Содержание

1. Из чего делать?
2. Чего не надо делать?
3. О проволочных подставках
4. Беремся всерьез
5. Добавляем креатива
6. На скорую руку
7. Из упаковочного картона
8. Из канцелярских принадлежностей
9. Просто, но со вкусом
10. Держатель спецназначения из пластиковой бутылки
> Обсуждение

«Труба-орехокол» за недолгое время превратилась из признака «реального пацана» в анахронизм, проводной телефонный аппарат с наборным диском ныне и вовсе антиквариат, а слово «телефон» теперь обозначает компактное многофункциональное устройство приема, передачи и обработки информации – смартфон. Противники смартфонов говорят, что они как телефоны слишком большие и неудобные, а как компьютеры малы и слабы. Тем не менее, смартфон удовлетворяет свыше 95% запросов среднестатистического потребителя IT-продукции и остальным 5% небесполезен, чем и объясняется его популярность.

Подставки для телефонов промышленного производства

Смартфону нужна подставка – он большой, тонкий, плоский и довольно-таки хрупкий. На твердой поверхности трется. Ухватить его пальцами с гладкой столешницы бывает непросто, а побитый или с потертостями смартфон теряет гарантию. Цены на самые аппараты и их ремонт известны – не будем о грустном. Что ж, производители не дремлют – на рис. показаны некоторые, немногие, образцы подставок для телефонов-смартфонов промышленного производства. Ничего не скажешь – продумано на все случаи жизни, удобно. Но цены… «Накрутки» за кусочки пластмассы бывают больше, простите за неподобающее сравнение, разве что в секс-шопах. Поэтому интерес к вопросу: как делается подставка для телефона своими руками? – вполне правомерен. Цель настоящей публикации – удовлетворить его.

Из чего делать?

Подставка под телефон – низкотехнологичное изделие, но, к сожалению, возможности пластикового литья и металлообработки в домашних условиях крайне ограничены. Поэтому далее мы рассмотрим, как быстро и просто самостоятельно сделать держатель смартфона на стол дома или в офисе, а также подвесной для зарядки и штатив для фотосъемки; автомобильные, носимые, нательные/наручные и др. специальные держатели все-таки требуют применения промышленных технологий, а самоделками подобного рода можно подпортить аппарат до негарантийности.

Простая настольная подставка для телефона может быть выполнена многими способами из различных подручных материалов (см. след. рис.): канцелярских принадлежностей, бумаги, упаковочного и поделочного картона, дерева, фанеры, футляров от старых магнитофонных кассет и др.

Самодельные подставки для телефонов

Ниже рассматриваются способы ее изготовления, удовлетворяющие таким условиям:

• Подставка должна быть вполне устойчива на опорной поверхности как с аппаратом, так и без него. Обоснование – поинтересуйтесь в любой мастерской соотв. профиля, сколько стоит замена разбитого при случайном падении смартфона его «стекла» – экранно-сенсорной панели;
• Подставка при долговременном систематическом пользовании ею не должна оставлять видимых следов на сенсорном экране и корпусе аппарата или вызывать их порчи иным образом, см. далее;
• Телефон не должен закрепляться в держателе жестко, чтобы, выхватывая его впопыхах, нельзя было попортить аппарат. Т.е., самодельная телефонная подставка должна его свободно поддерживать, но не удерживать силой. Качественные фирменные подставки с жесткой фиксацией снабжаются механизмами экстренного освобождения («расщелкивания»), сделать который самому, мягко говоря, затруднительно;
• Весьма желательно, чтобы держатель смартфона изготавливался из бросовых подручных материалов без применения дорогостоящего специнструмента;
• Не менее желательно, чтобы технология изготовления подставки под смартфон не требовала от изготовителя сколько-нибудь существенных производственных навыков. Хорошая подставка для телефона это та, сделать которую под силу ребенку из старшей группы детсадика.

Примечание: хорошие подставки под смартфоны получаются из пластиковых карт (см. рис.), но они для дома нетехнологичны – чтобы ровно согнуть карточку как надо, нужен электропаяльник со специальной насадкой и фторопластовая пленка. Вариант – промфен на «малом газу», пуансон и матрица – еще менее технологичен, если нет достаточно оборудованной домашней мастерской.

Подставка для телефона из пластиковой карты

На всякий случай, вдруг возьметесь, см. видео:

Видео: подставка для телефона из пластиковой карты за 1 минуту

Чего не надо делать?

Носка смартфона в поясном чехле дело рискованное ввиду больших размеров аппарата. «Смартик» носят обычно в кармане или сумке, так что доброй доле пользователей доводится менять стекло по гарантии. В связи с этим откроем читателю секрет Полишинеля: мастера по ремонту наметанным глазом мгновенно замечают ничтожные следы ненадлежащей эксплуатации, которых рядовому гражданину вовек не разглядеть. И они же, мастера, как приходской дьячок «Отче наш», знают методику перевода гарантийных случаев в негарантийные. Поэтому, подбирая материалы для подставки под любимый девайс, имейте в виду, что не годятся (см. рис. и перечень ниже):

Подставки для телефонов, могущие попортить аппарат

1. Случайные металлические предметы, даже вполне устойчивые – могут не только оставить микроцарапины, но и вызвать неисправность электроники, если замкнутый электропроводящий контур определенного размера окажется в неподходящем месте (напр. вблизи встроенной антенны);
2. «Голые» канцелярские скрепки и вообще любая катаная проволока из обычной стали; впрочем, см. ниже. Подставка телефона из них не только неустойчива. Если «ушки» канцелярских зажимов делаются из гладкой холоднотянутой стали-«серебрянки», то присмотритесь к штампованным скрепкам – «голышам»: на них обнаружатся заусенцы и задиры, легко царапающие пластик. Вдруг уж вам так нужно поставить телефон и ничего подходящего под рукой нет – делайте подставку под него из скрепок, покрытых пластиком;
3. Из бельевых прищепок. Во-первых, не удовлетворяет условию свободного поддерживания, см. выше. Во-вторых, неисправность внешне целехонького стекла вследствие долговременного концентрированного сильного нажатия элементарно обнаруживается тестовым оборудованием, о котором рядовой абонент чаще всего и понятия не имеет. Результат – случай негарантийный, ремонт за денежку;
4. Из пластиковых бутылок, флаконов и т.п. Результат тот же, что и по п. 3, но причина уже не слипание сенсорного слоя, а его микроцарапины. Или даже видимые на стекле и корпусе, что делает вообще любой ремонт негарантийным. Держатель телефона из бутылки может быть для него безопасен и очень полезен в другом случае, см. далее;
5. Из пластиковых стаканчиков и обрезков труб. Случай еще более неоднозначный. С одной стороны, телефон царапается о жесткий пластик. С другой, показанное на поз. 5 приспособление делает звук смартфона громче и добавляет ему «соку», т.е. низких частот. Поэтому, делая акустическую подставку для смартфона, прорезь под аппарат вырежьте пошире и обрамите 4-5 мм пенопленом на монтажном ПВА или др. химически не агрессивном клею. Губчатая резина, вспененный полиуретан, неопрен и т.п. – ни упаси боже! Вскорости – «дохлое» негарантийное стекло!

О проволочных подставках

Держатель смартфона из мягкой проволоки, безвредный для аппарата, сделать все же возможно по следующей технологии:

• Купите в электротехническом магазине или на «железном базаре» термоусаживаемую трубку (ТУТ) длиной во всю длину проволоки-заготовки + 5-10 см. Диаметр ТУТ по внутри – 2-2,5 диаметра проволоки. Стоят ТУТ недорого, выпускаются разных цветов.
• Согните проволоку в подставку желаемым образом. Можно аккуратно примерить телефон по месту.
• Концы проволоки должны сходиться встык, а не внахлест. Поэтому, выгнув как надо, концы сведите вплотную друг к другу, зажмите струбциной (в крайнем случае бельевыми прищепками) и перекусите или перережьте оба сразу посередине длины нахлеста.
• Наденьте ТУТ на заготовку, оставив свисающие концы по 3-5 см.
• Временно отогните любой из концов на 10-20 см от другого.
• На одном из концов (любом) усадите ТУТ, держа и поворачивая в 30-40 см над пламенем горелки газовой плиты. Когда ТУТ усядется на 5-10 см проволоки, усевший конец обрежьте по концу проволоки.
• Подогните не усаженный конец к усаженному.
• Не усаженный конец ТУТ натяните на усаженный; осторожно подгибая через ТУТ, подогните концы проволоки встык.
• Произведите усадку ТУТ над пламенем последовательно по всей длине, начиная от края уже усаженной части – подставка готова.

Примечание: подобным способом можно сделать, например, аналог фирменного держателя-«удавки» для фотографических автопортретов телефоном (селфи), см. рис.

Приспособление для фотографирования самого себя на телефон

От штатива-монопода («палки для селфи») «удавка» выгодно отличается тем, что оставляет обе руки свободными и не лезет, как заклятая, в значащую часть кадра. Об изготовлении подставок для телефонов из проволоки см. также ролики:

Видео: подставки для телефона из проволоки

Беремся всерьез

Если вас заинтересовала эта статья, то вы, надо полагать, не белоручка и не лишены смекалки. Поэтому обзор конкретных изделий начнем с самых трудоемких, но и престижных: деревянных. Телефон на столе в подставке из ценного дерева – несомненный респект.

Как выглядит простейшая подставка для телефона из дерева, показано слева на рис.:

Простая подставка для телефона из дерева

Вариант с кабельным каналом на нижней пласти (слева внизу) намного уменьшает вероятность поломки разъемов из-за рывков шнура. Размеры даны в центре и справа; угол наклона паза под аппарат 10-20 градусов от вертикали.

Фабричные деревянные или от мастеров-частников подставки для телефонов стоят недешево, т.к. для их изготовления требуется достаточно сложное и дорогое оборудование, напр. фрезерный станок по дереву. Однако точно такая же деревянная подставка для телефона может быть сделана буквально «на колене», если у вас найдется:

1. Подходящий брусок плотной мелкослойной древесины: дуба, бука, ореха, и т.п.
2. Ручной лобзик и начальные навыки выпиливания им.
3. Стамеска шириной 10-12 мм; можно применить подточенную плоскую отвертку.
4. Круглый грубый (драчевой) напильник диаметром 13-15 мм.
5. Прочная деревянная палочка такого де диаметра.
6. Шкурка (наждачная бумага) номеров 80, 120 и 240, т.е. от самой грубой до «полубархатной».

