессор греется, шумит. Иногда чувствуется запах подгоревшей изоляции; при осмотре обнаруживаются пригоревшие контакты. Ослабла биметаллическая пластина теплозащитного реле, см. далее. Ремонт своими силами возможен иногда без затрат и серьезных затруднений.
• Все нормально, но морозилка обмерзает слишком быстро. Возможные причины, кроме теплых влажных продуктов – неисправность уплотнений дверцы, ее перекос, неисправность выключателя подсветки или нарушение некачественной теплоизоляции камеры. В первых 3-х случаях ремонт своими руками возможен и несложен; в последнем – дешевле новый холодильник купить.
• Все нормально, но компрессор слишком шумит, чувствуется вибрация корпуса. Проверить и отрегулировать подвес компрессора (см. далее). Не помогло – причина механический износ компрессора, нужно просчитывать по деньгам вариант замены.

Давать подробные пошаговые инструкции по ремонту для каждого из описанных случаев было бы делом совершенно безответственным. Фирменное руководство по поиску и устранению характерных неполадок одной конкретной модели или группы сходных моделей представляет собой толстенькую книжку, напечатанную убористым шрифтом на тонкой бумаге, а моделей в продаже сотни. Кроме того, каждый ремонтник знает, как часто случаются неисправности «невозможные» и нехарактерные. Поэтому далее мы опишем типичное устройство наиболее подверженных поломкам узлов во взаимодействии с сопряженными и способы их ремонта. А дальше смотрите: самому соображать или звать того, кто на этом собаку съел и котом закусил. И разговаривать с ним уже со знанием дела.

Компрессор и подвес

Как устроен устанавливаемый в подавляющем большинстве компрессионных холодильников компрессор-«котелок» показано на рис.:

Устройство компрессора бытового холодильника

Находятся отчаянные техноголовы, разбирающие его, перематывающие обмотки и т.п., но потом все равно приходится покупать новый: попадание воздуха с парами влаги и пылью внутрь компрессора недопустимо. Однако, если вы, к примеру, перебирали мотор автомобиля, то, руководствуясь этой схемой, по звуку сможете определить, стоит ли в данном конкретном случае грешить на компрессор или нужно копаться где-то еще.

Подвес компрессора бытового холодильника

С подвесом компрессора дело легче. Нужно проверить упругий ход его установочных лап вниз и вверх. На рис. справа стрелками показаны 2 лапы, но проверять нужно все 4. Их ход на амортизаторах должен быть не менее 8-10 мм. Замена изношенных амортизаторов дело недорогое и несложное, но перед съемом подвесов компрессор необходимо надежно закрепить в рабочем положении, и домашним сказать, чтобы обходили холодильник далеко и не дыша: своим весом компрессор способен надломить трубку, а это дорогой ремонт и перезаправка.

Заодно, и даже прежде, отодвинув холодильник, нужно прислушаться к шуму и определить: а точно ли это компрессор шумит? Может быть, бьется о корпус какая-то трубка? В таком случае лучше не подгибать ее, а обернуть соотв. участок войлоком или сукном и закрепить обвязку х/б или шерстяной ниткой. Поролон или синтетика и резинка не годятся, на холодной трубке они станут хрупкими, а на горячей спадутся и слипнутся. Мелочь с трубками, кстати, совсем не мелочь: если трубка протрется или устанет и треснет, ремонт обойдется дорого.

Заправка и дозаправка

В рунете и на ютубе показано немало способов заправки холодильников хладагентом типа «гвоздь забить сложнее». Но достоверных результатов – а сколько потом этот холодильник проработал? – что-то не видно. Дело в том, что при заправке холодильника дилетантскими способами в холодильный контур неизбежно попадает воздух с парами воды и пылью, а закачка фреона штатным компрессором означает его принудительную работу на влажном ходу. Вода в системе замерзнет, по закону Мерфи, именно там, где лед способен причинить наибольший ущерб, а пылинки, по тому же закону, осядут на трущихся частях компрессора, изготавливаемых с прецизионной точностью.

Заправочная станция для бытовых холодильников и кондиционеров

Заправка/дозаправка холодильника фреоном правильно осуществляются от специальной заправочной станции, см. рис. справа, в ходе чего на отключенном холодильнике производятся следующие операции:

1. Закачка в систему чистого сухого воздуха (опционально – азота или инертного газа) для испытания на герметичность под давлением.
2. Опционально – продувка (прокачка) таким же газом/воздухом для удаления возможных следов влаги и пыли.
3. Откачка системы до технического вакуума.
4. Заполнение системы фреоном в заданном для данной модели объеме.
5. Проверка давления в теплой системе и, опционально, долив/выпуск части фреона.

Самому тут можно, во-первых, проследить, чтобы марка закачиваемого хладагента (напр. R12, R13, R126 и т.п.) и его объем соответствовали указанным на корпусе компрессора. Во-вторых, проследить, чтобы давление в системе контролировалось не сразу же после закачки, а спустя некоторое время, когда контур прогреется. Иначе избыток фреона и влажный ход компрессора гарантированы.

А в-третьих, и самое главное, удостовериться, что мастер зарегистрирован как ИП или представляет легальный сервисный центр, что его контактные данные достоверны, местонахождение известно и что он дает гарантию. Полгода вполне хватит, за такое время все возможные огрехи заправки проявятся. Но, кстати, не думайте, что в эти полгода можно будет валить на него все прочие неисправности. Хорошие мастера своим трудом живут и знают не только свое дело, но и все каверзы чересчур хитроумных заказчиков. В том числе и такие, о которых вы, возможно, и представления не имеете.

Пуск и защита

Пусковое и теплозащитное реле конструктивно объединяются в один узел. Типичная его конструкция и схема включения показаны на примере холодильника Орск-7, см. рис. ниже. Работает пускозащитное реле следующим образом:

• Сразу по включении, пока ротор мотора не раскрутился, он потребляет пусковой ток в 3-7 раз больше номинального. Кстати, утверждения, что пусковой ток соответствует указанной в паспорте холодильника его номинальной потребляемой мощности – просто невежество. Номинальная потребляемая мощность холодильника определяется как средняя долговременная, при +25 снаружи, среднем положении терморегулятора и некоторых усредненных условиях эксплуатации: степени загрузки продуктами заданной влажности, частоте и продолжительности открывания двери и пр.
• От пускового тока срабатывает пусковой контактор ПК (пускатель), подавая ток на пусковую обмотку.
• Мотор раскручивается, потребляемый ток падает.
• ПК отпускает, обесточивая пусковую обмотку, мотор переходит в рабочий режим.
• Вдруг ПК неисправен и пусковая обмотка запитана постоянно, включается в работу защитное реле: его обмотка нагревается током пусковой обмотки, биметаллическая пластина выгибается и размыкает общую цепь питания.

Схема включения и устройство пускозащитного реле бытового холодильника

В некоторых моделях холодильников токовое защитное реле дополняют таким же, но без обмотки, теплозащитным реле. Его ставят прямо на корпус компрессора. Не лучший вариант, надо сказать. Надежность всей цепи питания компрессора уменьшается, а если он пошел греться чрезмерно сам по себе, то его термозащита от дорогого ремонта не спасает.

Вскрыть пускозащиту можно, аккуратно высверлив развальцованные алюминиевые пистоны в монтажных отверстиях. При обратной сборке крышку лучше приклеить не особо прочным пластичным клеем, напр. ПВА. «Наглухо» ее прихватят штатные установочные винты.

Где и как можно «вразумить» негодную пускозащиту, не прибегая к замене? Кроме очевидного – чистки подгоревших или загрязненных контактов – там есть еще 3 слабых места, которые можно поправить самому. Кстати, очевидное в данном случае не столь уж очевидное. Если контакты пускателя оплавлены и спаялись, нужно проверить на витковое КЗ пусковую обмотку, что чревато заменой компрессора со всем вытекающим.

Но не будем о плохом. Во-первых, нужно осмотреть канал якоря (сердечника) пускателя. В него, бывает, набивается пыль, контакты пускателя залипают и компрессор все время уходит в защиту. А оказывается, что хвататься за сердце рано, достаточно прочистить.

Во-вторых (это касается и термозащитного реле) если биметаллическая пластина в холодном состоянии заметно выгнута, но еще пружинит, ее можно аккуратно подогнуть обратно, и пускозащита еще послужит. В-третьих, если регулировочные винты 13 ослабли и сошлись, компрессор будет вести себя так, будто у него витковое КЗ в обеих обмотках сразу. Тогда, отвернув правый (по схеме) винт до начального зазора 1,5-2,5 мм и почистив контакты токовой защиты, опять-таки хвататься за сердце нет нужды.

В современных холодильниках общую исправность пускозащиты можно проверить гораздо быстрее:

• Вынимаем вилку питания из розетки.
• Отодвигаем холодильник и снимаем крышку компрессорного отсека.
• Находим вводный разъем (контактную группу), к нему подходит шнур питания, поз. 1 и 2 на рис. ниже.
• В разъеме находим 2 провода, не замкнутые наглухо. Обычно они в разных сочетаниях или коричневые (поз. 3), или красные, или красные с коричневой полосой.
• Готовим технологическую перемычку из провода сечением не менее 1 кв. мм, поз. 4.
• Плотно, чтобы был хороший контакт, ставим перемычку в гнезда незамкнутых проводов, поз. 5.
• Кратковременно, не более чем на 3-5 с, включаем холодильник. Если завелся – виновата пускозащита.

Проверка пускового реле холодильника без разборки

Примечание: если у вас двухкамерный холодильник с раздельными компрессорами, то проверить пускозащиту еще проще – меняем вводные разъемы местами. Вдруг, допустим, неработавшая общая камера ожила, а ранее исправный морозильник заглох, или наоборот, дело в соотв. пускозащите.

В обратной установке пускозащитного реле есть нюанс. Якорь пускателя тяжелый, а пружина его сердечника (поз. 5 на рис. выше) слабая. Так нужно, чтобы контакты пускателя замыкались/размыкались резче и меньше искрили. Но тогда, если пускозащиту поставить на место вверх ногами, ярмо подвижных контактов 7 упадет на неподвижные 8 и пускатель окажется все время замкнут. От этого мотор, едва запустившись, будет все время уходить в защиту по току. Поэтому перед тем, как снять пускозащитное реле, отметьте на его основании (не на крышке) чем-нибудь верх. Если пускозащита совмещена с термозащитой и замонтирована непосредственно на корпусе компрессора, проблема отпадает, т.к. при установке наоборот контактные штыри просто не войдут в гнезда.

Терморегулятор

Термостаты холодильников бывают термомеханическими и электронными, в холодильниках с электронным управлением. В последнем случае термостата как отдельного узла нет: датчик(и)-терморезистор(ы) связаны с общей платой управления проводами. Самостоятельный ремонт «умных» холодильников требует основательной квалификации электронщика. На такой случай: цепи термодатчиков аналоговые. Сопротивление термистора, если в спецификации холодильника не указано иного, при +20 должно быть не более 2 кОм, а при –15 не менее 100 кОм. Мы же вернемся к традиционным конструкциям.

Термостат обычного холодильника (см. рис.) действует на основе сосуда переменного объема из растяжимого металлического меха – сильфона – и капиллярной термотрубки. Емкость эта частично заполнена фреоном, а 5-15 см конца термотрубки закрепляются на испарителе так, чтобы был обеспечен хороший тепловой контакт; эта часть термотрубки служит датчиком температуры. При ее изменениях фреон частично сжижается или испаряется, давление в сосуде меняется, сильфон растягивается либо сжимается под давлением возвратной пружины и электроконтакт, через который подается питание на компрессор, соответственно замыкается или размыкается.