Процедура изготовления такова:

• С обоих боковых кромок и по верхней пласти размечают контуры паза. Волокна древесины должны быть ориентированы перпендикулярно пазу;
• Лобзиком, начиная от пласти, запиливают его длинный (задний) край на 10 мм, а короткий (передний) на 7 мм.
• Стамеской аккуратно выбирают дерево между запилами;
• Напильником выбирают паз в глубину до получения полукруглого дна. Оно даже лучше «фирменного» – телефон, если его резко выдернуть из гнезда, точно не поцарапается и не застрянет;
• Намотанной на палочку шкуркой доводят стенки паза до гладкости;
• Аналогично делают нижний кабельный канал (опционально);
• Начисто обрабатывают наружные поверхности;
• Изделие лакируют акриловым лаком, сушат 2-3 суток при комнатной температуре – все, телефон можно ставить в гнездо.

В дополнение – см. сюжет, как еще можно сделать деревянную подставку под телефон из одной детали:

Видео: простая подставка для телефона из дерева

Добавляем креатива

Телефон «на фанерке» не смотрится в кабинете солидного бизнесмена, зато дома может оказаться очень миленьким. Резьба по дереву тонкое искусство, но вот фанера дает большие возможности для художественного творчества простыми средствами.

Толстая фанера высшего и 1-го «а» сорта дорогостоящий материал и по кусочкам не продается, но прочность обычной толщиной от 6 мм более чем достаточна для поддержания смартфона. Поэтому самая простая подставка для телефона из фанеры состоит из 2-х деталей, слева и в центре на рис.:

Простые подставки для телефонов из фанеры

Ложемент под аппарат глубиной 4-8 мм (в зависимости от толщины материала) выбирается круглым напильником и заглаживается шкуркой, как описано выше. Детали перед сборкой желательно пропитать строительной грунтовкой по камню (водно-полимерной эмульсией, ВПЭ). Сборка – на клею ПВА или всухую. Спинка может быть художественно оформлена выпиливанием, а детали соединяться способом сквозной шип – паз, справа на рис.

Как выпилить угол?

Изготавливая подставку слева/в центре на рис., несложно приобрести начальные навыки фигурного выпиливания из фанеры – там ведь нужно пропиливать прямые углы. Делается это довольно-таки просто: дойдя до угла, продольный нажим на лобзик прекращают, т.е. вперед по запилу его не двигают. Но пилить, двигать вверх-вниз, продолжают, одновременно постепенно поворачивая инструмент в горизонтальной плоскости, пока пилка не встанет перпендикулярно первоначальному резу. Тогда допиливают до следующего угла и повторяют процедуру. Можно сразу пилить на угол, если заправить в лобзик круглую пилку для фасонного выпиливания; найти такую скорее всего можно в художественном магазине. Кстати, круглая лобзиковая пилка рвется гораздо реже плоской, но рез дает толще, от 0,6 мм.

Примечание: подобным способом можно сделать деревянную подставку для телефона из 2-х деталей. На нее пойдут тонкие, от 10 мм, дощечки из любой древесины, не обязательно плотной мелкослойной, см. напр. видео:

Видео: деревянная подставка для телефона из двух деталей

На скорую руку

Наскоро сделать подставку для телефона возможно из различных подручных материалов. Здесь мы рассмотрим два случая: дома и на даче или, допустим, в офисе либо в поездке.

Из упаковочного картона

Гофрированный картон – действительно бросовый, но достаточно прочный материал; особенно, если его пропитать водно-полимерной эмульсией, см. выше. Из картона получаются подставки для телефонов как грубые «быстрого приготовления», так и весьма эстетичные.

Как делается простейшая подставка для телефона из картона без клея, показано на рис.:

Простейшая подставка для телефона из картона

Из инструмента понадобится только лишь монтажный или другой острый нож. Это вариант для дачи, гаража, мастерской, сарая и любого места, где завалялась какая-нибудь картонная коробка.

«Скородельная» картонная подставка для телефона может быть изготовлена из одной детали, слева на рис.:

Подставки для телефона из картона: из одной детали и органайзер

А использовав обычный ПВА для бумаги, по выкройке в центре можно сделать подставку для телефона – органайзер, справа на рис. Из фанеры тоже, но картонную сделать проще, а пропитанная ВПЭ (см. выше), оклеенная цветной бумагой и лакированная акриловым лаком, она будет смотреться не хуже и прослужит не меньше знаменитых «китайских слоников», один из которых показан на рис. в заставке.

Примечание: если у вас завалялся обрезок картонной трубы диаметром 60-80 мм, то из него получится очень прочная и долговечная подставка для смартфона, см. рис.:

Подставка для телефона из картонной трубы

Но ножом или ножницами тут не обойдешься – придется основательно поработать лобзиком, причем пилка в картоне очень охотно вязнет и рвется. Дополнительно о картонных подставках для телефонов см. ролик:

Видео: подставка для телефона из картона

Из канцелярских принадлежностей

Буквально за секунды подставку для смартфона в офисе можно сделать из того, что там всегда найдется – из зажимов для бумаги. Причем без инструментов и клея, и не портя самые принадлежности. Но здесь есть свои нюансы.

Простейший вариант – из пары канцелярских зажимов, поз. 1 и 2 на рис.:

Как сделать подставку для телефона из зажимов для бумаги

На верхнее ушко для полной гарантии сохранности аппарата натягивается ластик, надколотый перочинным ножом или маникюрными ножницами. Однако на самом деле такая подставка небезопасна: левый (на поз. 2) зажим может самопроизвольно провалиться вовнутрь правого или выскочить наружу, «выстрелив» телефоном. Композиция из 3-х зажимов вполне устойчива, но в ней есть потенциально «царапучее» место (помечено красным по показано стрелками на поз. 3). «Обезвредить» его просто – заклеить скотчем. Совершенно безопасна подставка из 2-х зажимов и полоски плотной бумаги или картона, поз. 4. Если углы зажимов еще и оклеить скотчем, где показано стрелками, то такую подставку можно считать условно пригодной для длительного пользования. Еще о телефонной подставке из зажимов для бумаги см. видео:

Видео: подставка для смартфона из канцелярских зажимов

Просто, но со вкусом

Теперь попробуем объединить в одном материале оба подхода: «как попало, лишь бы держало» и «красиво, достойно уважения». Плюс – скорость и простота изготовления. Материал этот – бумага.

Сугубо утилитарная подставка под телефон из бумаги плотностью от 70-80 г/кв. м может быть наскоро изготовлена по схеме слева на рис.:

Способы изготовления подставок под телефоны из бумаги

Красным отмечены места надрезов; синим – сгибы. Длина заготовки – с лист формата А4 (297 мм); ширина – по масштабу с рис. В этой подставке уже используются принципы оригами: никакого клея, никаких дополнительных креплений. Подставка справа на рис. уже полностью выполнена в технике оригами. Заготовка – лист А4. Поскольку эта подставка намного долговечнее предыдущей, имеет смысл пустить на нее тонкий сплошной (поделочный) картон, оклеенный цветной бумагой, украшенный аппликациями, декупажем и т.д. Также о подставке-оригами под телефон см. видео:

Видео: подставка для телефона из бумаги

Держатель спецназначения из пластиковой бутылки

Согласно статистике неисправностей смартфонов, на втором месте после порчи стекла идут поломки во время заряда АКБ: то спихнут аппарат на пол, то наступят или сядут на него, то зацепят торчащую в розетке зарядку и сломают то и другое. Индукционное зарядное устройство практически исключает механические повреждения телефона во время зарядки, но вредно для здоровья: рассеянная от него плотность потока энергии электромагнитного поля (ППЭ ЭМП) намного превышает допустимую и в промышленных условиях, не говоря уж о бытовых с детьми.

Держатель заряжаемого телефона из пластиковой бутылки разом решает все «зарядные проблемы». Его устройство и способ использования ясны из рис.: бутылка из ПЭТ емкостью 1-2 л разрезается наискось.

Держатель на время зарядки телефонного аппарата из пластиковой бутылки

В «ухе» прорезается отверстие диаметром по ширине вилки зарядного устройства. Диаметр бутылки больше высоты корпуса зарядки. Т.е., невнимательно проходящий мимо заденет прежде всего держатель. Зацепит очень грубо – тот выдернет зарядку из розетки, не сломав. Аппарат упадет на пол в эффективном демпфере и также останется в целости: телефоны в общем-то не такие уж хлипкие.

Примечание: чтобы «эффект спасения» при падении во время заряда АКБ был сильнее, на держатель телефона лучше брать часть бутылки с горлышком.

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. Видео: простой плуг из металлолома
2. Ребята, учите матчасть (теория)
3. Матчасть в работе
4. Сцепка
5. Лебедочные проблемы
6. На ручной тяге
7. Вместо заключения
> Обсуждение

Вспашка почвы – основная операция в сельскохозяйственном землепользовании. Пахать землю тяжело, и механизацию малых агрохозяйств можно только приветствовать: она и облегчает труд владельцев, и дает им возможность аккуратнее обращаться с землей. Но, к сожалению, комплектные к мотоблокам и минитракторам плуги не отличаются высоким качеством и долговечностью, а покупные или такие же, если не хуже, или стоят несоразмерно дорого. Между тем в условиях ЛПХ вполне возможно сделать плуг своими руками: хозяева-частники успешно осваивают самостоятельное изготовление плугов (см. рис.) для минитракторов, тяжелых и легких мотоблоков и сельскохозяйственных лебедок; далеко еще вышла из применения ручная вспашка, напр., под посадку картофеля. Это уже дает 2-5 кратную экономию денег сравнительно с покупкой плуга «с репутацией».

Вспашка земли самодельными плугами

А для вспашки самых малых площадей (дача, приусадебный участок) простой плуг можно сделать хоть из металлолома, см. напр. видео ниже:

Видео: простой плуг из металлолома

Статья далее призвана:

• Дать читателю сведения, позволяющие определить, каким плугом ему лучше всего пахать свою землю – одних только проверенных на практике типов сельскохозяйственных плугов насчитываются десятки;
• Дать ему же информацию, дающую возможность перейти к самостоятельному изучению более обстоятельных источников, и на основе полученных знаний самому себе сконструировать плуг;
• Ат акже, не ныряя глубоко в технические дебри, выбрать прототип для изготовления плуга собственноручно; возможно, из приведенных далее чертежей и описаний.

Ориентироваться будем преим. на изготовление плуга для мотоблока своими руками. Мотоблок – оптимальный для малого ЛПХ тяговый агрегат. Выпускаются мотоблоки на самые разные мощности и тяговое усилие – от сравнимых с Т-40 до прим. 0,5 кВт, что близко к совокупной часовой мощности пары крепких мужчин. Рассматривать будем плуги для культурной вспашки (под посев/посадку агрокультур) и подъема нови на вновь выделенном и осваиваемом участке. Распашка борозд, к примеру, под посадку картофеля, выполняется сельскохозяйственными орудиями другого класса – распашниками (бороздователями).