Устройство термостата бытового холодильника

Однако в «чистом виде», как слева на рис., такой терморегулятор неработоспособен. Сильфон сжимается-растягивается медленно, между контактами при первом же размыкании потянется дуга и они или обгорят (холодильник не включается), или сплавятся (морозит непрерывно). Поэтому действующие термостаты дополняют механическим триггером, мгновенно перебрасывающим контакт при изменении баланса давлений от сильфона и возвратной пружины.

Типичная рабочая схема термостата холодильника показана справа на рис. Триггер составляют отгиб-толкатель рычага сильфона 11 и ?-образная перебрасывающая пружина 9. Перебрасывающая пружина сама по себе стремится развести контактную пару, поэтому, если она сломалась, холодильник начнет непрерывно морозить при любом положении ручки регулировки и даже пробитом сильфоне или переломленной термотрубке.

Рычаг сильфона давит на перебрасывающую пружину, не давая ей разомкнуть цепь. Когда от холода сильфон сжимается, пружина 9 в определенный момент срывается и размыкает контакты. Если винт 13 самозавернулся и зазор между разомкнутыми контактами менее 2-2,5 мм, возможно возникновение дуги и обгорание или сплавление контактов. Еще возможный случай – летом, в жару, регулятор слабого холодильника выкручивают на максимум до отказа. Контакты греются, от циклического нагрева пружина постепенно теряет упругость. Осенью пытаются уменьшить заморозку, но термостат уже не может «отпустить».

Термомеханический регулятор температуры обязательно имеет гистерезис, или дифференциал: температуры размыкания и обратного замыкания контактов различаются. В простых холодильниках с ручной разморозкой их значения составляют соотв. –(11-15) и –(6-9) Цельсия. Иногда находятся желающие ради лучшего холода уменьшить дифференциал, завернув винт 8. Делать так не надо, можно загнать вразнос компрессор. В лучшем случае между слишком близко сведенными контактами при размыкании потянется дуга, что означает замену термостата. Регулировочный винт возвратной пружины 5 вообще трогать не надо, он законтрен при сборке у производителя.

Термостат считается неразборным и неремонтопригодным, и в целом это правильно. Дело в том, во-первых, что конец термотрубки клеится к испарителю специальным теплопроводящим клеем, поверх склейки заливается также специальным герметиком и только тогда закрывается защитным кожухом. Отделить термотрубку от испарителя, не повредив то и/или другое, без специнструмента и навыков практически невозможно, особенно если морозилка запенена, а пробитый испаритель равнозначен покупке нового холодильника. Во-вторых, с самой термотрубкой обращаться нужно крайне осторожно: радиус ее изгиба должен быть не менее 6-10 ее же наружных диаметров.

Тем не менее, поковыряться в термостате можно на весу, не извлекая его из холодильника. Для этого нужно осторожно отвести защелки (показано красной стрелкой на врезке справа внизу), тогда снимется контактная колодка. Можно будет осмотреть и при необходимости почистить контакты, проверить винт-отбойник и перебрасывающую пружину. Новую взамен лопнувшей или ослабшей можно сделать из обломка часовой пружины или пружинной стали, толкатель сильфона давит очень сильно. При обратной сборке нужно следить, чтобы язык подвижного контакта вошел в свое окно и перебрасывающая пружина встала на место как надо.

«Плачущие»

На только что просмотренной врезке видны 2 вроде бы лишних контакта. На самом деле они задействованы и нужны для холодильников с капельной саморазморозкой, т.наз. плачущих. Они предоставляют пользователям в общем те же удобства, что и холодильники No Frost, но гораздо дешевле.

Электросхема холодильника Стинол 101

Типовая электросхема холодильника с капельной саморазморозкой дана на рис. на примере холодильника Стинол 101. Как видим, в терморегуляторе там появился в дополнение к рабочему термостату р термостат оттаивания о; он неразборный и неремонтопригоден, действует от биметаллической пластины.

Принцип действия

Для капельной саморазморозки в испарителе конструктивно выделяют секцию в виде алюминиевой пластины, имеющую хороший тепловой контакт с общей камерой – пароулавливатель или просто улавливатель. Улавливатель помещают на задней стенке камеры на пути подъема вверх менее холодного воздуха.

При первом запуске плачущий холодильник вначале работает как простой под управлением рабочего термостата; контакты термостата оттаивания нормально замкнуты. Пары воды оседают на улавливателе и замерзают. Когда температура на «колбасной» полке упадет до прим. +2 или до +4 в овощном отделении, срабатывает термостат оттаивания и обесточивает всю схему, кроме лампы подсветки. Биметаллический контакт остывает и замыкается обратно медленно, его дифференциал больше, чем у рабочего: иней на улавливателе успевает растаять, а конденсат стечь по дренажу в сливной поддон, потом цикл повторяется.

Характерные неисправности

Поскольку в плачущих холодильниках часть производимого холода используется для улавливания паров влаги, мощность компрессора для них требуется большая. Поэтому защитное реле схемы его запуска нередко отделяют от пускового и крепят непосредственно на корпусе компрессора, теперь оно срабатывает и от пускового тока, и от перегрева компрессора. Из-за этого летом в жару, если поставить термостат на максимум, холодильник может начать выключаться, наоборот, слишком рано. Если вернуть регулятор в среднее положение, его работоспособность восстанавливается.

Также, если неисправен термостат оттаивания, компрессор не включится, хотя индикатор и подсветка работают. Тестером обнаруживается, что в теплом холодильнике контакты термостата оттаивания не звонятся. Кроме этого, возможны и другие типичные для данного класса холодильников неисправности:

• Все исправно, но слишком морозит: в морозилке Антарктида, и овощи замерзают.
• Образуется ледяная (снежная) шуба.
• Из холодильника воняет, на полках вода.

Все эти неполадки взаимосвязаны: при появлении одной из них нужно проверить и то, что касается прочих.

Переморозка

Наиболее вероятная причина – выход из строя того же термостата оттаивания, но теперь его контакты звонятся на сильном холоде. Проверять нужно, едва открыв дверцу и как можно быстрее, чтобы блок управления не успел нагреться. Ремонт – замена всего терморегулятора. Ледяная шуба образуется обязательно.

Снежная шуба

Ледяная шуба в плачущих холодильниках образуется точно так же, как ледники в природе: не от мороза зимой, а от избытка влаги прохладным летом. Очагом шубы является не успевший стечь конденсат на улавливателе, а дальше процесс идет по нарастающей, пока инеем не обрастет вся камера. Вывод: если причина шубы найдена и устранена, сама собой шуба скорее всего не рассосется. Нужно разгрузить холодильник, полностью его затеплить и запустить с нуля, т.е. с комнатной температуры.

В холодильниках Атлант возможно образование снежной шубы при неисправности термостата оттаивания и без «Антарктиды», их конструкторы постарались, чтобы картошка не превращалась в булыжник, а морковка в колья. Этому примеру ныне наследуют и другие производители, поэтому при поиске причин шубы нужно прежде всего проверить термостат оттаивания.

Примечание: по статистике более чем в 80% случаев причина шубы в плачущих холодильниках все-таки перегрузка теплыми паркими продуктами. Пароулавливатель не система No Frost, его возможности в отношении саморазморозки ограничены. Но это уже не техническая неисправность, а результат небрежного/неграмотного использования.

Проверка выключателя подсветки холодильника

Другая техническая причина шубы – постоянно горящая лампа подсветки, она сбивает внутреннюю конвекцию. Этим «славны» холодильники Самсунг и «сладкие» Индезиты, о которых речь шла в начале. Чтобы проверить выключатель подсветки, не надо городить самодельные световоды из обрезков пластиковых бутылок и применять другие любительские хитрости. Достаточно прижать пальцем флажок выключателя подсветки, см. рис. Лампа должна выключаться, когда он утоплен не более чем на 1/3; наполовину это уже плохо. Сняв крышку блока управления, выключатель можно прозвонить и/или пододвинуть к флажку, если он на винтах. Выключатели, закрепленные наглухо, подсветку выключают исправно.

Индезит и некоторые другие производители отдельные модели своих плачущих холодильников с претензией на «крутизну» No Frost снабжают выключателем быстрой заморозки. Он может быть вполне исправен, но, если им пользуются часто или однажды надолго забыли выключить, процесс внутреннего оледенения запустится. Возможности плачущих холодильников ограничены и в этом аспекте.

Следующая по частоте причина шубы – перекос двери и нарушение ее уплотнения, что характерно для холодильников Норд. Регулируется дверь чуть ли не в каждой модели по-своему, органы ее регулировки показаны в руководстве пользователя. Но относительно уплотнений можно дать общие рекомендации.

Первое, проверить их складки на трещины, по всему контуру, поз. 1 на рис. Затем купить ремкомплект подходящего размера. В составе комплекта, кроме 2-х Г-образных заготовок собственно уплотнения, обязательно должны быть пара соединительных плоских уголков и тюбик спецклея. При склеивании стыков случайным клеем неизбежно образование рубца, что сведет ремонт насмарку, также как сборка без проклеивания.

Ремонт уплотнения двери холодильника

Далее из «родного» уплотнения извлекаются магнитные полоски, поз. 2. Затем заготовки обрезаются в размер под 45 градусов по шаблону или угольнику, поз. 3 и 4, и собираются на уголках с проклеиванием, поз. 5. Готовый уплотнитель ставится на дверь штатным крепежом (чаще всего на мелких винтах или саморезах).

Примечание: кстати еще анекдот. Лекция по физике в пехотном военном училище (ныне – институте). «Товарищи курсанты, температура кипения воды составляет 90 градусов» – «Товарищ полковник, 100 градусов.» – «Аудитория, встать! Сесть! Встать! Сесть! Сколько градусов, товарищ курсант?» – «С…с…сто градусов…». Лектор роется в своем конспекте, затем – «Товарищи курсанты, прошу прощения, я ошибся. Температура кипения воды действительно 100 градусов. 90 градусов это прямой угол».

Вода

Причина появления жидкой воды в холодильнике чаще всего неисправный дренаж. В плачущих холодильниках его делают непременно с гидрозатвором, т.к, в отличие от No Frost в данной системе конденсат высыхает долго и в него неизбежно попадание органики с продуктов. Неисправность дренажа также вызывает зарождение снежной шубы, но первопричина причина в этом случае не переморозка и нарушение конвекции, а избыточная влажность воздуха.

Типичная схема дренажа холодильника с гидрозатвором показана на рис. для отечественного Бирюса. Лоток-улавливатель конденсата переполняется точно так же, как унитаз или раковина, от засора гидрозатвора. Засоряется он чем угодно, от пыли с картошки до червячков из яблок и редиски. Но пробивать гидрозатвор тонким сантехническим тросиком нельзя, дренаж весь пластиковый.

Устройство дренажной системы холодильника с саморазморозкой

Для прочистки дренажа холодильника нужно взять толстую, от 1 мм, рыболовную леску с оплавленным до округлости и гладкости концом. После прочистки сливной канал промывают 1,5-2 литрами воды с добавкой моющего для посуды. Лить раствор нужно довольно толстой струей, чтобы он держался в лотке, полностью покрывая сточное отверстие. После промывки слив точно так же прополаскивают чистой водой.

No Frost

Повторим видеоурок в начале, пользуясь теперь электросхемой не электронного холодильника No Frost клона Вирпул, см. рис., это типичное и одно из наиболее простых и надежных ее построение. Общий термостат t работает как и во всех прочих компрессионных холодильниках. В электромеханическом таймере 4 первоначально замкнуты контакты (2-3). Пускозащитное устройство PTC Relay Module обычного типа.

Электросхема холодильника типа No Frost марки Вирпул

Одновременно с компрессором включается вентилятор обдува испарителя 1, нагнетающий холодный воздух в морозильник и камеру. Если он неисправен, то, когда испаритель остынет до прим. –(25-35), сработает нормально замкнутый термостат перегрузки p и выключит компрессор; о роли опционального рабочего электроконденсатора вспомним ниже. На включенном холодильнике спустя некоторое время попытка запуска повторится. Внешне это выглядит как «включается, выключается, но не холодит».

При нормальной работе, когда испаритель охладится до рабочей температуры, биметаллический контакт 3 на нем включит микромотор таймера. Тестовые открытые контакты 3а предназначены для проверки микромотора, т.к. иным способом это очень сложно.

Компрессор и вентилятор испарителя тем временем будут включаться-выключаться от общего термостата. Кулачковый барабан таймера будет потихоньку вращаться, но контакты (2-3) все еще замкнуты. Когда они разомкнутся, в холодильнике будет достигнута нужная температура. Одновременно подвижный контакт (3) перебросится на контакт (4). Компрессор с вентилятором испарителя остановятся, и включится ТЭН подогрева испарителя. Иней на нем будет таять, а талая вода по дренажу потечет в сливной лоток. Если ТЭН пробит на корпус или вследствие неисправности таймера перегреется, плавкий термопредохранитель 2 (фьюзер, фузер) его отключит.

Моторчик таймера еще крутится! Он получает питание на нижний по схеме конец по независимой внутренней цепи! Выключить таймер может только биметаллический термостат 3. Что и произойдет, с задержкой и дифференциалом, когда испаритель прогреется и просохнет от остатков конденсата. Поэтому появление снежной шубы в холодильниках No Frost почти всегда вызвано только неправильным пользованием. Теперь в таймере снова замкнуты контакты (2-3), цикл повторяется и повторяется.

О рабочем конденсаторе

От компрессора холодильника No Frost требуется еще больший избыток мощности, чем для плачущего холодильника. Поэтому cos ? мотора в рабочем ходу на одной обмотке оказывается слишком малым; cos ? для электрических машин примерно аналогичен механическому КПД, но характеризует и электрическую реактивность установки. В ряде стран, в т.ч. в РФ, требования к реактивности потребителей электроэнергии очень жесткие. В таком случае cos ? до нормы дотягивается рабочим фазосдвигающим конденсатором, как и в обычном асинхронном электромоторе с конденсаторным запуском. Потеря емкости рабочим конденсатором проявляется в тяжелом нестабильном запуске компрессора и/или в загорании на электросчетчике индикатора «Возврат», а его пробой – срабатыванием квартирного защитного автомата или пробок

Проверяют рабочий конденсатор тестером и лампочкой накаливания на 15-25 Вт (контролькой). Брать для контрольки люминесцентные лампы-экономки, светодиодные и др. со встроенной электроникой нельзя ни в коем случае! Тестером кондесатор проверяют на короткий пробой. Если конденсатор исправен, тестер должен, показав кратковременно некоторое сопротивление, тут же «уйти в бесконечность», т.е. показать обрыв.

Потеря емкости и пробой под напряжением проверяются контролькой, включенной последовательно с конденсатором в сеть. Лампа должна светиться вполнакала или еле-еле (ток через конденсатор емкостью 1 мкФ при напряжении 200 В 50 Гц составляет ок. 30 мА). Если контролька совсем не светит, то это потеря емкости. Если полыхает в полный накал, то пробой под наряжением.

Вентилятор, таймер и фузер

Эта троица составляет специфическую ахиллесову пяту холодильников No Frost, что, между прочим, не исключает и возникновения в них «простецких» неисправностей. Но сначала нужно определиться, где эта специфика в вашем.

Вентилятор доступен для осмотра из морозилки. Он может быть открытым (поз. 1 на рис.) или упрятанным под крышкой, поз. 2. В холодильнике с электронным управлением морозилка как правило без съемных панелей. Тогда и таймер электронный, в общем блоке управления (красная стрелка на поз. 1). Без специальных знаний и опыта туда лучше не лезть.

Расположение вентилятора испарителя, таймера и термостата в холодильниках типа No Frost

Если таймер электромеханический, то тут в общем возможны 2 варианта: типа Самсунг и типа Вирпул. В самсунговском клоне после съема решетчатой панели в морозилке видны и ветилятор, и, справа от него, таймер (красная стрелка на поз. 3). В вирпуловской конструкции под каналом холодного воздуховода глухая съемная панель, а под ней справа – таймер (красная стрелка на поз. 4 и общий термостат (зеленая стрелка там же).

Крыльчатку вентилятора нужно сразу попробовать провернуть пальцем. Если идет туго или заело, то на оси спереди или сзади обнаружится пластиковая пробка; возможно, под фирменной наклейкой. Сразу драть наклейку не надо, достаточно потереть пальцем, чтобы пробка обрисовалась.

Вынув пробку, обнаружим стальную или пластиковую разрезную шайбу. Стальная снимается специнструментом или плоскогубцами-утконосами с острыми концами. Пластиковая разводится и снимается парой швейных иголок. Под разрезной шайбой окажутся 1 или несколько обычных тефлоновых, их нужно снять пинцетом и сохранить.

Теперь можно вынуть ротор с крыльчаткой, почистить в нем канал оси и самую ось, и смазать. Смазка нужна низкотемпературная на –(35-45) или ниже. Другая в этом месте загустеет. После обратной сборки холодильник проверяется, может быть, в засорившемся вентиляторе все и дело было.

Вдруг придется идти дальше, нужно будет вскрывать холодильник сзади. Вентилятор включен через какую-то черную коробочку. Если он на 220 В, то это сетевой фильтр, если низковольтный – маленький импульсный блок питания вроде телефонной зарядки, только на другое напряжение и помощнее. Для проверки нужно вентилятор подключить к его штатным узким клеммам, а на стандартные широкие (показаны красными стрелками на поз. I рис.) подать сеть.

Проверка узлов электросхемы и таймера холодильника типа No Frost

Не крутится? Возможно, сам вентилятор в порядке, а дело в коробочке. Тогда смотрим: в холодильниках No Frost чаще всего есть еще вентилятор обдува компрессора. Он может быть другим, но его «коробочка» почти наверняка однотипная подозрительной, что определяется по надписям на их шильдиках. Меняем «коробочки» местами и окончательно убеждаемся, что и как с вентилятором.

Следующий шаг – термичка запуска таймера и фузер. Они расположены в отсеке испарителя рядом (зеленая стрелка на поз. II). Контрольные гнезда термички выведены, как правило, в сторону (отмечено красным и красной стрелкой там же). Фузер в разъемном пластиковом корпусе свободно висит (пп. 2 на поз III), а термичка приклеена к испарителю, пп. 3 там же.

Сначала вынимаем фузер из разъема и звоним тестером, он должен показать КЗ, т.е. ноль сопротивления. Нет – нужен новый фузер, он одноразовый. Но предварительно нужно проверить ТЭН испарителя на пробой.

Далее собираем все разобранное, на выключенном холодильнике замыкаем перемычкой из провода контрольные гнезда термички и пробуем включить холодильник. Он должен работать ненормально, на коротком цикле, т.к. таймер включается сразу. Альтернатива – отключив компрессор, включить холодильник разобранным и прислушаться к таймеру, должно быть слышно легкое жужжание моторчика. Есть – дело в термичке. Она очень редко выходит из строя, но ремонту не подлежит, нужно покупать на замену. И – внимание! – на проверку термички замыканием тестовых гнезд у нас есть не более 3-4 с, иначе собьется регулировка таймера!

Не зажужжал таймер? Что ж, больше ничего и не остается. Но теперь, по указанной выше причине, снова внимание и внимание. Если вы прочли предыдущее, то вам ясно, что таймер не имеет обратных связей с остальными узлами. Он тупо перебрасывает и перебрасывает контакты, пока его мотор под током. Налаживать же сбитый таймер наобум – процедура долгая и мучительная, а мастер за это если и возьмется, то возьмет от души. Своей.

Крышка таймера снимается легко, но перед этим нужно на его корпусе отметить маркером цвета подходящих проводов, поз. IV. Вскрыв таймер, вы увидите зубчатую передачу, кулачковый барабан и контакты, поз. V. Здесь возможно или заклинивание какой-то из шестеренок, или застревание кулачка под подвижным контактом. В последнем случае ТЭН испарителя будет все время греться, но на ощупь по неразобранному холодильнику определить это трудно, ТЭН маломощный.

Зубчатку таймера проверяют, поочередно шевеля шестерни тонкой плоской отверткой. Шевелить нужно осторожно, проворачивая шестерни не более чем на 1 зуб. Как правило, из втулки какой-то шестеренки при этом выталкивается пылинка и зубчатка оживает. Если же сразу видно, что замкнуты не те контакты, то таким же способом сталкивают с мертвой точки кулачок. Нужно только осмотреть его под лупой – не износился ли? Не слизался ли, не выело ли контактами канавку? Если да, то нужно менять таймер, после запуска холодильника на следующем цикле оттаивания кулачок снова застрянет.

В заключение…

…напомним о вещах очевидных. Во время ремонта холодильника неукоснительно соблюдайте правила электробезопасности. Кроме операций, которые невозможно выполнить без подачи напряжения, все работы производите, вынув вилку электропитания холодильника из розетки.

Содержание

1. Видео: как научиться паять – урок для начинающих
2. Что такое пайка?
3. Чем и как лудить/паять?
4. Особенности пайки проводов
5. Припои и флюсы
6. Другие виды пайки
7. Как паять алюминий
8. Мелкая пайка
9. Видео: уроки пайки микросхем
10. Как паять трубы
> Обсуждение

Умение паять в современной жизни, насыщенной электроприборами и электроникой, необходимо так же, как умение пользоваться отверткой и вантузом. Методов пайки металлов существует много, но прежде всего нужно знать, как паять паяльником, хотя в бытовых условиях осуществимы и могут понадобиться также другие ее способы. В помощь желающим освоить технологию ручных спаечных работ и предназначена эта статья.

Примечание: пайки пропилена и др. пластиков здесь мы не касаемся. Это, собственно, и не пайка – в техпроцессе отсутствуют обязательные компоненты спаечных работ, припой и флюс. Технологически пайка пластиков ближе к низкотемпературной контактной сварке. То же касается холодной пайки – соединению деталей токопроводящим клеем.

Пайка металлов припоем – довольно сложный физико-химический процесс, но в работе он сводится к достаточно простым приемам и операциям. Чтобы правильно паять, не блуждая в дебрях теории, правила производства спаечных работ нужно соблюдать в точности. Особенно это касается выбора метода пайки, припоя и флюса в зависимости от вида соединяемых деталей и требований к паяному стыку. Описанию этих и других подробностей, без которых прочный спай не получится, и посвящена основная часть излагаемого материала.

Примечание: если вам хочется побыстрее чего-нибудь спаять, то можно посмотреть обстоятельный видео-урок по основам пайки для начинающих ниже. Но учтите, дальнейшего в тексте он не заменит. В спаечных работах далеко не всегда действует правило – «делай так, получится так». И в налаженном производстве, бывает, приходится ломать голову – а что делать, если получается не так? Или, что нужно сделать, чтобы получилось все-таки так, если нет того, чем полагается делать так.

Видео: как научиться паять – урок для начинающих

Что такое пайка?

Пайка своими руками в домашних условиях сводится к следующим технологическим операциям:

• Паяемые поверхности очищают от загрязнений, коррозионных корок и т.п.
• Зачищают до блеска, т.е. до отсутствия видимых следов окислов;
• Покрывают флюсом – веществом, удаляющим остатки окисла и не допускающим окисления поверхностей в дальнейшем процессе. Для флюсовки под лужение предпочтительно использовать не жидкие или твердые флюсы, а флюс-пасты;
• Затем поверхности лудят – наносят на них расплавленный припой (специально предназначенный для пайки сплав), он при этом растекается тонкой пленкой и химически соединяется с основным металлом;
• Детали предварительно соединяют механически: скруткой, сжатием пинцетом, пассатижами, в тисках, струбциной и пр.
• Наносят еще флюс, чтобы не допустить окисления припоя под нагревом;
• Наносят с прогревом еще припой (возможно, уже другой) до получения спая заданного качества;
• Если пайка велась паяльником с луженым жалом (см. ниже), по ее окончании его очищают и покрывают неактивным флюсом. Чтобы пайки были качественными, обычный паяльник должен храниться с зафлюсованным жалом!