Примечание: плуги на конной тяге далее не рассматриваются, т.к. бесполезны без сильной обученной и опытной рабочей лошади.

Ребята, учите матчасть (теория)

Это фраза из старого анекдота. Война, советский ас. Летает интуитивно: ручка, педали, газ, прицел, гашетка, краны закрылков и шасси; остальное – дело механиков. Вдруг проверка – он надевает весь свой иконостас с Звездой Героя, его и не мурыжат. Сбили его как-то, попал в плен. Сумел бежать, вернулся к своим. Молодые лейтенанты обступили: «Ну, ну, товарищ майор! Как оно, в плену-то?» Поскреб затылок, помотал башкой: «Ребята, учите матчасть! Ох, и спрашивают!» Земля с неграмотного безалаберного хозяина может спросить не так больно, как гестаповцы, но не менее строго и чувствительно.

Земля и плуг

Историкам и археологам в настоящее время известны только в Старом Свете не менее 6-ти працивилизаций; с американскими наберется до десятка или более. Из них до наших дней дожил только Китай, во многом благодаря уникальным почвам долины Хуанхэ, см, далее. Древний Египет и Шумер оказали решающее влияние на ход истории; остальные или уничтожены, или сами канули в лету. Причина в большинстве случаев – нерациональное землепользование. Последствия – фактически геологических масштабов. Когда-то хлебородная и процветающая согдо-бактрийская культура оставила по себе огромные пространства бедлендов (bad land) – изъеденных эрозией земель, непригодных ни для какого использования.

В исторические времена неудачников того же рода также хватало. Одной из основных причин гибели Древнего Рима исследователи называют, наряду и исчерпанием месторождений золота и хроническим отравлением свинцом из водопроводных труб, деградацию земель. Римляне вообще-то очень внимательно относились к агротехнике. Но в то время тягловых лошадей еще не было. Экономя на корме для волов, тянущих хуже и едящих больше рабочей лошади, римляне пахали вполне окультуренные земли тяжелым кельтским плугом, предназначенным для подъема нови в подсечно-переложном земледелии. Изначальная урожайность итальянских земель хорошо известна до историческим источникам; восстановить ее удалось только в конце XIX в.

История продолжается и поныне. На постсоветском пространстве с площадей, когда-то дававших стабильно по 30-40 ц зерна пшеницы с га, теперь снимают по 14-15, и это считается хорошим урожаем. Согласно официальной статистике США, до 80% тамошних пахотных земель или потеряли продуктивность, или необратимо деградируют; жуткие дозы агрохимии лишь замедляют этот процесс.

В настоящее время признано, что основная причина деградации продуктивных земель – неправильная вспашка и/или применение для нее неподходящих для данной почвы плугов. Плуг должен, попросту говоря, тревожить землю так, чтобы она сама, или при помощи дополнительной обработки, полностью восстановилась в течение сезона вегетации. Основные факторы «тревоги земли» это пустоты, трещины и провалы, не затягивающиеся или не заплывающие в течение сельскохозяйственного года, и зоны анаэробного гниения в перепаханной почве. Остаточные эффекты неправильной основной обработки со временем накапливаются – падает плодородие, начинается поверхностная и глубинная эрозия, сорняки с вредителями и болезнями растений все чаще нападают, несмотря ни на какую ядохимию. Правильная вспашка данной земли подходящим для нее плугом способна остановить этот процесс или отодвинуть его последствия в далекое будущее; неправильная может угробить землю буквально за несколько лет. Современная агротехника предлагает земледельцам широкий выбор плугов для различных видов вспашки самых разнообразных почв; мы займемся теми, которые можно сделать самостоятельно в домашней мастерской.

Виды вспашки

В зависимости от местных условий и свойств грунта применяются различные виды культурной и зяблевой вспашки, в т.ч. старинные традиционные. В Российских ЛПХ землю пашут в основном 5-ю способами, т.е. применяется 5 основных схем запашки.

Основные схемы плужной вспашки земель в условиях РФ

Традиционная вспашка «елочкой» однолемешным (однокорпусным) плугом с неполным оборотом пласта, поз. 1 на рис., верой и правдой служила крестьянам многие тысячелетия. Но уменьшение продуктивных площадей в расчете на одного едока потребовало интенсивного применения агрохимии; в настоящее время продуктивных площадей, включая потребности животноводства и рыбоводства, на Земле осталось что-то ок. 20 соток на человека; в РФ – меньше полугектара. При этом паханая «по-сермяжному» земля оказалась подверженной эрозии, а пустоты под пластами – убежищами для вредителей, патогенов и сорняков. Эрозии в данном случае можно избежать, если есть запаса тяги силового агрегата, а земля не слишком влажная – боронование проводят одновременно с распашкой, см. рис. ниже. Но с резерватами дело хуже – придавливание пахоты вызывает анаэробные процессы, земля задыхается.

Вспашка почвы одновременно с боронованием

Примечание: картинка выше одновременно и нарочно устроенная оптическая иллюзия. Тракторист натянул на спинку сиденья свою футболку и вышел их машины. Получилось – на стальном коне всадник без головы.

Первый выход из положения был найден с началом механизации агрохозяйства: вспашка многокорпусными плугами, поз. 3 на рис. выше. Это оптимизировало пустоты под пластами на аэрацию, но не на гнездилища вредоносных организмов. Однако пласты соседних рядов наваливались друг на друга домиком или образовывали ложбину; первое создавало резерват нежелательной живности; второе очаг эрозии. Специальными приемами вспашки того и другого удавалось избегать, но энерго- и трудоемкость обработки земли со временем стали неудовлетворительны несмотря на увеличение числа корпусов плуга до 20 (!), а деградация почв все равно наблюдалась.

В настоящее время прогрессивным методом вспашки продуктивных земель считается распашка поворотным плугом, (не путайте с оборотным, см. далее), поз. 3 на рис. выше и след. рис.

Вспашка земли поворотным плугом

У поворотного плуга 2 ряда пашущих корпусов, с правым и левым отвалом. При развороте тягового агрегата на проход следующей полосы корпуса (или их ряды) переворачиваются на 180 градусов по оси градили (хребтовой силовой балки плуга). Таким образом отвал пластов почвы на всех полосах/рядах пахоты идет в одну сторону, а гребни пластов и пустоты под ними оказываются одинаковыми. Для пахоты многокорпусным поворотным плугом нужен трактор со специальной гидросистемой – кроме обычных гидроцилиндров еще и шаговый гидромотор на шаг поворота в 180 градусов. Поворотный плуг для мотоблока или минитрактора на 1-2 корпуса (который в данном случае – пара одинаковых обычных корпуса в зеркальном отражении) может поворачиваться вручную.

Примечание: описанными выше способами пашут культурными плугами – обычным, поз. А на рис. справа, или скоростным, поз. Б. Рекомендацию на скоростную вспашку должен дать специалист, но на малых площадях ЛПХ ею лучше вовсе не увлекаться, см. далее.

 

Когда земля вверх ногами

Вспашка с полным оборотом пласта, поз. 4 на рис. выше, проводится преим. по рекомендации специалистов в 2-х случаях: в регионах, подверженных ветровой эрозии, и/или в порядке мероприятий по рекультивации слежавшихся, истощенным интенсивным использованием земель. Показаниями на пахоту с полным оборотом пласта являются:

• Местоположение участка в аридной зоне, т.е. среднегодовая испаряемость должна превышать среднегодовое поступление атмосферных осадков.
• Сухой грунт – если бурение на песок в ваших краях находит верховодку ближе 7 м к поверхности, пахать с полным оборотом пласта нельзя.
• Местность должна быть благополучной по вредителям, фитопатогенам и карантинным сорнякам.
• Годовая инсоляция – не ниже чем в черноземной полосе РФ.
• Мощность плодородного слоя (если он есть) не более максимальной глубины вспашки; как правило до 25 см.
• Дерновина или отсутствует, или слабая разреженная, ко времени вспашки не вегетирующая.
• Подстилающая материнская порода (матёрка) – плотная, мало проницаемая, хорошо и глубоко структурированная, т.е. не подверженная глубинной эрозии.

Однако давать рекомендацию на вспашку с полным оборотом пласта должен только специалист. Пахать таким образом по своему усмотрению, «с кондачка», ни в коем случае не рекомендуется – деградация непригодной для такой обработки почвы может начаться буквально в текущем сезоне. Самое плохое тут – вероятность глубинной водной эрозии грунта (суффозии). Внезапные глубокие провалы грунта на больших площадях в местах, ну никак не подверженных карстовым явлениям (напр. в Новгородской обл.) наблюдаются почти всегда там, где несколько лет тому назад пахали с полным оборотом пласта.

Для возрождения почвы

Корпус плуга с полувинтовым отвалом

На рекультивацию пашут с полным оборотом пласта плугом с полувинтовым (см. рис. справа и далее) или винтовым отвалом. Первый применяется на более-менее связных почвах (не очень рассыпчатых); второй на рыхлых Вспашка на рекультивацию обязательно сопровождается другими мерами того же назначения:

1. Внесением перегноя в смеси с песком, компоста, гуматов.
2. Посевом сидеральных (живое удобрение) азотфиксирующих культур (напр. бобовых).
3. Правильной культивацией почвы в течение сезона вегетации.
4. Ирригацией или дождеванием по площади (не капельным орошением!) компенсирующим разницу испарения и поступления влаги в почву; альтернатива – внесение гидрогеля или цеолитов.
5. Подселением организмов-почвообразователей: дождевых червей и др.

Против выветривания

Антиэрозионная вспашка с полным оборотом пласта (т. наз. гладкая) проводится теми же плугами в зависимости от структуры почвы и с соблюдением тех же начальных условий, плюс тщательное боронование. Из последующих безусловно должны соблюдаться достаточное увлажнение и культивация почвы, но и меры по ее рекультивации не повредят. Противоэрозионная вспашка действенна только от поверхностной эрозии, преим. ветровой, но от глубинной не спасает – малейшая щелка в подверженной ей матёрке может стать очагом суффозии!

Пашем или культивируем?

Гладкая вспашка, но без оборота пласта (безотвальная, поз. 5 на рис. выше) есть фактически культивация почвы в качестве ее основной обработки. Проводится она на почвах плодородных, обладающих большим потенциалом самовосстановления, однако плотных, мало проницаемых и равномерно, но слишком мелко структурированных на большую глубину, напр. аллювиальных. Рекомендацию на безотвальную вспашку также дает только и только специалист, т.к. в этом случае неправильная вспашка почти наверняка вызовет поверхностную водную эрозию и выщелачивание почвы. Последнее чревато и тем, что может вызвать засоление прилежащих участков, отвечать за которое придется владельцу неблагополучного. Пашут безотвальным способом рыхлые пригодные для этого почвы, напр. горный аллювий, безотвальным же плугом (поз. А на рис. ниже), а более плотные (речной аллювий) – подрезным, поз. Б там же.

Безотвальный и подрезной плуги для гладкой вспашки

Особый случай

Известны виды исключительно плодородных, почв, обладающих 100% способностью к самовосстановлению. Как правило, они в сухом состоянии светлые, сильно связные (твердые как камень). Смоченные без обработки, связность теряют, но становятся непроницаемыми (превращаются в липкую грязь). Классический пример – лёссовые почвы Китая. Их паши хоть аммоналом, а им все нипочем. Убийственные для непривычных людей зимние ветра все равно принесут с окрестных гор тончайшую минеральную пыль, насыщенную питательными веществами для растений, и утрамбуют ее в сухую массу (климат-то муссонный) прочности прим. как бетон М150, в которой не заводится ничто вредоносное. Чтобы эта твердь стала благодатным субстратом для растений, ее нужно в самом начале сезона дождей поломать на куски и раздробить их. Что и делает чизельный плуг, см. рис.

Чизельный плуг

От чизельного культиватора он отличается копьевидным (а не стреловидным) ножом, который и есть собственно чизель, и горизонтальным расположением более жестких упругих перьев, встряхивающих надрезанный пласт.

Примечание: чизельное окучивание картофеля широко применяется, т.к. при минимальном отборе почвы из междурядий насыпает на рядки высокую рыхлую гряду, чего картошке и надо. Но непригодную для нее почву чизельная вспашка очень сильно тревожит по всем факторам (см. выше). В пределах РФ больших площадей лёссовидных почв нет, а имеющиеся под ЛПХ не отводятся – слишком ценны для непрофессионального использования. Поэтому, если вам кажется, что вашу землю можно пахать чизелем, обязательно вызовите специалиста для обследования. Влетит это в копеечку, но убытков от убитой земли будет больше.

Как еще можно пахать, но самому не надо

В профессиональной агротехнике достаточно часто применяется дисковая и роторная вспашка. Корпус дискового плуга это тот же диск такого же культиватора (возможно, с широкими зубцами по краю). Геометрия роторного плуга проста технологически (см. рис.), и велик соблазн сделать его самому.

Самодельный роторный плуг

Но – та и другая вспашка ведется на подъем под окультуривание или рекультивацию изначально мертвых либо умирающих земель (болотистых, слежавшихся от эрозии, бросовых). Обычный плодородный слой это структурированное и стратифицированное (слоистое) живое образование. Дисковая и роторная вспашки перемешивают его в однородную массу, и почве не остается ничего, кроме как умирать. Может, и не в этом же году, но пахать в ЛПХ дисками и ротором все равно не надо.

Матчасть в работе

Общие схемы устройства лемешных плугов для малых агрохозяйств даны на рис. ниже. Основные детали однокорпусного плуга для мотоблока (поз. А), кроме пашущего корпуса, можно сделать из профтрубы от 60х60х3 и листовой стали от S(3…4). Регулятором поперечного наклона компенсируют кренящий момент от плуга; регулятором продольного наклона устанавливают оптимальный для данной почвы отвал пласта. Сцепка – жесткая (см. далее), т.е. данный плуг прицепной. Прицепные плуги наименее маневренны, но для легкого мотоблока с однокорпусным плугом это несущественно.

Устройство лемешных плугов для мини сельхозтехники

Минитрактора и тяжелые мотоблоки тянут, при глубине вспашки до 25 см, плуги на 3-4 корпуса (поз. Б), многие из них снабжаются гидроподъемником плуга в транспортировочное положение – это значит, что плуг для минитрактора или тяжелого мотоблока полунавесной, а сцепка с одной степенью свободы (подъем-опускание). Наиболее маневренными навесными плугами на свободной шаровой сцепке снабжаются большие тяговые агрегаты с развитой гидравликой.

С другой стороны, несколько корпусов создают большой кренящий и боковой разворачивающий моменты, а чтобы протянуть их, требуется большое усилие. Поэтому, во-первых, грядиль многокорпусного плуга лишь часть несущей рамы, как правило сварной из швеллера – тонкие стенки металлопрофиля не выдержат изгибающих и крутящих нагрузок. Во-вторых, плуг снабжается полевым колесом – оно катится, опираясь на нетронутый еще грунт, иначе плуг может завалить набок и трактор, или вытолкать его вбок до огреха вспашки. Подробнее о том, как устроен 2-корпусной самодельный плуг для минитрактора, см. видео ниже:

Видео: двухкорпусный плуг для мини-трактора

Еще колесо?

Плугом на тяге от сельхозлебедки или ручным трудно вести борозду – сцепка с обоих случаях гибкая, а тяговый агрегат слабосильный и/или далеко отстоит. Качественно вспахать хотя бы полгектара плугом с одним лишь полевым колесом для обычного человека непосильный труд. Его можно облегчить, снабдив плуг еще и бороздовым колесом большего, чем полевое, диаметра (поз. А на рис. Разность радиусов бороздового и полевого колес равна глубине вспашки с учетом наклона кронштейна бороздового колеса, см. далее. Таким плугом трудно провести только первую борозду, а затем бороздовое колесо не дает ему вывернуться вбок. У легких мотоблоков умельцы также нередко заменяют одно из колес полевым, это существенно сокращает расход топлива на вспашку и ускоряет ее. В таком случае полевое колесо обязательно нужно делать с грунтозацепами (поз. Б), т.к. основное тяговое усилие в данном случае придется на него; оставшееся «родное» колесо будет бороздовым.

Плуг на лебедочной тяге с полевым и бороздовым колесами и легкий мотоблок в полевым полесом

Дополнительное снаряжение

Плугом, снаряженным только пашущим корпусом (корпусами) все описанные выше виды вспашки не сделаешь. В зависимости от наличной потребности в обработке земли плуг снаряжается дополнительными рабочими органами.

Дополнительное снаряжение лемешных плугов

Виды дополнительного снаряжения лемешного плуга и его установочные размеры в мм показаны на рис:

1. 

   Предплужник лемешного плуга

   Предплужник – небольшой упрощенный пашущий корпус (см. рис. справа), взрезающий дерновину. Существенно уменьшает потребное тяговое усилие (а также расход топлива и ресурса тягового агрегата) при подъеме нови;

2. Дисковый нож – помогает предплужнику на целине типчаково-ковыльного типа и многолетних залежных землях, где верхний слой дерновины почти что войлок из прочных поверхностных корней;
3. Почвоуглубитель – на пригодных для увеличения мощности плодородного слоя землях создает аэрируемый и увлажняемый надрез, в котором охотно поселяются организмы-почвобразователи – вверху их кишит, конкуренция огромная.

Почвоуглубитель для мини сельхозтехники

Последний пункт нуждается в пояснениях. Первое, критерии пригодности почвы под наращивание гумусового слоя такие же, как для вспашки с полным оборотом пласта на рекультивацию (см. выше), и точно так же проводится только по рекомендации специалиста; такой же нужен и корпус(а) плуга. Второе, мотоблок и мини-трактор скорее всего не потянут полностью снаряженный плуг с почвоуглубителем. Поэтому почвоуглубители для мини сельхозтехники продаются отдельно (см. рис. справа), навешиваются на грядиль взамен пашущего корпуса, а запашка под наращивание гумуса проводится в 2 приема. Третье – в обычных для ЛПХ условиях нет нужды покупать недешевое дополнительное снаряжение плуга. Предплужники и почвоуглубители имеет полный смысл взять в аренду или выпросить взаймы в каком-то большом агропредприятии: они для большой и мини сельхозтехники одинаковы – земля-то одна и та же.

Примечание: установочные размеры органов снаряжения плуга нужно выдерживать по возможности точно, а крепить их надежно. Этот процесс называется настройкой плуга. Процедуры настройки лемешных плугов по сути одинаковы. О настройке плуга типа МТЗ (см. далее) можно посмотреть видео ниже.

Видео: настройка плуга МТЗ

а что делать, если плуг для мотоблока не держит глубину вспашки:

С предплужником или без?

Пахать с предплужником гораздо легче и обычную огородную землю. Но нужно учесть, что вспашка с предплужником оставляет под отвернутыми пластами большие пустоты, см. рис.

Вспашка почвы с предплужником и без него

На подъеме нови они полезны – ускоряют окультуривание почвы. Но в налаженных ЛПХ земля всегда не вполне благополучна и по эрозии, и по вредным организмам. Вспашка с предплужником ее сильно растревожит, и возможна вспышка того и/или другого. Поэтому пахать окультуренную землю с предплужниками нежелательно.

Пашущий корпус

Корпус лемешного плуга его основной рабочий орган, определяющий качество вспашки. Поэтому к его выбору для своего плуга на своей земле нужно отнестись со всей ответственностью. Устройство корпуса плуга в полном комплекте показано на рис.; для вспашки земли определенного типа пригодным для нее способом строение корпуса может быть упрощено.

Устройство корпуса лемешного плуга

Лемех, долото и передняя часть отвала (иногда говорят – нагрудник) наиболее подвержены износу и поэтому выполняются из стали, по свойствам подобной инструментальной. Углосним обычно делают сменным, т.к. с его помощью можно подгонять оптимальное для данной почвы конечное значение одного из рабочих углов, см. далее. Перо отвала довершает укладку пласта на полный оборот, если так нужно; назначение остальных частей, будем полагать, понятно без объяснений. Применять лемех с долотом в ЛПХ чаще всего нужды нет, и вместо него ставят долотообразный лемех (на врезке) с выступом-ножом, подрезающим почву. Это тем более имеет смысл, если хозяину трудно доступны кузнечные работы, см. далее. Для не интенсивного использования на даче или приусадебном участке корпус лемешного плуга можно также сделать из подручных материалов, см. ролик:

Видео: корпус для плуга из металлолома

Примечание: нож и кронштейн корпуса плуга в просторечии частенько называют лапами. По стандартной технической терминологии то и другое все-таки нож и лапа, но в обыденном разговоре «лапа» и «лапа» может быть удобнее. Автор слыхал однажды, как колхозный кузнец сказал подсобнику – только-только ушедшему в завяз тертому вору с многолетним тюремным стажем – «Ну, идем, будем ножи оттягивать (см. далее)». Тот, конечно, быстро понял, что тут ему не зона; несообразительные зеки не выживают. Но на его рожу в первый момент от услышанного стоило посмотреть.