Далее мы рассмотрим подробнее операции ключевые, на которые следует обратить особое внимание, чтобы научиться паять как следует.

Необходимое отступление

В комментариях на тему пайки широко дискутируется тема: как правильно – залудить или облудить? По правилам русского технического языка – залудить, как и в других словоформах от «лудить»; блуд тут ни при чем. Но лучше, по возможности, обходиться вовсе без приставок, т.к. в корнях словоформ «д» часто меняется на «ж» (лужение) и тогда возможна паразитная ассоциация с лужей. Залуживать это что – в лужу макать? Надо – лудить. «Спаивать» вместо «паять» недопустимо однозначно, т.к. у этих слов совершенно различные значения. Также как и «припай» вместо «припой». Припай – это полоса берегового льда, образующаяся при замерзании водоемов. А спайка – нежелательное последствие хирургической операции. Место соединения деталей пайкой это спай.

Примечание: в северных диалектах русского есть еще луды – подводные каменные гряды – и даже рыба сиг-лудога, которая там водится. Но в каноническом русском луды мелькают крайне редко, так что их можно не принимать во внимание.

Зачистка

Зачистка после очистки – первая каверзная операция пайки. Использование для нее абразивов недопустимо! Их мельчайшие частички, въевшиеся в металл, полностью удалить невозможно. Впоследствии они становятся очагами процессов, разрушающих спай.

Зачищают поверхности под пайку надфилем, напильником, шаберным инструментом (разные виды скребков) или просто ножом. Но лучше всего, особенно если готовятся для пайки токоведущие провода, сразу покрыть их активированным флюсом (см. далее), а после пайки тщательно удалить его остатки. Это удобно делать зубной щеткой, смоченной спиртом.

Чем и как лудить/паять?

Для следующих операций понадобится уже специальный электронагревательный инструмент: паяльник, футорка или паяльная горелка. Паять в домашних условиях чаще всего приходится электропаяльником с медным луженым жалом. Его устройство показано на поз. 1 рис. «Для полного счастья» спайщика-любителя нужны стержневые паяльники на 16-20 Вт для микросхем и печатных плат, поз. 2а, 40-50 Вт (поз. 2б), для электропроводов и навесного монтажа компонент радиоэлектроники, и 80-150 Вт (поз. 2в), для сборки небольших металлоконструкций пайкой.

Устройство и разновидности электропаяльников с медным луженым жалом

Если не предполагается работ с микрочипами (телефоны, планшеты, компьютеры) и пайки стали толщиной более 0,5-0,6 мм, можно обойтись комплектом из паяльников на 25 Вт (поз. 3а) и 60-65 Вт, поз. 3 б. Вдруг возникнет необходимость паять металлопрофили с толщиной стенок до 3-4 мм и/или толстый стальной лист, потребуется радиаторный паяльник-«топор» на 300-400 Вт, поз. 4.

Жала паяльников малой мощности (поз. 2а, 2б, 3а, 3б) изначально не прокованы и потому довольно быстро окисляются (подгорают). Чтобы повысить их стойкость, а заодно и отформовать нужным образом, вынутый из паяльника стержень проковывают слесарным молотком на наковальне настольных тисков. «Ширкать» его надфилем после этого нет нужды, да и не надо, чтобы не стереть наружный уплотненный слой меди. После проковки жало сразу же покрывают активированным флюсом.

Теперь понадобится твердая канифоль и мягкий, достаточно тугоплавкий припой (см. далее): ПОС-10, ПОС-30 или ПОС-40. Стержень паяльника вставляют на место, фиксируют, если есть винт-фиксатор, и включают паяльник в сеть. По мере выкипания флюса при прогреве жало погружают в канифоль, чтобы не оголялось. Когда канифоль вокруг жала начнет пузыриться, его натирают палочкой припоя до получения на всей поверхности жала ровной плотной полуды. Нитевидный припой на катушке в данном случае не совсем хорош, он для пайки мелких деталей.

Пока мы готовили паяльник, флюс на паечных поверхностях сделал свое дело: под его слоем они чистые, можно лудить. Здесь критическим пунктом будет толщина деталей:

• Менее 1/8 диаметра стержня паяльника – прогреются насквозь до температуры плавления припоя менее чем за 7 с. Флюс не успеет выкипеть.
• Более 1/6 той же величины – прогреются более чем за 10 с, флюс выкипит, детали оголятся и окислятся.
• 1/8-1/6 диаметра стержня – нужно, чаще всего основываясь на собственном опыте, лудить легкоплавким припоем под высококипящим флюсом. Или воспользоваться паяльником помощнее.

В первом случае на жало набирают каплю припоя, переносят на паяемую поверхность, и, если:

1. Провод тонкий – легко, без нажима, двигают по оголенному концу жалом с одной и затем с противоположной стороны, пока припой не растечется. Провод держат кончиком вниз. Стекшую туда каплю излишка припоя снимают паяльником.
2. Провод толстый – жало двигают по спирали взад-вперед.
3. Плоская тонкая длинная деталь – припой наносят на конец и двигают жало вдоль. Когда за жалом покажутся незалуженные края детали, наносят на недолуженный участок еще флюса, набирают другую каплю припоя и продолжают лужение.
4. Длинная более широкая деталь – то же, что и в пред. случае, но жало ведут змейкой.
5. Широкая деталь – жало двигают по спирали от центра в краям.

Для лужения толстых деталей берут ниточный припой с флюсом, т. наз. гарпиус: это тонкая гибкая трубочка из фольги припоя, в просвете которой порошкообразная канифоль. Лужение начинают с края длинных или с середины широких деталей. Конец гарпиуса прикладывают к месту начала лужения, греют паяльником, пока не растечется. Движения жалом – такие же, как в пред. случаях. Припой подают под жало по мере расходования. Дать на жало – он к нему будет липнуть, пока не образуется большая капля, которая стечет куда не надо.

Особенности пайки проводов

В предварительном соединении паяемых деталей больше всего проблем возникает с проводами: их для этого приходится трогать руками, отчего поверхность металла загрязняется, и спаям проводов чаще прочих паяных соединений приходится выдерживать механические нагрузки.

Скрутки проводов

Прежде чем паять провода, их нужно правильно скрутить. Основные виды скруток проводов для пайки показаны на рис. У каждого из них свое предназначение:

• Бандажными скрутками соединяют жесткие (толстые одножильные) токоведущие провода, т.е. по которым передается электрическая мощность. Особенно – провода наружныее. Бандажное соединение обеспечивает достаточный электрический контакт даже при непропае или перегреве окислившегося спая.
• Желобковые скрутки делают на проводах в легкоплавкой изоляции (простой ПВХ, полиэтилен), когда необходимо полное растекание припоя при минимальном прогреве. Греют желобковые скрутки только по желобку.
• Простыми скрутками можно соединять как одножильные, так и многожильные только что зачищенные от изоляции (блестящие) провода.
• Простая последовательная скрутка, т. наз. прямая британская, или просто британка, применима для соединения токоведущих проводов гибких кабелей сечением до 1,4 кв. мм, не испытывающих регулярных больших механических нагрузок, напр. электрических удлинителей или времянок.

Электрические провода, испытывающие регулярные и/или постоянные механические нагрузки, должны быть обязательно многожильными. Скручивают их, как показано внизу на рис: концы разметливают, «метлы» вдвигают друг в друга и скручивают по-британски. Паяют легкоплавким припоем повышенной прочности, напр. ПОСК-50 (см. ниже) с активированным флюсом, не требующим удаления остатков, также см. ниже.

Параллельные (тупиковые) скрутки проводов сечением свыше 0,7 кв. мм желательно паять погружением в расплавленный припой, см. далее. В противном случае придется греть или долго, или слишком мощным паяльником, отчего изоляция ползет, а флюс преждевременно выкипает.

Примечание: одножильные луженые провода – выводы деталей радиоэлектроники – допустимо паять встык или с набросом крючком, см. рис. справа.

 

 

 

Что паяемо, но не паяется

Не предназначены для соединения пайкой гибкие коаксиальные кабели и кабели для компьютерных сетей типа витая пара («витуха»). Опытный кабельщик, имеющий полное представление об электродинамике линий передачи сигнала, в исключительных случаях сделать муфту на них может. Но при выполнении дилетантом, пусть он в остальном квалифицированный электронщик и монтажник, пропускная способность и помехозащищенности линии упадут ниже допустимого, вплоть до полной потери.

Как чистить и консервировать жало

Жало паяльника очищают от остатков припоя, потирая о мягкую пористую или волокнистую подкладку. Чаще всего используется поролон, но это вариант не из лучших: он подгорает и налипает на жало. Лучший материал для его чистки – натуральный войлок или базальтовый картон. Но еще лучше – 2-ступенчатая чистка, сначала о губку-путанку из металлической ленты, а затем уж о войлок. После чистки паяльник выключают, вводят еще горячее жало в твердую канифоль и ждут, пока она не перестанет пузыриться. Тогда жало вынимают и держат вниз концом, чтобы стекли излишки канифоли. По полном его остывании паяльник можно отправлять на хранение.

Припои и флюсы

Теперь пришло время точно подобрать рабочий припой и флюс к нему, т.к. пайка, в отличие от полуды, должна не только крепко сцепляться с основным металлом, но и сама быть прочной. Сводка сведений о припоях и флюсах широкого применения из старого справочника дана на рис. Применительно к нынешнему времени к ней остается добавить не так уж много.

Характеристики припоев и флюсов широкого применения

Припои

Припои от ПОС-90 до Авиа-2 – мягкие для низкотемпературной пайки. Гарантированно обеспечивают только электрический контакт. ПОС-30 и ПОС-40 паяют медь, латунь, бронзу с неактивными флюсами, а их же со сталью и сталь со сталью – с активными. ПОССр-15 можно паять оцинковку с неактивными флюсами; другие припои при этом разъедают цинк до стали и пайка скоро отваливается.

34А, МФ-1 и ПСр-25 припои твердые, для высокотемпературной пайки. Припоем 34А можно паять алюминий в пламени (см. далее, о пайке алюминия) со специальными флюсами, см. там же. Припоем МФ1 припаивают медь к стали с активированным флюсом. «Невысокие требования к прочности» в данном случае значит, что прочность спая ближе к прочности меди, чем стали. ПСр-25 при пайке сухим паяльником (см. далее) пригоден для пайки ювелирных изделий, витражей тиффани и т.п.

Флюсы

Паяльные флюсы делятся на нейтральные (неактивные, бескислотные), химически с основным металлом не взаимодействующие или взаимодействующие в ничтожной степени, активированные, химически действующие на основной металл при нагреве, и активные (кислотные), действующие на него и холодными. В отношении флюсов наш век принес больше всего нововведений; большей частью все же хороших, но начнем с неприятных.

Первое – технически чистого ацетона для промывки паек в широкой продаже больше нет вследствие того, что он используется в подпольном производстве наркотиков и сам обладает наркотическим действием. Заменители технического ацетона – растворители 646 и 647.

Второе – хлористый цинк в активированных флюс-пастах часто заменяют тераборнокислым натрием – бурой. Соляная кислота – высокотоксичное химически агрессивное летучее вещество; хлорид цинка также токсичен, а при нагреве сублимирует, т.е. улетучивается не плавясь. Бура безопасна, но при нагреве выделяет большое количество кристаллизационной воды, что немного ухудшает качество пайки.