Как пашет плуг

Позади корпуса плуга устанавливаются (на рис. выше не видны) полевая доска – горизонтальная планка, удерживающая плуг от зарывания – и упор, поддерживающий отвал под напором переворачиваемой земли. Это простые не особо ответственные детали; что они такое, посмотрим далее. Остальные части все вместе – сложное устройство, все компоненты которого должны работать взаимосогласованно. Возможности доводки корпуса плуга по его изготовлении и оперативной регулировки ничтожны, так что придется опять несколько углубиться в теорию.

Ввиду большого эксплуатационного износа и сопротивления обрабатываемого материала за основу режущих органов плуга берется простой клин: режущие поверхности вогнутого профиля моментально выкрошатся, а выпуклого потребуют непомерно большой тяги. Вспашку земли плугом можно представить в виде действия 3-х клиньев с углами при вершинах ?, ? и ? (альфа-, бета- и гамма-клиньев); их действие понятно по поз. 1-3 рис.

Принцип работы лемешного плуга

Все три клина можно свести в неравнобокую пирамиду, поз. 4, но такой плуг будет очень сильно тревожить почву, т.к. для разных фаз подрезания и оборота пласта оптимальные значения углов сильно разнятся. В плуге, отворачивающем пласт плавно, не тревожа землю, значения углов по его рабочей поверхности меняются также плавно по определенным законам, поз. 5. Уравнения, описывающие эти законы, как говорят математики, аналитического решения не имеют, т.е. невозможно вывести какую-то общую формулу(ы) для построения рабочей поверхности плуга; при проектировании конкретного плуга под конкретную почву уравнения решаются численными методами или. Прежде, когда не было компьютеров достаточной для этого мощности, те же уравнения аппроксимировались (заменялись) аналитическими функциями, дающими удовлетворительную начальную точность, а потом опытные образцы плугов доводились на испытаниях.

Примечание: при разработке плуга в расчет берутся также внешние характеристики тягового агрегата. Их влияние сильнее сказывается на малых мощностях и больших скоростях вспашки, поэтому фирменные плуги для разных мотоблоков и минитракторов могут оказаться не взаимозаменяемыми. Однако это более маркетинговый ход, т.к. придумать плуг, хорошо работающий с любым мотоблоком все-таки возможно, см. далее.

Отвал

В пределах лемеха, ввиду технологической трудности его профилирования и малой ширины, значения углов задают постоянными. В этом отношении наиболее ответственная часть плуга – его отвал. Рабочая поверхность отвала должна быть плавной и также плавно сопрягаться с лемехом. Изломы на их протяжении сильно тревожат почву как надломами пластов земли, так и «пляской» самого плуга – землица-то не масло.

Технологически доступны для изготовления в домашних условиях т. наз. радиусные отвалы одинарной кривизны, являющиеся частью цилиндрической поверхности. По такому принципу построены отвалы, без преувеличения легендарных, плугов типа МТЗ; они широко используются во всем мире и в больших количествах идут на экспорт. Механические характеристики плугов МТЗ оптимальны для обычных почв ЛПХ и маломощных тяговых агрегатов.

Нужных результатов конструкторам МТЗ удалось добиться, повернув развертку отвала на 20 градусов по часовой стрелке относительно образующей цилиндра диаметром 600 мм, т.е. радиус кривизны такого отвала 300 мм; его изменение в небольших пределах практически не влияет на свойства плуга. При формировании отвала на листогибе заготовку пускают на вальцы под соотв. углом (поз. 1 на рис.), а при вырезании из трубы ее выкройку точно так же поворачивают. Чертеж развертки отвала плуга типа МТЗ на пешую скорость вспашки дан на поз. 3; в ней всего один криволинейный срез, остальное можно вырезать болгаркой.

Способы изготовления и чертеж развертки отвала плуга типа МТЗ

Отвал из баллона?

Отвал плуга из газового баллона

Толщина металла на заготовку отвала плуга должна быть от 3 мм. Подходящий диаметр и почти такую толщину стенок имеют бытовые газовые баллоны, см. рис. справа. Однако сталь баллона должна держать давление без вероятности внезапного разрушения, но ее стойкость к абразивному действию земли не нормируется. На даче или приусадебном участке плуг из баллона, возможно, прослужит достаточно, но ежегодно дважды пахать им длительный срок более-менее значительные площади вряд ли получится.

Примечание: как сделать своими руками несложный плуг для мотоблока, см. видео ниже:

Видео: простой плуг для мотоблока

А нельзя ли побыстрее?

Площади более 0,5-1 га хочется уже и распахать поскорее, и топливо на этом сэкономить. В таком случае придется делать плуг с отвалом двойной кривизны, гораздо более трудоемким.

Чертежи плуга с отвалом двойной кривизны для ускоренной вспашки мотоблоком см. на рис.:

Чертежи плуга к мотоблоку для ускоренной вспашки

Полевая доска 5 – отрезок стального уголка от 40х40х2. Один из способов сделать отвал этого плуга, не имея достаточно мощного листогибного стана – сварить из полос по деревянному шаблону. Чтобы дерево не сгорело при сварке, варят вначале минимальным током короткими прихватами, а проваривают заготовку полностью уже сняв с шаблона. Проваривать нужно постепенно, тоже прихватами, непрерывно контролируя тем же шаблоном кривизну – понятно ведь, что иначе заготовку сильно поведет.

Лемех

Лемех вторая по важность часть плуга. Основные требования к нему долговечность и способность держать заданную конфигурацию по мере износа, т.к. восстановление лемеха задача довольно трудоемкая и требующая кузнечного оборудования. Дополнительное важное – лемех должен нормально работать в составе плуга с любым отвалом.

Виды лемехов плугов показаны на рис; все они работают как клин ??. В плугах для ЛПХ применяются преим. трапециевидные и долотообразные лемехи: первый только для культурной вспашки; второй также и для подъема нови. Зубчатый лемех ставят на распашку почв, засоренных корнями деревьев и кустов; лемех с выдвижным долотом – каменистых. Магазин лемеха – запас металла, который кузнечными способами оттягивается на изношенное лезвие при восстановлении лемеха.

Виды лемехов для плугов

Чертежи трапециевидного и долотообразного лемехов для плуга даны на  рис. ниже:

Чертежи цельных и составного лемехов плуга

В домашних условиях проще будет сделать составной лемех (чертежи справа на рис.) с лезвием из полоски инструментальной стали. Он работает по принципу резца грызуна: стачиваясь, держит угол заточки. Вначале такой лемех похож на долотообразный, что полезно при распашке вновь выделенного участка. По мере износа составной лемех все больше превращается в трапециевидный и на обычной огородной земле служит несколько лет, пока выпуклость переднего конца не превратится в зализ. Тогда вставка из твердой стали заменяется, а основу можно оттянуть до нужной конфигурации, пользуясь самодельным горном или муфельной печью. Вариант скрепления лемеха с отвалом плуга показан на след. рис.:

Крепление лемеха к отвалу плуга

Подробнее о реставрации лемеха плуга в домашних условиях можно посмотреть видео:

Видео: реставрация лемеха для плуга

О «сверхскоростных» плугах

Теоретически максимальная скорость механической обработки земли, не ухудшающая сразу же ее качества составляет 20-24 км/ч. Но в большой агротехнике увлечение скоростными и сверхскоростными плугами давно прошло: быстроходного плуга, тревожащего почву 100% обратимо, создать так и не удалось. Однако любители не прекращают попыток сделать скоростной плуг: увеличение скорости вспашки резко сокращает износ тягового агрегата и расход топлива. В последнее время в этой сфере наблюдается повышенный интерес к плугу Зыкова.

Особенности конструкции плуга Зыкова

Опыта его многолетней эксплуатации или результатов полноценных полевых испытаний нет. Вполне вероятно, что автор разработал свою конструкцию самостоятельно, но что-то она все же напоминает. Заваленная грудка и развитое крыло отвала говорят о том, что это плуг скоростной, а низкий отвал – что сверхскоростной, поз. 1 на рис. Т.е., отброс поднятого пласта частично динамический, за счет инерции движущейся массы земли. Ситуация еще более проясняется при внимательном осмотре плуга, поз. 2-4. Топоровидный лемех лежит чуть ли плашмя. Его далеко выдвинутый носок фактически тот же чизель из клиньев ??, переходящий в чистый клин ?, соединенный с клином ? отвала с заметным изломом (поз. 4); тут и возникает толчок, отбрасывающий пласт от плуга. Все это сильно уменьшает потребное тяговое усилие, но пашет этот плуг фактически в 3 фазы как простая ??? пирамида, см. выше.

Плуги подобного принципа действия проектировались в СССР в конце 50-х по инициативе небезызвестного Трофима Лысенко. С ними связана полулегендарная история, которую ветераны сельхозмашиностроения рассказывали примерно так.

Лишившись своего покровителя Сталина, Трофим усиленно интриговал, стараясь втереться в полное доверие к новому правителю. Девизом Хрущева было «Догнать и перегнать!»; Америку, разумеется. Плуг, пашущий быстрее американских – это непременно должно сработать. О своем фиаско с ветвистой пшеницей и других, не таких громких, изворотливый и пронырливый болван с душой палача-подхалима не думал, да и не способен он был к этому.

Примечание: выдержки из пресс-конференции Хрущева во время визита в США: «Когда в Советском Союзе будет коммунизм?» – «Когда мы обгоним Америку по всем показателям» – «Вы надеетесь на успех?» – «По стали и цементу мы вас уже обогнали» – «Сколько костюмов будет у советского рабочего при коммунизме?» – «Три».

Был ли Никита Чудотворец записным дурнем, гением под личиной шута горохового или самой обыкновенной посредственностью, волной случая вознесенной на вершину власти, здесь дело пятое. Но как бывший колхозник, в земледелии он толк знал. Увидев на испытаниях, как ворочают землю «суперплуги», он наорал черным матом на всех и приказал немедленно свернуть все работы по этой «…» Трофима же отправил в опалу, но участи своих жертв тот избежал – ему даже оставили институт, в котором он, созерцая, как уходят сотрудники и пустеют лаборатории, отбыл назначенный ему остаточный срок жизни.

Плуг Зыкова запатентовал и производится на Украине, на экспорт не идет. Что касается РФ, то тут наверняка приляпана и какая-то там политика. Но и на Западе специалистам известны трофимовские «разлетайки»: их там изучают в вузах соотв. профиля. В качестве примеров, как не надо строить плуги.

Сцепка

Следующий по важности узел прицепного плуга – сцепное устройство с тяговым агрегатом. Уже полунавесной плуг гораздо менее чувствителен в этом отношении, т.к. гидроподъемник позволяет оперативно устанавливать глубину вспашки. Но прицепной плуг должен сцепляться с тягачом как влитой, т.к., если пашущий корпус пойдет волной, земля будет сильно растревожена по всем указанным в начале факторам.

Схема жесткой сцепки лемешного плуга с мотоблоком/мини трактором показана слева на рис. Справа там же – варианты конструкции устройства установки глубины вспашки; оно должно быть не менее жестким и надежным, чем сцепка.

Схема сцепки плуга с мотоблоком

Конструкция сцепного узла в сборе показана слева на след. рис; детально – там же справа. Все плоские детали из стали толщиной от 6 мм (стойка корпуса – от 12 мм). Круглые – из прутка диаметром от 12 мм; винт и рукоять регулятора наклона – от 16 мм.

Конструкция сцепки плуга с мотоблоком

Лебедочные проблемы

Лебедочный и ручной плуг должны быть возможно более простыми конструктивно и легкими, чтобы как можно меньше усилий тратилось на передвижение самого плуга. Важнейшие задачи их конструирования – установка глубины вспашки и компенсация стремления плуга уйти вбок или завалиться набок, т.к. малый вес самой конструкции здесь не помощник. Существенно и то, что, если плуг застрянет и встанет (что отнюдь не исключено, т.к. тягло слабое), то сдернуть его с места или выдернуть и продолжить проход, не испортив борозды, невозможно.

Надежно, но не вполне удобно, эти задачи решены в конструкции известного лебедочного плуга «Перышко», см. рис: глубина вспашки задается сменой пашущего корпуса или установкой колес других диаметров. Точка крепления тягового троса расположена асимметрично относительно продольной оси грядиля; ее положение подобрано для культурных почв средней полосы РФ. Дополнительно стремление плуга уйти вбок компенсирует разнос осей колес по ходу плуга.

Чертежи лебедочного плуга Перышко

Почвы везде все же различны, но держать набор колес на разные глубины вспашки это еще полбеды. Хуже то, что и в пределах одного участка плотность и связность почвы могут заметно различаться; на таких «Перышко» с приводом от лебедки менее чем на 2-3 кВт встанет. На слабую электрическую лебедку с однофазным питанием от бытовой розетки, или ручную, рассчитан плуг на поз. 1 рис. В нем нужная асимметрия тяги грубо задается осями колес разной длины, а точно устанавливается перемещением и фиксацией хомута тягового троса. Но если его фиксатор ослабнет и хомут сползет, встанет с корпусом в земле и этот плуг.

Чертежи плугов на лебедочной тяге

У автора конструкции на поз. 2 оказался в распоряжении грядиль от «настоящей большой» сельхозтехники, что и решило проблему. Глубина вспашки задается поворотом кронштейна (стойки на чертеже) бороздного колеса, а оси обоих колес выдвижные, что дает возможность оперативно и точно выставлять асимметрию тяги. В предыдущих конструкциях такое решение невозможно: деформация грядилей из водопроводной или профтрубы при рывке тяги может быть обратимой и незаметной на глаз, но достаточной, чтобы плуг застрял.

На ручной тяге

Культурная, а тем более зяблевая вспашка и подъем нови парой работников с ручным плугом вряд ли возможны, даже если оба прямые потомки Евпатия Коловрата. Ручной плуг в ЛПХ используется преим. как распашник (бороздовик) по земле, уже прошедшей основную обработку.

Положительное свойство ручной вспашки – оперативная очень чуткая регулировка глубины обработки и точная компенсация асимметрии тяги без задержки; лебедочному тросу может потребоваться несколько секунд, чтобы отозваться на рывок плуга, который за это время застрянет. Поэтому в качестве ручного парного плуга пригоден практически любой культиватор на ручной тяге, напр. такой, чертежи которого даны на рис. Его доработка не требуется, достаточно вместо культивирующего корпуса поставить пашущий на глубину до 150-160 мм.

Чертежи ручного культиватора, пригодного для распашки борозд

Вместо заключения

Что ж, завершим сей опус взамен отвлеченных сентенций и в общем бесполезных пожеланий по-деловому: на рис. – чертеж рукоятей для ручного плуга, повторяющих рукоятки крестьянской сохи. Эргономичность которых проверена многовековым опытом.

Чертеж рукоятей для ручного плуга

Содержание

1. Выбираем прототип
2. Мотор или сами?
3. Дисковый
4. Плужный
5. Полностью на самотяге
6. В заключение
> Обсуждение

Окучивание сельскохозяйственных культур позволяет успешнее сохранять плодородие почвы, повышает урожайность и декоративные качества растений, снижает расходы на пестициды и полив. Получить хороший урожай ряда культур, особенно картофеля, без окучивания невозможно. Особенно эффективно окучивание в личных подсобных хозяйствах и товарных небольшого размера, почва в которых как правило истощена, а используется интенсивно. Однако окучивать рядки тяпкой (мотыгой) чрезвычайно утомительная работа, а стоимость готовых окучников, ручных и для мотоблоков, откровенно не радует. Мы живем в постиндустриальном обществе (потребительском, неолиберальном, толерантном – это все одна вода на киселе), один из основных принципов организации которого – чем нужнее вещь, тем большая на ее цену дается неоправданная «накрутка». Базовое изделие предлагается по сниженной цене, но уж на принадлежности к нему, без которых «база» просто дорогая игрушка, «наворот» кладется от души. К примеру, плуг часто идет в комплекте с мотоблоком, но не весьма стойкий; так что и к этой теме вскорости придется обратиться. Но вот второе по нужности навесное орудие – окучник – нужно уже покупать отдельно, и явно непропорционально дорого себестоимости изделия. Выход тем не менее есть: нужно сделать окучник своими руками. В домашних условиях, имея ручной слесарный инструмент, обычный электрический (дрель, болгарка), верстак и возможность воспользоваться сварочным аппаратом, это вполне возможно.

Самодельные окучники: ручные и для мотоблока

Выбираем прототип

Окучивание в общем разновидность культивации почвы и проводится чаще всего обычным культиватором со сменными рабочими органами. Исключение – окучивание картофеля. Чтобы картошка образовала побольше крупных питательных клубней, ее рядки делают широкими (0,5-0,6 м), а кусты окучивают высоко. Поэтому окучник для картофеля – специализированное навесное орудие. Другой специфический случай – окучивание культур, выращиваемых на узких грядках. Специализированные культиваторы для узких рядков существуют, но в ЛПХ почти всегда можно обойтись обычным культиватором с небольшими доработками, см. напр. подборку видео:

Активный или пассивный?

В большой агротехнике часто работают активными окучниками, рабочие органы которых приводятся во вращение от вала отбора мощности тягового агрегата. Мотоблоки и минитрактора для ЛПХ и малых ферм есть в продаже, но на практике оказывается, что производительность и качество работы активный окучник для них увеличивает незначительно, но существенно возрастают его стоимость и расход топлива, а ресурс мотора вырабатывается быстрее.

Причина – двигатель. Мини-картошки или помидоров нет и не будет – нам нужны съедобные. Переворачивать земли на метр рядка мини-окучник должен столько же, сколько и большой; столько же для этого нужно и энергии. Отобрать 10 кВт на 5-корпусный окучник от дизеля в 100 кВт не проблема, но отдать 2 кВт на однокорпусный движку в 6-10 кВт будет уже на пределе возможностей.

Есть еще одно существенное обстоятельство. Тракторные дизели особой конструкции, хотя на глаз это заметно только специалисту-моторостроителю. Их литровая мощность невелика, но сами движки очень приемистые, с мягкой внешней характеристикой, поэтому отбор мощности на навесной агрегат мало влияет на удельный расход топлива в г/кВт*час. Поставить такой же мотор на мотоблок сложно уже потому, что нужные рабочие характеристики получаются только при достаточно большом литраже двигателя. Но даже если эту препону удастся преодолеть, мотор все равно получится слишком дорогим, тяжелым и громоздким.

Большие агрохозяйства потребляют топливо тоннами; ЛПХ и малые фермы – литрами. Но движок мотоблока и здесь должен держать равномерное тяговое усилие, сам приноравливаясь к неоднородностям почвы, т.к. огрехи обработки недопустимы в любом случае. Поэтому на мини – сельхозтехнику ставят моторы, карбюраторные или с впрыском топлива, заведомо прожорливые и рассчитанные на скорость передвижения агрегата, прим. равную скорости пешего хождения. Таким образом удается минимизировать расходы на механизацию в целом, но вот нужной для «безболезненного» отбора мощности внешней характеристики двигателя уже не получается: движок надрывается, сжигая непомерно много топлива и себя самого. Поэтому далее мы ограничимся рассмотрением только пассивных окучников (без передачи мощности непосредственно на рабочий орган), как можно меньше нагружающих источник тягового усилия.

Мотор или сами?

Окучивание может проводиться в пол-ряда (вверху справа на рис. в начале), когда каждая грядка заворачивается землей в 2 прохода, и сразу в ряд (внизу слева там же). Окучивание в 2 прохода по пол-ряда полезно лишь для отдельных культур, выращиваемых на тонком плодородном слое в условиях недостаточного увлажнения: провал на гребне призмы отвала служит улавливателем влаги. Эффективное окучивание картофеля ведется только сразу в ряд.

Ручное окучивание одним работником возможно только в пол-ряда на легких, рыхлых, слабо увлажненных почвах, на ширину до 30-35 см. Уже для окучивания картошки на обычной огородной земле без механической тяги нужны как минимум двое (поз. 1 на рис. ниже): передний создает собственно тягу, а задний держит борозду и глубину обработки. Прекрасное упражнение для феминисток, желающих показать себя ничем не хуже гнусных самцов-домогателей. Но либерально-толерантные дамочки предпочитают общественные акции, в интернете или натурой. Может быть, потому, что там не надо производить полезной работы? А за бесполезную можно выторговать оплату побольше, т.к. 100% достоверные критерии оценки непродуктивного труда невозможны в принципе. Но вернемся в тему.