Примечание: бура сама по себе паяльный флюс для пайки погружением в расплавленный припой, см. далее.

Хорошая новость – теперь в продаже есть широчайший ассортимент флюсов на все случаи паяльной жизни. Для обычных спаечных работ вам понадобятся (см. рис.) недорогие СКФ (спиртоканифольный, бывший КЭ, второй в списке бескислотных флюсов в табл. I.10 на рис. выше) и паяльная (травленая) кислота, это первый в списке кислотный флюс. СКФ пригоден для пайки меди и ее сплавов, а паяльная кислота – для стали.

Пайки от СКФ нужно обязательно промывать: в состав канифоли входит янтарная кислота, при длительном контакте разрушающая металл. Кроме того, случайно пролитый СКФ мгновенно растекается по большой площади и превращается в очень долго сохнущую чрезвычайно липкую гадость, пятна от которой ничем не сводятся ни с одежды, ни с мебели, ни с пола со стенами. В общем СКФ для пайки хороший флюс, но не для ротозеев с растяпами.

Полноценный заменитель СКФ, но не такой противный при небрежном обращении – флюс ТАГС. Стальные детали более массивные, чем допустимо для пайки паяльной кислотой, и более прочно, паяют флюсом Ф38. Универсальным флюсом можно паять практически любые металлы в любых сочетаниях, в т.ч. алюминий, но прочность спая с ним не нормируется. К пайке алюминия мы еще вернемся.

Примечание: радиолюбители, имейте в виду – сейчас есть в продаже флюсы для пайки эмалированных проводов без зачистки!

Другие виды пайки

Любители мастерить также часто паяют сухим паяльником с бронзовым нелуженым жалом, т. наз. паяльным карандашом, поз. 1 на рис. Он хорош там, где недопустимо растекание припоя вне зоны пайки: в ювелирных изделиях, витражах, паяных предметах прикладного искусства. Иногда всухую паяют и микрочипы, монтируемые на поверхность, с шагом расположения выводов 1,25 или 0,625 мм, но это дело рискованное и для опытных специалистов: плохой тепловой контакт требует избыточной мощности паяльника и длительного нагрева, а обеспечить стабильность прогрева при ручной пайке невозможно. Для сухой пайки применяют гарпиус из ПОСК-40, 45 или 50 и флюс-пасты, не требующие удаления остатков.

Прочие виды пайки, осуществимые дома

Тупиковые скрутки толстых проводов (см. выше) паяют погружением в футорку – ванночку с расплавленным припоем. Когда-то футорку грели паяльной лампой (поз. 2а), но ныне это дикость первобытная: электрофуторка, или паяльная ванна (поз. 2) дешевле, безопаснее и дает лучшее качество пайки. Скрутку в футорку вводят сквозь слой кипящего флюса, подаваемого на припой после его расплавления и прогрева до рабочей температуры. Простейший флюс в данном случае – порошок канифоли, но она скоро выкипает и еще быстрее пригорает. Лучше флюсовать футорку бурой, а если паяльная ванна используется для оцинковки мелких деталей, то это единственно возможный вариант. В таком случае максимальная температура футорки должна быть не ниже 500 градусов Цельсия, т.к. цинк плавится при 440.

Наконец, массивную медь в изделиях, напр. трубы, паяют высокотемпературной пайкой в пламени. В нем всегда есть несгоревшие частицы, жадно поглощающие кислород, поэтому пламя обладает, как говорят химики, восстановительными свойствами: снимает остаточный окисел и не дает образоваться новому. На поз. 3 видно, как пламя специальной паяльной горелки буквально выдувает все ненужное из зоны пайки.

Ручная высокотемпературная пайка в пламени

Высокотемпературную пайку ведут, см. рис. справа, равномерно потирая с нажимом зону пайки 1 палочкой твердого припоя 2. Пламя горелки 3 должно следовать за припоем, чтобы горячее пятно не оказалось на воздухе. Предварительно зону пайки греют, пока не пойдут цвета побежалости. К луженой твердым припоем поверхности можно припаять что-то еще припоем мягким как обычно. Подробнее о пайке в пламени см. далее, когда дело дойдет до труб.

Курьезно, но в некоторых источниках паяльную горелку обзывают паяльной станцией. Ну, рерайт есть рерайт, что с него возьмешь. На самом деле настольная паяльная станция (см. след. рис.) – оборудование для тонких паяльных работ: с микрочипами и др., где недопустим перегрев, растекание припоя куда не надо и пр. огрехи. Паяльная станция точно поддерживает заданную температуру в зоне пайки, и, если станция газовая, то контролирует подачу туда газа. В таком случае горелка входит в ее комплект, но сама по себе паяльная горелка паяльная станция не более, чем каменоломня – собор Василия Блаженного.

Настольные паяльные станции

Как паять алюминий

Флюсы для пайки алюминия

Благодаря современным флюсам паять алюминий стало в общем не сложнее, чем медь. Для низкотемпературной его пайки предназначен флюс Ф-61А, см. рис. Припой – любой аналог припоев Авиа; в продаже есть разные. Единственно что – стержень в паяльник лучше вставить бронзовый луженый с насечками на жале примерно как у напильника. Он под слоем флюса легко соскоблит прочную пленку окисла, которая и не дает алюминию паяться просто так.

Для высокотемпературной пайки алюминия припоем 34А предназначен флюс Ф-34А. Однако греть зону пайки пламенем нужно очень осторожно: температура плавления самого алюминия всего 660 Цельсия. Поэтому высокотемпературную пайку алюминия лучше применять беспламенную камерную (пайка с печным подогревом), но оборудование для нее стоит дорого.

Омеднение алюминия для пайки

Есть еще «пионерский» способ пайки алюминия с предварительным омеднением. Он пригоден, когда требуется только электрический контакт, а механические напряжения в зоне пайки исключены, напр., если нужно соединить алюминиевый кожух с общей шиной печатной платы. «По-пионерски» пайка алюминия осуществляется на установке, показанной на рис. слева. Порошок медного купороса насыпают горкой в зону пайки. Зубную щетку пожестче, обмотанную голым медным проводом, окунают в дистиллированную воду и растирают ею с нажимом купорос. Когда на алюминии появится медное пятно, его лудят и паяют как обычно.

Мелкая пайка

В пайке печатных плат есть свои особенности. Как паять детали на печатные платы, в целом см. небольшой мастер-класс в рисунках. Лужение проводов отпадает, т.к. выводы радиокомпонент и чипов уже луженые.

В любительских условиях, во-первых, нет особого смысла лудить все токоведущие дорожки, если устройство работает на частотах до 40-50 МГц. В промышленном производстве платы лудят низкотемпературными способами, напр. напылением или гальваническим. Прогрев дорожек паяльником по всей длине ухудшит их сцепление с основой и увеличит вероятность отслоения. После монтажа компонент плату лучше покрыть лаком. Медь от этого сразу потемнеет, но на работоспособность устройства это никак не повлияет, если только речь не идет об СВЧ.

Пайка радиоэлектронных компонент на печатную плату

Затем, взгляните на нечто безобразное слева на след. рис. За такой брак и в недоброй памяти советском МЭПе (министерстве электронной промышленности) монтажников разжаловали в грузчики или подсобники. Дело даже не во внешнем виде или перерасходе дорогого припоя, а, во-первых, в том, что за время остывания этих блямб перегрелись и монтажные площадки, и детали. А большие тяжелые наплывы припоя – довольно инертные для уже ослабленных дорожек грузики. Радиолюбителям хорошо знаком эффект: спихнул нечаянно плату-«каракатицу» на пол – 1-2 или более дорожек отслоились. Не дожидаясь и первой перепайки.

Неправильно и правильно распаянные печатные платы

Паечные наплывы на печатных платах должны быть округлыми гладкими высотой не более 0,7 диаметра монтажной площадки, см. справа на рис. Кончики выводов должны немного выступать из наплывов. Кстати, плата полностью самодельная. Есть способ в домашних условиях сделать печатный монтаж таким же точным и четким, как фабричный, да еще и вывести там надписи, какие хочется. Белые пятнышки – блики от лака при фотосъемке.

Наплывы вогнутые и тем более сморщенные – тоже брак. Просто вогнутый наплыв значит, что припоя недостаточно, а морщинистый, кроме того, что в пайку проник воздух. Если собранное устройство не работает и есть подозрение на непропай, смотрите в первую очередь такие места.

ИМС и чипы

По сути интегральная микросхема (ИМС) и чип одно и тоже, но для ясности, как в общем и принято в технике, микросхемами-«микрухами» оставим ИМС в DIP-корпусах, до больших по степени интеграции включительно, с выводами через 2,5 мм, устанавливаемые в монтажные отверстия или паечные пистоны, если плата многослойная. Чипами пусть будут сверхбольшие ИМС-«миллионники», монтируемые на поверхность, с шагом выводов 1,25 мм и меньшим, а микрочипами – миниатюрные ИМС в таких же корпусах для телефонов, планшетов, ноутбуков. Процессоры и прочих «камни» с жесткими многорядными штыревыми выводами не трогаем: они не паяются, а устанавливаются в специальные панельки, которые запаиваются в плату однократно при ее сборке на предприятии.

Заземление паяльника

Современные КМОП (CMOS) ИМС по чувствительности к статическому электричеству такие же, как ТТЛ и ТТЛШ, держат без повреждения потенциал в 150 В в течение 100 мс. Амплитудное значение действующего напряжения сети 220 В – 310 В (220х1,414). Отсюда вывод: паяльник нужен низковольтный, на напряжение 12-42В, включенный через понижающий трансформатор на железе, не через импульсник или емкостный балласт! Тогда даже прямой пробой на жало не испортит дорогущие чипы.

Остаются еще случайные, и тем более опасные, выбросы сетевого напряжения: сварку рядом включили, бросок сети был, проводка заискрила и т.п. Самый надежный способ уберечься от них – не отводить «бродячие» потенциалы с жала паяльника, а не пускать из туда. Для этого еще на спецпредприятиях СССР применялась схема включения паяльников, показанная на рис.:

Схема заземления низковольтного электропаяльника

Точка соединения C1 C2 и сердечник трансформатора подключаются непосредственно к контуру защитного заземления, а к средней точке вторичной обмотки – экранная обмотка (незамкнутый виток медной фольги) и заземлители рабочих мест. К контуру эта точка подключается отдельным проводом. При достаточной мощности трансформатора к нему можно подключать сколько угодно паяльников, не заботясь о заземлении каждого в отдельности. В домашних условиях точки a и b соединяют с общей клеммой заземления отдельными проводами.

Микросхемы, пайка

Микросхемы в DIP-корпусах паяются как прочие радиоэлектронные компоненты. Паяльник – до 25 Вт. Припой – ПОС-61; флюс – ТАГС или спиртоканифоль. Смывать его остатки нужно ацетоном или его заменителями: спирт берет канифоль туго, и между ножками отмыть им полностью не удается ни кисточкой, ни ветошью.

Что до чипов и тем более микрочипов, то паять их вручную настоятельно не рекомендуется специалистам любого уровня: это лотерея в весьма проблематичным выигрышем и весьма вероятным проигрышем. Если уж у вас дело дойдет до таких тонкостей как ремонт телефонов и планшетов, то придется раскошелиться на паяльную станцию. Пользоваться ею не намного сложнее, чем ручным паяльником, см. видео ниже, а цены вполне приличных паяльных станций ныне доступны.

Видео: уроки пайки микросхем

Микросхемы, выпайка

«По-правильному», ИМС для проверки при ремонте не выпаиваются. Их диагностика производится на месте специальными тестерами и методами и негодная удаляется раз и навсегда. Но любители не всегда могут себе это позволить, поэтому на всякий случай ниже даем ролик о методах выпайки ИМС в DIP-корпусах. Чипы с микрочипами умельцы тоже исхитряются выпаивать, напр., подсовывая под ряд выводов нихромовую проволочку и грея сухим паяльников, но это лотерея еще менее выигрышная, чем ручной монтаж больших и сверхбольших ИМС.