Возможности ручного и механизированного окучивания в зависимости от источника тяги

Наличие в распоряжении мотоблока мощностью от 0,5-1 кВт даст возможность проводить окучивание картофеля в ряд, поз. 2 на рис. Мотоблок Нева и т.п. потянет 2-корпусный окучник на ширину обработки до 0,8 м, поз. 3, по схеме 0,5 ряда + 1 ряд + 0,5 ряда. На любой мини-трактор можно навешивать 3-корпусный окучник того же типа (поз. 4), на обработку 0,5 + 1 + 1 + 0,5, или 2-корпусный для обработки 1 + 1. Производительность труда при этом возрастает, в расчете на 1 проход, в 2-3 раза по сравнению с окучиванием в ряд, но затраты на приобретение спецтехники растут в разы. Поэтому далее мы сосредоточимся на том, как сделать окучник для мотоблока своими руками, с возможностью использования его же «самотягом», и как изготовить ручной окучник для малых площадей, прим. до 20 соток.

Примечание: хотя навесные орудия для мини-тракторов вообще-то тема не этой статьи (мини спецтехнику приобретают грамотные уже разжившиеся хозяева), но, вдруг вам трактор достался нежданно-негаданно, ниже даем видео, как самому сделать 3-рядный окучник для мини-трактора:

И о результатах его испытаний:

Диск или лемех?

В большой агротехнике применяется не менее 10 типов окучников. Патентов на данный вид навесных орудий для обработки земли известно сотни, и все прибавляется. Но, учитывая возможности домашних технологий и требование работы также на мускульной тяге человека, выбор прототипа оказывается невелик: это окучник или плужный общего назначения, или дисковый для картофеля. Подробнее о том и другом см. далее, а пока посмотрим, в каких условиях какой их них лучше подойдет. Определяющее из них – гранулометрический состав и физические свойства почвы. Если ваш участок на рыхлой не липкой песчаной или супесчаной земле (что, как известно, лучше всего для картошки), то можно, не мудрствуя лукаво, соорудить ручной мини-окучник для легких почв, работать с которым возможно в одиночку, см. напр. видео:

или ручной окучник для легких почв, тянуть который, возможно, придется вдвоем:

Во всех прочих случаях придется учесть особенности орудий предварительно избранных типов. Для плужного окучника они таковы:

• Требуемое тяговое усилие относительно слабо зависит от типа почвы – два средне развитых человека тянут однокорпусный плужный окучник с корпусом типа 2 (см. далее) по средне увлажненному чернозему, но достаточно велико – в одиночку это орудие не потянешь.
• Второй работник, ведущий борозду, должен быть достаточно опытен, иначе лемех орудия может «нырнуть» и застрять в земле или уйти в сторону и дать огрех.
• Плужный окучник многофункционален, т.к. на его раму можно устанавливать разнообразные рабочие органы, см. рис..
  

  Сменные рабочие органы плужного окучника

• Максимальный захват одного корпуса (лемеха) не превышает 400-450 мм.
• Для окучивания картофеля на легких рыхлых почвах плужный окучник мало пригоден – поднятый грунт осыпается. Призма отвала получается высотой менее 250 мм и с ложбиной по гребню, в то время как отвал на картошку нужен высотой 300-350 мм и с острым гребнем.
• Высокое окучивание в 2 полуряда (в 2 прохода по каждому междурядью) невозможно – лемех рвет корни растений.
• Наткнувшись на камень, толстый корень и т.п., плужный окучник цепляется за него и застревает.
• На тяге от сельхозлебедки с приводом от ДВС по неоднородному грунту огрехи обработки неизбежны.
• Технологически плужный окучник может быть выполнен полностью в домашних условиях.

Дисковый окучник имеет след. особенности:

1. Требования к квалификации работника минимальны: правильно настроенный дисковый окучник (см. далее) заданные параметры обработки держит автоматически.
2. На легких сыпучих грунтах тяговое усилие требуется меньшее, чем для плужного.
3. На грунтах средней и большей тяжести ситуация обратная.
4. По илистому, тяжелому аллювиальному и т.п. липкому грунту дисковый окучник не протянет и трактор – мотор заглохнет, сцепка порвется или орудие поломается.
5. На оптимальных для картофеля грунтах высокое окучивание сразу в полный ряд с острым гребнем призмы возможно вручную.
6. Ширина захвата однорядного дискового окучника до 630-650 мм.
7. Высокое окучивание в 2 полуряда возможно: диски, идущие вплотную к корневому кому, или прокатываются по корням, или повреждают их неощутимо для растений.
8. Наткнувшись на препятствие, рабочие органы прокатываются по нему. Небольшой огрех при этом возможен, но вынужденного перерыва в работе не возникает.
9. На тяге лебедкой, с ДВС или электрической, работает так же хорошо, как на прямой тяге.
10. Для изготовления нужны покупные или точеные на заказ узлы, см. далее.

Наконец, нужно учесть и то обстоятельство, что картофель – отличная страховая культура в хозяйстве любого направления. Картошку нельзя назвать рекордсменом по рентабельности, но спрос на «второй хлеб» стабилен, а лежкость картофельных клубней дает возможность реализовать урожай с наибольшей возможной прибылью. Поэтому под картошку в комплексных агрохозяйствах отводится значительная доля общей площади. Какая именно, это уж вопрос экономики в привязке к конкретным местным условиям, но первым делом имеет смысл изготовить дисковый окучник. Исключение – случай, если ваш участок на земле тяжести выше средней, а механической тягой вы еще не обзавелись.

Дисковый

Устройство дискового окучника для картофеля показано на рис. ниже; его рабочие органы на ходу вращаются под действием трения о грунт. Однако при самостоятельном изготовлении для небольшого частного хозяйства этот агрегат можно существенно упростить, задав вертикальный угол наклона (по-автомобилистски – развал дисков) фиксированным в 30 градусов при угле атаки (отрицательном схождении) 0 градусов, либо же оставив диски вертикальными. В первом случае при настройке окучника на нужный угол атаки будет несколько меняться и наклон дисков, но при проходе пешей скоростью это несущественно и даже удобно: настройка орудия осуществляется одним поворотом дисков.

Устройство дискового окучника для картофеля

Дело здесь в скорости обработки. Максимально возможная, не убивающая постепенно плодородие почвы, теоретически составляет 20-26 км/ч. Ускорение перемещения орудия дает двойную экономию топлива: за счет оптимизации режима работы ДВС тягового агрегата и уменьшения времени обработки поля данной площади. Учитывая, что нефти, пригодной на дизтопливо, на Земле осталось, по самых оптимистическим прогнозам, лет на 50-60, а сельхозтехника потребляет до 20% производимых в мире тяжелых моторных топлив, это вопрос жизненной важности, над которым бьются коллективы специалистов высочайшей квалификации.

Примечание: светлая малосернистая сланцевая нефть пригодна на бензин для легковушек (которые уже начинают заменяться электромобилями), но дизтоплива, авиакеросина и мазута для судовых силовых установок из нее не получишь. Практически все известные запасы тяжелых нефтей сосредоточены (в порядке убывания) в Саудовской Аравии, России и Иране; в США и Венесуэле месторождения темной нефти практически выработаны. Причем их величина в РФ точно не известна – российские специалисты на прямые вопросы отделываются общими замечаниями что, мол, много потенциально нефтеносных площадей еще толком не разведано. Почему отмалчиваются, вполне понятно, это же сведения величайшей стратегической важности, большей, чем ядерно-лазерно-стелс-гиперзвуковые секреты все вместе.

«Настоящий» дисковый культиватор, показанный на рис. выше, настраивается на максимально возможную на данной почве скорость перемещения. Но в ЛПХ или на малой ферме в общем все равно, уйдет на окучивание, скажем, 2 или 2,5 л малооктанового бензина и затянется обработка на 1 час 30 или 40 мин, зато сделать окучник будет гораздо проще.

Чертежи дискового окучника для картофеля, предназначенного под механическую и ручную тягу, даны на рис.:

Чертежи дискового окучника для картофеля под мотоблок и ручную тягу

Это старая, хорошо проверенная еще советская любительская конструкция, фрагменты которой, разбросанные по просторам рунета, здесь сведены воедино. Ее отличительная особенность – наличие скребков, счищающих с дисков налипшую землю. При ручной обработке это намного уменьшает тяговое усилие, а при механизированной расход топлива. раскладка по поз. на рис. такова:

1. Общий вид, разметка регулировочных отверстий на грабельнике (ударение на первое «е»), скребок, прямой кронштейн (под наклон дисков 0 градусов на обычной огородной земле;
2. Размеры диска и схемы настройки дисков (см. также ниже);
3. Угловой кронштейн диска для работы на песках и супесях;
4. Размеры грабельника.

На поз. 2а показана настройка дисков для окучивания в один полный ряд (см. внизу слева на рис. выше.) с тягой преим. от мотоблока или лебедки. На поз. 2б – настройка дисков преим. на ручное окучивание в 2 полуряда за проход, вверху справа на рис. в начале. Подробнее о настройке дискового окучника см. видеоЖ

Где надо доработать

Слабыми местами описанной конструкции на сегодняшний день являются:

• самые диски – они должны быть выполнены из вязкой углеродистой стали;
• скребок – материал тот же, но гнуть в домашних условиях его нельзя: пройдет термооотпуск, и скребок будет сам гнуться, а не чистить;
• ступица диска – работает в тяжелейших условиях.

Диск

Авторы оригинальной конструкции рекомендовали диски и скребки взять от сельхозтехники. Им-то легко было так советовать – тогда то и другое валялось под ногами на любом колхозном/совхозном хоздворе. Увы, теперь не те времена. Хотя, конечно, не увы – к чему привело тогдашнее, все мы испытали на своей шкуре. Сейчас, конечно, купить диски для окучника не проблема. Проблемы появляются потом – с качеством материала и ступицей, см. далее. С ценой тоже – заведомо качественный диск для окучника к мотоблоку стоит с пол всего нового навесного агрегата, а то и более. Так что надо изыскивать способы сделать хороший стойкий диск для окучника своими руками.

Профиль диска прост: это сферический сегмент. Стрела его прогиба (расстояние от основания до полюса) для работы с пешей скоростью должна быть ок. 6% от диаметра. Можно вдвое больше, тогда на легких сыпучих почвах призма отвала сформируется лучше, но тяговое усилие возрастет.

Профиль самодельного диска для окучника и его размеры показаны на рис.:

Размеры и профиль диска для окучника

Материал – вязкая углеродистая сталь не хуже Ст44. Толщина диска (не путайте со стрелой прогиба) 2-4 мм; чем лучше сталь, тем тоньше может быть диск и тем легче будет тянуть окучник (или меньше бензина сожрет движок мотоблока). С той же целью режущий клин заострен изнутри на 3-5 градусов; это можно сделать цилиндрической абразивной шарошкой, заправленной в электродрель.