Видео: выпайка микросхем – 3 способа

Как паять трубы

Медные трубы паяют высокотемпературным способом любым твердым припоем для меди с активированной флюс-пастой, не требующей удаления остатков. Далее возможны 3 варианта:

• В медных (латунных, бронзовых) соединительных муфтах – паяльных фитингах.
• С полной раздачей.
• С неполными раздачей и сжатием.

Пайка медных труб в фитингах надежнее прочих, но требует значительных дополнительных расходов на муфты. Единственный случай, когда она незаменима – устройство отвода; тогда используется фитинг-тройник. Обе паяемые поверхности заранее не лудят, но покрывают флюсом. Затем трубу вводят в фитинг, надежно фиксируют и пропаивают стык. Пайка считается законченной, когда припой перестанет уходить в зазор между трубой и муфтой (нужен 0,5-1 мм) и выступит снаружи небольшим валиком. Фиксатор снимают не ранее чем через 3-5 мин по затвердевании припоя, когда стык уже можно держать рукой, иначе припой не наберет прочность и стык когда-то да потечет.

Как паяют трубы с полной раздачей, показано слева на рис. Давление «раздатая» пайка держит такое же, как и фитинговая, но требует доп. специнструмента для разворачивания раструба и повышенного расхода припоя. Фиксация впаиваемой трубы не обязательна, ее можно вдвинуть в раструб с проворотом, пока не заклинит намертво, поэтому пайку с полной раздачей часто делают в неудобных для установки фиксатора местах.

Пайка медных труб

В домашней разводке из тонкостенных труб малого диаметра, где давление уже небольшое, а его потери несущественны, целесообразной может оказаться пайка с неполной раздачей одной трубы и сужением другой, поз. I справа на рис. Для подготовки труб достаточно круглой палки из твердого дерева с коническим острием в 10-12 градусов с одной стороны и усеченно-конической лункой в 15-20 градусов с другой, поз II. Концы труб обрабатывают, пока они без заклинивания не войдут друг в друга прим. на 10-12 мм. Лудят поверхности заранее, наносят на луженые еще флюса и соединяют до заклинивания. Затем греют до плавления припоя и подпирают зауженную трубу, пока ее не заклинит. Расход припоя выходит минимальным.

Важнейшее условие надежности такого стыка – сужение должно быть ориентировано по току воды, поз. III. Школьный закон Бернулли – обобщение для идеальной жидкости в широкой трубе, а у реальной жидкости в узкой трубе за счет ее (жидкости) вязкости максимум скачка давления смещается противоположно току, поз. IV. Возникает составляющая силы давления, прижимающая зауженную трубу к раздатой, и пайка получается очень надежной.

Что еще?

Ах да, подставки для паяльников. Классическая, слева на рис., пригодна для любых стержневых. Где на ней быть ванночкам для припоя и канифоли – дело ваше, какой-либо регламентации нет. Для маломощных паяльников с фартуком пригодны упрощенные подставки-скобы, в центре.

Правильные и неправильная подставки для паяльников

Паяльные станции комплектуются преимущественно пружинными или трубчатыми ложементами-гнездами для паяльников. В них вся горячая часть инструмента недоступна для прикосновения, но и промазать паяльником мимо них, сосредоточившись на пайке мелкой «россыпи», вероятнее. Но чего уж точно не надо делать, и что прямо запрещено ТБ – это подставку из подручных материалов, в которой паяльник лежит на ванночках для расходных материалов, справа на рис.

Содержание

1. Как быть с кронштейном?
2. Как телевизор крепится к стене
3. И еще о кронштейнах
> Обсуждение

LCD (ЖК), LED (светодиодные) и плазменные телевизоры в интерьере окончательно «помахали ручкой» корпусной мебели и переметнулись в царство декора и отделки. Причина очевидна: плоский телевизор похож на картину в раме и поэтому органично вписывается практически в любой дизайн помещения. Попутно освобождается полезная площадь, что упрощает и удешевляет ремонт с меблировкой.

Современные телевизоры в интерьере

Однако вместе с тем перед счастливыми обладателями высокотехнологичного окна в мир встает отнюдь не праздный вопрос: как повесить телевизор на стену? 28-дюймовый (28”, 71 см) LCD весит под 15 кг; такая же «плазма» ок. 20. При рекомендованном медиками оптимальном расстоянии просмотра в 3 диагонали экрана в обычной жилой комнате можно разместить и 35” «телек». Задние стенки у всех них тонкие, чаще всего пластиковые. Ежу-второгоднику понятно, что на паре каких-то крючочков телевизор долго не провисит, требуется специальный держатель. Который, в свою очередь, необходимо надежно закрепить на стене.

Предложений от мастеров-«вешателей» более чем в избытке, но расценки на работу… В общем, на круг, выходит: цена в рублях за монтаж телевизора на стену получается умножением диагонали экрана в сантиметрах на 100. За «плазму» надбавка ок. 10%, а за крепление к гипсокартонным, ПГБ (пазогребневые блоки) и пр. «проблемным» (слабым) стенам – еще 20%. Возможно, мастера вырабатывают собственные тарифы из каких-то иных соображений; скажем, затрат рабочего времени и стоимости часа жизни своей семьи. Однако результаты статистической обработки по регионам РФ дают указанные выше значения. Учитывая, что многим для покупки телевизора приходится брать кредит, вытекающий из первого вопрос – как своими руками прикрепить телевизор к стене – становится не менее актуальным.

Как быть с кронштейном?

Закрепить телевизор на стене неподвижно с точки зрения эргономики возможно лишь в отдельных случаях. Хотя зона полной видимости у современных плоских телевизоров, как правило, не менее 120 градусов по горизонтали и 60 градусов по вертикали, медико-санитарные требования для длительного просмотра накладывают дополнительные ограничения: до +/–30 градусов от перпендикулярной центру экрана оси по горизонтали; наклон плоскости экрана по вертикали до +5 (вверх) и –15 (вниз) градусов. Если длительный просмотр возможен сидя и лежа (квартира-студия или малогабаритная с гостиной-спальней), вертикальный наклон допустим в +/–15 градусов. Т.е., система крепления телевизора к стене должна обеспечивать его поворот/наклон в определенных пределах, чтобы глаза зрителей находились в указанных зонах, а лучше всего – прямо против центра экрана.

Примечание: в каких случаях и как крепить телевизор на стене возможно наглухо/неподвижно, будет рассмотрено далее.

Цены на держатели телевизоров вроде бы не очень кусаются: хороший для диагонали до 30” можно приобрести за 2000-3000 руб., а такой, который выдержит его на прочной капитальной стене – менее чем за 1000. Но если телевизор кредитный, то и эта сумма может иметь значение. Отсюда третий вопрос: а нельзя ли сделать и крепление для телевизора на стену своими руками? В магазинных изделиях вроде бы ничего сложного нет; для поворотных шарниров сгодятся малые гаражные петли (скажем, 10х120) или дверные разъемные с шариковой опорой. Что ж, посмотрим по работе.

Просмотрите ролик. Он не обучающий, выбран по количеству зрительских комментариев.

Видео: как повесить телевизор на стену

Если отбросить чисто «гоблиновские (троллевые)», то все равно видно: совершенно обоснованных вопросов и замечаний по качеству работы и ходу ее исполнения более чем достаточно. Хотя, казалось, бы: ну что тут за умения такого нужно, набурить в стене дырок, загнать в них дюбели и посадить на саморезы железину, специально для этого предназначенную?

При монтаже на покупной кронштейн возможны и сопутствующие проблемы. Напр., его вылет в сложенном состоянии 40 мм, что привлекательно эстетически. Но розетка уже перенесена вверх, чтобы телевизор ее прикрыл. Выступ из нее сетевой вилки с осевым вводом шнура питания, которой чаще все снабжаются телевизоры – от 60 мм. Обрезать шнур и поставить вилку с боковым вводом? Теряется гарантия, т.к. почти у всех телевизоров кабель электропитания неотъемный.

Или наоборот, телевизор для просмотра в спальной зоне необходимо поворачивать на 80-90 градусов. Но тогда обычный «ломающийся» кронштейн понадобится такой, что при просмотре в гостиной зоне его шарнир будет торчать сбоку и сведет весь дизайн интерьера на смех. А для подвеса на специальный кронштейн именно для таких случаев (см. далее) обычный телевизор не годится.

С другой, стороны, в 2-х частях другого сюжета показано, как самостоятельно изготовить кронштейн для телевизора.

Видео: кронштейн для LCD-телевизора своими руками

Готовое изделие получилось вполне добротным, но только с 1-й степенью свободы (см. далее), что далеко не всегда приемлемо. Работа не из простых, а экономия не более 3000 руб. в самом лучшем случае.

Исходя из этих условий, можно относительно покупки или самостоятельного изготовления кронштейна телевизора дать следующие рекомендации:

• Прежде всего нужно по требованиям медико-санитарии, эргономики и дизайна интерьера (именно в таком порядке) найти на стенах место для телевизора с удовлетворительными несущими свойствами опорной поверхности: при весе телевизора в 10 кг на каждую из 4-х точек его крепления к стене придется не менее 20 кгс; тут действует правило рычага.
• Затем выбрать подходящую конструкцию крепления.
• Если есть возможность воспользоваться сварочным оборудованием, доступ к металлорежущим станкам, соответствующие рабочие навыки и некоторый запас подходящих обрезков металла (стальная профтруба от 25х15х1 и лист от 1,5 мм), то можно сделать кронштейн для телевизора своими руками. Сэкономленных денежных средств хватит, чтобы отметить успешное завершение работы.
• В противном случае – искать в Сети подходящее к вашим требованиям изделие. Выбор – необъятен, а как выбрать крепление телевизора со знанием дела и произвести его монтаж своими руками, об этом и есть весь последующий материал статьи.

Как телевизор крепится к стене

Подавляющее большинство телевизоров рассчитаны на крепление по системе VESA в основе которой – установочные модули (типовые расстояния между центрами отверстий) в 75, 100, 200, 300 и 400 мм. Исключение – телевизоры с диагональю экрана более 25” (63,5 см) для квартир-студий или др. жилых помещений с совмещенной функциональностью, т.е. со спальной и гостиной зонами в одной комнате. Мы о таких еще вспомним, а пока займемся VESA.

Примечание: гнездом для постановки на «ногу» подставки телевизоры на кронштейны не подвешивают, т.к. мала опорная площадь. При манипуляциях с телевизором на кронштейне в гнезде возникнут большие сосредоточенные нагрузки и оно быстро разрушится. Подобный казус, разумеется, не гарантийный.

На телевизоре

Точки крепления телевизора по модулям VESA располагаются на его задней панели чаще всего по 4 или, в редких случаях, попарно, поз. 2 на рис. «Четверную» VESA организуют чаще всего в виде квадрата, поз. 1 или более-менее вытянутого прямоугольника, поз. 3 и 4. Иногда, но очень редко – в виде трапеции, равнобокой или косой.

В точки крепления нередко уже завернуты штатные крепежные болты, поз 1-3. Если нет – при покупке ищите их в отдельном пакете и другие не используйте: посадка телевизора на нештатный крепеж полностью снимает гарантию.

Крепление телевизора к подвесу или кронштейну

Иногда, как правило, в «крутых плазмах», штатный крепеж плохо виден (поз. 3), головки болтов рассчитаны на специнструмент (напр., 5-гранный ключ), да еще и залиты мягким пластиком. Это значит, что вешать телевизор на кронштейн должен обязательно сертифицированный мастер. По окончании работы он ставит в гарантийном талоне свой личный штамп и делает отметку о выполнении работ; без этого все гарантийные обязательства аннулируются.

Такая же ситуация возникает и относительно телевизоров со стальной задней стенкой, на которой есть выштамповки под крепление штатными, и только штатными, неотвертываемыми саморезами (красные стрелки на поз. 4). Такие телевизоры чаще всего антивандальные и «противоугонные»; крепление саморезами предназначено для установки в общественных помещениях. Для жилых, как правило, предусматривается обычная VESA (оранжевые стрелки), но обязательно нужно свериться по руководству пользователя, допустима ли не фирменная установка, иначе гарантии кандык.

Примечание: цена на телевизоры по поз. 3 и 4 выше в фирменных дилерских центрах, как правило, включает и установку на месте использования в пределах города. Кронштейны также часто предлагают на выбор за некоторую доплату или бонусом.Если вы на такой глаз положили, выясните все это, прежде чем выкладывать денежки.

На кронштейне

Схема стандартной крепежной площадки VESA (крест, бабочка, краб, мельница, каракатица – попросту) показана на поз. 5. Ее можно сделать самостоятельно из прочного слоистого пластика (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит) толщиной от 4 мм или листовой стали от 1,5 мм. В последнем случае весьма желательно наклеить на посадочную поверхность упругие прокладки, напр. из пробки или линолеума; покупной кронштейн также лучше брать с прокладками, т.к. любые механические повреждения корпуса телевизора, хоть бы и мелкие царапины/вмятины, дают формальный повод отказать в гарантийном ремонте.

Настенное крепление VESA упрощенной конструкции под телевизоры с диагональю экрана до 12” (30,5 см) показано на поз. 6. Вот такое как раз имеет полный смысл делать своими руками; скажем, для маленького телевизора в кухню. Для монтажа всего подвеса сначала крепят к стене опорную скобу а, затем к телевизору монтажную скобу б. Ставят телевизор на место вдвоем: один его держит, а другой завинчивает стопорные болты в. Съем по необходимости – в обратном порядке. «Телк» с диагональю (8-10)” можно вообще вешать вместе с креплением на крюк. Только, упаси боже, не на силуминовый или пластиковый: имеют свойство под грузом внезапно обламываться безо всякой видимой причины.

Кронштейны

Чаще всего телевизоры вешают на «ломающиеся» (переломные) кронштейны с 3-мя степенями свободы: поворот вбок, перемещение вбок, наклон, слева на рис. Если есть необходимость поворачивать телевизор более чем на 75-80 градусов, нужно, чтобы полный вылет штанги кронштейна (расстояние А) был не менее половины габаритной ширины телевизора. Также весьма желательно, чтобы дальний шарнир Б был разъемным без инструмента, это намного облегчит и упростит посадку/снятие телевизора.

Кронштейны для телевизоров с разным количеством степеней свободы

Примечание: недорогие кронштейны с 3-мя степенями свободы, как правило, монтируются только на капитальные стены. Крепление их на ПГБ и ГКЛ (гипсокартон, см. далее) чаще всего невозможно.

Для неподвижного крепления используются значительно более дешевые держатели с 1-й степенью свободы, позволяющие только регулировать наклон экрана, справа на рис. Они же допускают монтаж на слабые стены, так что желательно, если назначение и функциональность помещения позволяют, найти в нем место для неподвижного подвеса телевизора.

Посадка телевизора на такой держатель требует двоих человек: его, с заранее привинченными к корпусу монтажными узлами В, держа с боков, надевают на опорную планку Г. «Односвободный» держатель позволяет монтировать очень большие телевизоры с крепежными модулями более 400 мм и вообще нестандартными. Однако, если точки крепления телевизора расположены не прямоугольником, монтаж может оказаться невозможным, т.к. способность монтажных узлов к перекосу весьма ограничена.

Особые случаи

Компактный, с повышенной несущей способностью, кронштейн для телевизора

При частых манипуляциях с большим телевизором в многофункциональных помещениях, чтобы надежно закрепить телевизор на стене, требуется крепление-пантограф, или параллелограммное, и балочный подвес, см. рис. справа. VESA без балок (показаны красными стрелками) в таком случае уже не будет надежной: быстро ослабевает, а то и корпус трескается. Кроме того, кронштейн-пантограф складывается компактно, и телевизор можно вплотную прижать к стене.

Безусловные минусы пантографных кронштейнов, во-первых, цены на них самих: на порядок, в буквальном смысле, выше, чем на переломные. Во-вторых, нужен и специальный телевизор, с гребнями на задней панели для крепления балок и ручками по бокам, за которые его таскают туда-сюда, тоже видно на рис. справа.

Особый телевизор понадобится и для установки в нишу заподлицо со стеной, без просвета по бокам. Здесь дело в охлаждении: нужно обеспечить за телевизором циркуляцию воздуха. К перегреву чувствительны не только «плазмы»; у LCD/LED, работающих без отвода тепла, расслоение экрана до истечения гарантии – дело обычное, и любой более-менее опытный мастер-ремонтник причину определяет точно. Из LCD/LED «телека» с расслоившимся экраном остается только извлечь электронику на запчасти, а остальное выкинуть.

Примечание: расслоение экрана проявляется сначала в виде цветного муара, который довольно быстро превращается в темные или светлые пятна.

Схема установки телевизора в монтажном коробе

Телевизоры для установки в глухие ниши комплектуются специальным монтажным коробом. Кроме VESA, у них на корпусе сбоку есть крюки для подвеса в коробе. Схема установки телевизора в монтажном коробе показана на рис. Кроме ниш, такие вешают на совсем слабые стены; как правило, в коробе предусматривается не менее 8-ми точек крепления к несущей поверхности.

На стене

Для крепления обычных кронштейнов к капитальным стенам крепеж, если в спецификации на телевизор не указано иного, выбирают по следующим правилам:

1. Дюбели – как минимум пропиленовые, а лучше стальные;
2. Для стен из ПГБ (пеноблоки, шлакоблоки) дюбели только пропиленовые;
3. Диаметр саморезов в мм – не менее, чем первая цифра размера диагонали экрана в дюймах, но в любом случае от 4 мм;
4. Заглубление самореза в несущую стену, в мм, не считая толщины отделки – не менее размера диагонали в см +10 мм для бетонных стен, не менее той же длины диагонали в см +30 мм для стен кирпичных и не менее 1,5 диагонали в см +50 мм для стен из ПГБ.

Напр., телевизор на 12 дюймов (31 см). Диаметр саморезов – 4 мм. Заглубление в бетонную стену от 40 мм, в кирпичную от 60 мм, в ПГБ от 95 мм. Диагональ 28” (71 см) – соответственно от 7 мм, от 80 мм, от 100 мм и от 155 мм.

Гипсокартон

Указанное выше к стенам из ГКЛ не относится, уж больно они слабые. Для монтажа на капитальную стену с обшивкой дюбели вгоняют в несущую стену; отверстия в обшивке рассверливают, под проход головки дюбеля. Дюбели осаживают до места, постукивая молотком по проставке из стального прута; подойдет торцевой 6-гранный ключ подходящего (чтобы не провалился в дюбель) размера.

Если же перегородка целиком гипсокартонная на каркасе, то, во-первых, толщина обшивки должна быть от 12 мм. В противном случае – ищем для телевизора другое место или ставим его на тумбу. Во-вторых, вес телевизора в расчете на 1 точку крепления к стене не должен превышать 5 кг, т.е. при креплении на 4 точки он должен быть не выше 20 кг. В-третьих, расстояние между центрами крепежных отверстий должно быть, в мм, не менее 20-ти весов телевизора в кг. В данном примере – от 400 мм.

Крепеж для кронштейна телевизора на гипсокартонной стене

Также вместо простых дюбелей используются анкерные, с лапками, расходящимися, в мм, не менее чем на 2 веса телевизора в кг; в нашем случае не менее чем на 40 мм в стороны. Точки крепления должны располагаться не слишком близко к каркасу и не слишком далеко от него; примерно допустимые расстояния концов «растопыренных» лапок от элементов каркаса показаны на рис.

Остается решить, как найти элементы обрешетки, если их расположение неизвестно. В случае с обрешеткой из стального профиля тут выручит простенький металлоискатель. Не дорогой полевой, с какими кладоходцы обшаривают пляжи и популярные места пикников, а строительный, который можно сделать своими руками, не углубляясь в дебри электроники.

Средство найти в любительских условиях брусья деревянного каркаса под гипсокартоном – медицинский стетоскоп. Сначала, постукивая костяшками пальцев по стене, находят место, где звук погромче. Затем, постукивая там же, прослушивают стену стетоскопом. Над брусьями обрешетки звук резко ослабевает.

Прямо к стене

Если в помещении с телевизором возможно организовать неизменную зону длительного просмотра, то во всех отношениях оптимальным будет крепление его к стене наглухо, без кронштейна. Конструкция держателя без степеней свободы может повторять таковую «1-свободного» кронштейна; чертеж – на поз. 1 рис. Материал – тонкостенный перфорированный стальной профиль: уголок 80х60 и П-образный 40х40. Обрезки всегда можно купить в строительных магазинах или у мастеров по гипсокартону. Меньшая полка уголка сгибается вдвое и немного подгибается вверх.

Крепление телевизора на стене без кронштейна

При подвесе на таком держателе возможно однократно выставить угол наклона экрана, подложив под верхние или нижние болты VESA проставки-бобышки. Для углов +/–15 градусов и дистанции просмотра 3 м это позволит менять высоту подвеса в пределах +/–0,8 м, чего достаточно для большинства интерьерных решений.

Совсем простой способ подвеса телевизора без кронштейна – кусок деревянной доски толщиной от 30 мм, поз. 2, и мебельные петли для полок, поз. 3. Чтобы избежать «негарантии» вследствие царапин корпуса, их лучше прикрепить к фанерной прокладке, поз. 4. Если же несущую планку взять шириной от 150 мм и прикрепить в углу, по паре саморезов на каждый край, то для телевизора с диагональю до 70-85 см удается организовать зону длительного просмотра и в хрущевской гостиной 3х4 м, где и тараканам-то разгуляться негде, поз. 5.

Куда девать провода

К современному телевизору, с учетом доступных источников сигнала и возможности использования его в качестве дисплея ПК, подходит до 6-7 кабелей. Кроме того, разместить в тонком плоском корпусе эффективное акустическое оформление принципиально невозможно и полного «соку» звука можно добиться не иначе, как с помощью выносных АС (акустических систем, колонок), это еще 2-3 кабеля. Подобная «метла» и в темноте испортит впечатление и от интерьера с телевизором, и от передачи, даже если сюжет ее такого рода, от которого некоторые категории зрителей забывают все на свете, слева на рис.

Как спрятать провода от телевизора

Способ спрятать пук проводов телевизора хорошо известен: это отрезок кабельного короба расцветки и фактуры, подходящей к интерьеру. Пристроить к нему полочки для тюнера, DVD плеера, USB и контейнеров с носителями задача не из сложных для домашнего мастера среднего уровня, в центре и справа.

Можно еще встретить советы пропустить провода под гипсокартоном через 2 отверстия в обшивке, вверху и внизу. Допустим, выловить их концы внизу крючком еще возможно. Допустим также, что разъемы на провода будут монтироваться после. Но как проходить элементы каркаса обшивки? Остается предположить, что авторы данных рекомендаций просто не знают, что стена обшивается по обрешетке.

Гараж-сарай-дача

Сюда обычно отправляют на пенсию старые «кинескопные» (ЭЛТ, с электронно-лучевой трубкой) телевизоры-«пузырики». Их тоже можно вешать на стену. Лампово-полупроводниковых «гробов» не касаемся; рабочие, они ценный технический антиквариат и добивать их ни к чему. Займемся более поздними одноплатными со щелевой маской в трубке.

Внутренняя несущая конструкция еще бодрых ЭЛТ ветеранов может быть в виде рамы из стальных профилей или объемного каркаса из круглого прутка. Распознать их можно по установочным ножкам: у первых в них видны головки довольно мощных болтов с широкими шайбами. Для таких из профтрубы от 25х15 можно сделать консольный кронштейн, поз. 1 на рис. Для крепления к нему телевизора в консолях сверлят отверстия под болты ножек; штатные нужно заменить другими, с такой же резьбой, но удлиненными на толщину консолей + глубина лунки в ножке. Тут есть нюанс: болты нужно менять поочередно, и крепить ТВ к консолям аккуратно, иначе его «потроха» могут сместиться. Не поломается, но поймать болтами «уехавшие» гнезда без разборки будет трудно.

Как повесить на стену старый телевизор

ЭЛТ телевизоры с объемным силовым каркасом подвешиваются на стену еще проще: на шнуре с петлями по концам, поз. 2 и 3. Петли зажимают под штатными болтами крепления задней крышки. Подтягивая шнур в отверстиях фанерной державки-юферса, можно регулировать наклон экрана. Выглядит такое крепление курьезно, однако вполне надежно и практически бесплатно.

Примечание: в качестве технического курьеза приведено и то, что на поз. 4. Выдержит-то и паровоз, но дизайн… Разве что владелец жаждет непреклонно и неумолимо повесить в гараже полутораметровую плазму.

И еще о кронштейнах

Итак, окончательный ответ на изначальный вопрос: как повесить телевизор на стену, поэтапно сводится к следующему:

• Выбираем место крепления ТВ; прежде всего по механическим характеристикам несущей поверхности.
• Исходя из них же, веса и габаритов телевизора, определяем способ его крепления к стене.
• Выбираем подходящий ко всем наличным условиям кронштейн или держатель, изготавливаем его или приобретаем готовый.

Первые 2 пункта целиком на ваших руках. Основные критерии выбора кронштейна изложены в тексте статьи. На всякий случай в завершение даем еще видео о том, как правильно выбрать кронштейн для телевизора:

Видео: как выбрать кронштейн для телевизора

Содержание

1. Техника безопасности
2. Что можно и нужно сразу?
3. Ремонт по-серьезному
4. Инструмент
5. И что дальше?
6. Уязвимые места
7. Профилактика неполадок
> Обсуждение

Счастлива хозяйка, никогда не оказывавшаяся в характерной ситуации вроде той, что на рис. ниже. И не испытавшая столь же характерного продолжения: вызов мастера, 10-40 мин. с виду несложной работы, замена небольшой деталюшки, а то и просто вытаскивание пуговицы, заколки или комка ворса откуда-то и – круглая сумма за ремонт с инструктажем. Поэтому ремонт стиральных машин своими руками – тема неумирающая с тех самых пор, как они в быту появились.

Из всех изделий бытовой техники стиральная машина работает в самых тяжелых условиях. И требования к ее безопасности, особенно к электробезопасности, также экстремальны; по цене она должна быть доступна семейному бюджету, а срок эксплуатации составлять не менее 10 лет. Любой инженер скажет, что текущие неисправности при данных начальных условиях неизбежны; стиралку, которая никогда не ломается, никто еще не придумал, и пока, как говорится, не светит.

Однако неисправность неисправности рознь. Общая тенденция конструирования стиральных машин направлена на то, чтобы, допуская мелкие текущие поломки или сбои, при которых машину легко починить, избежать тяжелых аварийных отказов. Достигается это разумным упрощением конструкции, тщательной проработкой отдельных деталей, узлов и взаимодействия их между собой. Чтобы отремонтировать стиральную машину своими руками, нужно ясно все это себе представлять. Иначе высока вероятность того, что дело кончится тем же вызовом мастера, но сумма набежит уже такая, что проще новую стиралку купить.

Алгоритм ремонта вроде: ищем в руководствах по обслуживанию похожую характерную неисправность, а дальше – по инструкции, применительно к стиральным машинам не проходит хотя бы потому, что качество воды везде разное, и режим пользования разный, и белье закладывается разное. Современная стиральная машина-автомат на вид проста, но состоит из нескольких взаимосвязанных и взаимодействующих систем. Одна и та же неисправность может быть вызвана разными причинами, а одна и та же причина способна привести к разным поломкам.

Исходя из этого, материал данной публикации выстроен следующим образом:

• Техника безопасности при отклонении режима работы от штатного – стиральная машина находится, как правило, в помещении, подпадающем под категорию особо опасных по степени поражения электротоком, и в ней бак с водой расположен над токоведущими частями;
• Первичная диагностика по внешним признакам, позволяющая без производства работ локализовать возможный очаг неисправностей до одной из систем машины;
• Простейшие неполадки, устранимые без вскрытия корпуса и применения инструмента;
• Подготовительные работы к сложному ремонту с разборкой;
• Дополнительный инструмент, необходимый для производства более сложных работ. Он недорогой, частично может быть сделан самостоятельно, а покупной мастеровому человеку пригодится на хозяйстве и в других случаях;
• Сведения об устройстве стиральной машины, ее систем и взаимодействии их между собой;
• Порядок разборки-сборки для доступа к той или иной системе;
• Характерные для отдельных систем очаги неполадок, вызывающие те или иные неисправности;
• Способы профилактики поломок.

В данной статье рассматриваются наиболее распространенные барабанные стиральные машины с фронтальной загрузкой. Бак в них расположен горизонтально, а барабан в нем установлен консольно, т.е. как бы висит на валу с одного края. Такие машины проще по конструкции и дешевле, но, поскольку их узлы сильнее нагружены, более склонны к поломкам. Машины с вертикальной загрузкой барабанные и с неподвижным баком и активатором, а также пузырьковые с вертикальным барабаном требуют каждые отдельного рассмотрения. К тому же они или дороже и надежнее, или (с вертикальным неподвижным баком и активатором), если это не бабушкина архаика, выпускаются в мини-исполнении и потому в быту встречаются реже.

Техника безопасности

К особо опасным по степени поражения электротоком ПТБ (Правила техники безопасности) относят помещения, в которых наличествует любой из 3-х факторов: токопроводящий пол (таковым считается любой пол, на который может быть пролита электропроводящая жидкость), влажность воздуха более 85% или температура воздуха свыше 30 градусов Цельсия. В ванной или на кухне все эти факторы, как правило, действуют вместе. Правда, классификация ПТБ касается только производственных помещений, но люди-то везде одни и те же. Бытовая техника изготавливается по требованиям ТБ гораздо более жестким, чем промышленное оборудование, но и условия работы стиральной машины близки к экстремальным. Поэтому при возникновении неполадок любые работы по их диагностике и устранению нужно начинать только по совершении следующих подготовительных операций:

1. Обесточить помещение со стиральной машиной или, если в жилье 1 общий вводный щит (ВЩ, где счетчик), всю квартиру/дом, выключив автомат-разъединитель, автоматические пробочные предохранители (пробки) или вывернув обычные. Размыкаются оба подводящих провода, т.е. если ввод на пробках, выключить/вывернуть нужно обе. Заземляющий провод, если он отдельный, не разрывается.
2. С помощью индикатора-фазоуказателя (см. ниже, об инструментах) убедиться в отсутствии фазного напряжения в розетках.
3. Вынуть контактную вилку машины из розетки. Если вода в машине попала на токоведущие части, то при вынимании вилки под напряжением возможно возникновение дугового разряда и ожог плазмой, даже если машина хорошо заземлена. Электрические плазменные ожоги весьма болезненны, требуют длительного лечения и оставляют на коже неизгладимые следы. Спасают от них только специальные монтерские перчатки из толстой резины с высокими крагами, а бытовые не уберегут никакие.
4. Только теперь можно начинать работу. При необходимости пробного включения подключение машины производят в обратном порядке.
5. Пробное включение, если по ходу работ оно требуется, делают, стоя на сухом резиновом коврике, уложенном на сухой пол. Если машина в ванной, это удобно делать через порог.

Что можно и нужно сразу?

Первичная диагностика

Стиралки ломаются «с бабахом» крайне редко, поэтому при возникновении неполадок стоит потратить несколько секунд, чтобы зафиксировать их внешние признаки. Первостепенное значение тут имеют шум и вибрация, т.к. они свидетельствуют о зарождении очага серьезных системных неисправностей, устранить которые запущенными будет сложно и дорого. А при своевременной первичной диагностике почти всегда возможно обойтись куда меньшим.

Общий вид стиральной машины

Силу и характер вибрации определяют, прикладывая ладонь к сухим пластиковым деталям, наглухо соединенным с корпусом. Чаще всего это передняя панель, см. рис. справа. Прочие детали «лица» закреплены так, что вибрация может на них не передаваться, а боковые, верхняя и задняя панели металлические и не гарантируют от электрошока. Переднюю панель нужно щупать верху справа или слева; внизу или сбоку она может оказаться влажной, если есть протечка. В совокупности со звуком ощущения означают следующее:

• Звук негромкий стучащий или дребезжащий, вибрация частая мелкая – дело серьезное. Скорее всего, разбит подшипник бака или мотора (см. далее). Замена подшипника операция сложная, а в первом случае, скорее всего, понадобится также замена или ремонт корпуса бака, т.к. подшипник там сидит в пластиковом гнезде.
• Вибрация та же, но звук шелестящий, свистящий или визжащий. Машина останавливается, когда дело доходит до отжима, или при отжиме барабан вращается медленно, толками, как бы с натугой – это уже проще. Вероятнее всего, ослаб ремень привода. Чтобы заменить его, повозиться придется, но обойдется ремонт недорого.
• Звук резкий, шипящий, без вибрации. Возможно – запах озона (грозой запахло) – авария, вода попала в электросистему. Немедленно, несмотря ни на что, полное обесточивание, как описано выше. Воду выпустим и вещи достанем потом, см. ниже.
• Резкий скрипящий звук, периодически усиливающийся. Возможна мелкая вибрация с толчками изнутри при усилении звука – тоже авария. Что-то твердое, острое, длинненькое пролезло сквозь отверстие в барабане, скребет изнутри бак и корежит ТЭН. Немедленное обесточивание, останов, как выше. Потом – «проникающая» диагностика с разборкой, обязательным извлечением ТЭНа и его осмотром.
• Глухие стуки и тряска машины. Если она с датчиком дисбаланса (см. далее) – автоостанов после 1-3 рывков. Неисправность системы балансировки (также см. далее). Ремонт муторный, но относительно недорогой. Откладывать его нельзя, т.к. могут выйти из строя гораздо более сложные и дорогие узлы.
• Резкие частые щелчки или жужжание без ощутимой вибрации, машина не начинает стирать или самоостанавливается во время стирки – «глючит» какой-то из датчиков (чаще всего в электрозамке дверцы) или электромагнитных клапанов. Хочешь – не хочешь, а чинить надо, потому как не стирает. Иногда удается достирать, придавливая рукой дверцу, но это самый крайний случай.

Следующие классы видимых первичных признаков – машина или не стирает, или не достирывает, или не отжимает/не сушит, или подтекает. С ними мы разберемся далее по ходу изложения, т.к. причины тут возможны комплексные. Здесь дадим только совет насчет мелких подтечек изнутри: остановите машину, как описано выше, слейте воду, выгрузите вещи (см. ниже), вытрите все насухо и подложите под машину чистую сухую ветошь (тряпку). Запустите опять, без белья и моющего, подождите немного, остановите снова, слейте воду, вытащите тряпку и посмотрите, где течет:

1. Спереди посередине – манжета бака или уплотнение дверцы. Ремонт недорог и несложен.
2. Посередине сзади – дело швах, течет сальник бака, а это полная разборка и чаще всего с заменой подшипника.
3. Где-то сбоку – повозиться придется, но не разоритесь: течь в гидросистеме.