А где ее взять?

Да сталь эту не хуже Ст44. Днища бытовых газовых баллонов и верхушки бойлеров не годятся. Они-то вязкие, но низкоуглеродистые, чтобы держали давление (имели достаточно высокий предел текучести) без опасности внезапного разрушения. К истирающим, знакопеременным и ударным нагрузкам их материал, к сожалению, не приспособлен: диски будут быстро тупиться, а скоро и вовсе помнутся.

Самые подходящие для дисков окучника заготовки – диски от автоколес; это как раз то, что надо, и с большим запасом. Толстоваты, правда, но тяговое усилие от этого увеличится незначительно. Как сделать дисковые лемехи для окучника из автодисков, см. видео:

а самый окучник с такими дисками:

Недостаток лемехов окучника из автодисков – не вполне сферический профиль. Это еще несколько увеличивает тяговое усилие. Если у вас найдется подходящий листовой материал, то как из него сделать сферические диски для окучника, см. ролик:

Скребки

Старый автохлам выручит и со скребками: их можно сделать из кусков рессор; это опять то, что надо, с большим запасом. Поскольку изогнуть рессорную сталь в домашней мастерской, не лишив ее стойкости, вязкости и упругости, невозможно, скребки просто вырезают болгаркой. Диски делают согласно радиусу кривизны рессоры, т.к. таковой самого диска не критичен, см. выше. Нужно только учесть, что зазор между скребком и диском нужен в пределах 2-5 мм в зависимости от липкости (адгезионной способности) почвы.

Ступица

Конструкция ступицы дискового лемеха окучника для картофеля

Вот как раз из-за ступицы покупать диски для окучника (тем более в интернете) настоятельно не рекомендуется: большинство их с одним подшипником скольжения и в работе разбалтывается буквально на первой грядке. Ступица дискового лемеха для окучника должна сидеть на паре капроновых подшипников скольжения (см. рис. справа). «Шарики», бронза и даже фторопласт не годятся, оно же все в земле и пыли. Поэтому втулка ступицы плотно закрывается с торцов резьбовыми крышками, а ее внутренняя проточка регулярно набивается шахтолом и т.п. консистентной смазкой для механизмов, работающих в тяжелых условиях. На валу втулка шплинтуется. Что, конечно, затрудняет съем/установку диска, но любое другое крепление условий его работы не выдержит.

Примечание: на огородной земле несколько тяжелее (плотнее) обычной простые дисковые окучники без отдельной регулировки наклона дисков иногда на ходу выдавливаются вверх. На такой случай можно сделать окучник для мотоблока с платформой, на которую кладут какой-нибудь груз, см. напр. видео:

Плужный

Устройство 2-рядного плужного окучника для мотоблока показано на рис.:

Устройство 2-рядного универсального плужного окучника

Садоводы-огородники часто называют плужный окучник ушастым из-за его крыльев-отвалов. Его несущая рама ничем не отличается от таковой универсального культиватора; да собственно это и есть культиватор со сменными рабочими органами. Корпус Тип 1 (бороздовик, распашник) предназначен для бороздования (распашки борозд); Тип 2 собственно для окучивания. Крылья Типа 1 закреплены жестко; размах отвалов Типа 2 регулируется. Корпус Тип 2 снабжается также полевой доской, устанавливающей заглубление рабочего органа: на тяжелых почвах меньше, на легких больше; таким же способом регулируется объем призмы отвала, т.е. высота окучивания. Принцип работы обоих корпусов одинаков: нож-сошник подрезает грунт и передает его на лемех, разделяющий подрезанный пласт надвое. Несколько различается только работа крыльев и отвалов. Крылья просто отводят грунт немного в стороны и заглаживают вершину призмы отвала. Отвалы (уже не грунта, а лемеха окучника), наоборот, формируют возможно более ровную призму с острым гребнем.

Все дело в лемехе

Оперативная настройка плужного окучника под условия обработки не производится. Вместо нее на водило(а) рамы ставят сменные лемехи.

Крестьянская соха

Плужковый лемех (поз. 1 на рис.) не регулируется на ширину захвата: она равна 20-25 см. Он прямой наследник старой крестьянской сохи (см. рис. справа). По узким рядкам на легкой или обычной огородной земле тянуть окучник с плужковым лемехом легче всего. Кроме того, плужковый лемех пригоден для неглубокой вспашки, прополки, копки картофеля – но не на легких песчанистых почвах, где картошка широко и глубоко «разбрасывает» крупные вкусные клубни.

Сменные лемехи для плужного окучника

Типичный плужный окучник – листерный, с отвалами-листерами регулируемого размаха, поз. 3 и 4 на рис. выше. Lister по-английски перелистыватель от to list (листать); просто list без предлога, указующего, что это глагол (в русском чисто флективном языке таких нет) это список и еще несколько дополнительных значений. Ширина захвата листерного окучника максимально возможная для данного типа орудий, до 450 мм. Как сделать своими руками простой однорядный листерный окучник, пригодный и под ручную тягу, см. напр. видео:

Картошку, как сказано выше, сажают широкими рядками. Листерный окучник с таким размахом отвалов тянуть очень трудно, и призму отвала он тогда не сформирует какую нужно. Поэтому картофель окучивают чизельным окучником (поз. 5). Чизель в общем сельхозсмысле это нож, производящий предварительную или дополнительную обработку почвы. Некоторая аналогия тут с разрывом ткани: разорвать целый отрез по ширине трудно, т.к. его края овелованы особым способом специально против этого; так и почва сцементирована корнями растений. Но стоит чуть-чуть надрезать край ткани, и ее «со свистом» порвет и ребенок; такой пионерный надрез грунта и делает чизер. Для лучшего разрыхления грунта и формирования высокой островерхой призмы лемехи чизерных окучников часто делают разрезными (см. рис. ниже): пружинящие «перья» крыльев (которые тоже называются чизерами), под ударами комков грунта дополнительно разрыхляют его и дальше отбрасывают. Достоинство чизельных плужных окучников для картофеля еще и в том, что из качественной вязкой углеродистой стали нужно делать только подземный нож-стрелу, а все остальные детали могут быть выполнены из обычной конструкционной стали; сложная профилировка чизеля, собственно лемеха и отвалов также не требуется.

Лемех чизельного окучника для картофеля

Нужен ли профиль?

Профиль поверхности лемеха – определяющий расход топлива тяговым агрегатом при вспашке и окучивании плужным окучником. О роли экономии энергоносителей в агротехнике сказано выше, поэтому профилировкой лемехов сельхозорудий занимаются целые научные институты. Разработка нового профиля, дающего экономию в 2-3% против текущего расхода, считается серьезным достижением. Но сделать своими руками «по-настоящему» профилированный лемех очень сложно, а выше также сказано, почему в ЛПХ и малых агрохозяйствах при обработке с пешей скоростью экономия топлива отходит на второй план. Что же касается тягового усилия (это уже главное для ручного окучника), то на той же скорости тщательная профилировка лемеха уменьшает его незначительно; практически неощутимо. Но литейки с вагранкой и штамповочного пресса на 2-5 тыс. тс и более в домашней мастерской не бывает, а гнутье и выколотка самой обычной конструкционной стали толщиной от 2 мм работа выматывающая. Поэтому имеет полный смысл делать плужный окучник своими руками с лемехом упрощенного профиля.

Примеры конструкций

В российской зоне возделывания открытого грунта под картофель из самодельных плужных окучников применимы листерный с упрощенным лемехом(ами) и чизельный. Какой делать – определяется характером грунта вашего участка. Черноземы и др. высокопродуктивные почвы не трогаем: их под дачи, ЛПХ и малые фермерские хозяйства не отводят; если же вам такое счастье привалило, то работать нужно активным окучником. На обычных в Средней полосе и на юге Сибири серых, коричневых и бурых почвах картошка не дает рекордных урожаев, но и рядки ее могут быть заужены до предела в 50 см – корни куста далеко не разойдутся, и от очень высокого окучивания ощутимой пользы не будет. Здесь эффективен будет листерный агрегат.

Но возможен и другой вариант картофельной удачи. Когда таял последний великий ледник, потоки с него в районе Валдая сливались с реку шириной до 200 км (!). Она впадала в море где-то между теперешними Ростовом-на-Дону и Таганрогом. Впервые существование такой реки было доказано по аллювиальным отложениям на возвышенности Ергени, и геологи назвали ее Ергень-рекой, а оставшиеся от нее наносы ергенями. Ергени широко распространены в Европейской части РФ. К примеру, в Воронежской обл. буквально через дорогу от тучных более чем метровых черноземов может начинаться уходящая бог весть куда в ширину полоса тонкой сероватой земли на рыхлой супеси или песке – это есть ергень, тянущийся отсюда до Днепра; Черниговская и Сумская обл. с их знаменитой картошкой (и невыносимо отвратительным самогоном из нее) почти целиком расположены на ергенях. Картошка на ергенях растет отлично, но сажать ее нужно широкими рядами, а окучивать чизельным или дисковым окучником.

Листерный

Чертежи лемеха упрощенной профилировки для листерного окучника на тяге от мотоблока даны на рис.:

В изделии нет ни одной детали двоякой кривизны, а из качественной стали делается только нож (дет. 5 на рис.). Самый лемех – отрезок стального уголка от 40х40х2. Отвалы крепятся к нему на карточных петлях. Криволинейные в плане отвалы (поз. 2 на рис.) из листовой стали от 2 мм можно еще упростить, выполнив гранеными, как показано вверху слева на рис. Большего тягового усилия при этом не потребуется, а качество обработки обычной огородной земли заметно не ухудшится.

Чизельный

Чертеж общего вида плужного окучника для картофеля на легких сыпучих грунтах с чизельным лемехом приведен на след. рис.:

Чертежи плужного окучника для картофеля с чизельным лемехом

По нему же можно изготовить и самых лемех; показанных на рис. размеров и сечений для этого достаточно. Из прочной вязкой углеродистой стали (куска рессоры, части автодиска и т.п.) делается только нож-стрела; его режущая кромка затачивается на простой клин с углом при вершине ок. 20 градусов. Размах отвалов – до 550 мм, они делаются из листовой стали толщиной от 2 мм. Вначале нужно сделать модель лемеха в натуральную величину из упаковочного картона и т.п. легкого листового материала, и на ней точно подогнать крылья друг к другу, выдерживая указанные размеры. Затем модель разбирается и ее части используются как шаблоны для раскроя листового металла. Вырезанные заготовки изгибаются до совпадения по линии сварного шва и свариваются прихватами. Далее крылья осторожно подгибаются до нужного угла раскрыва, полной симметрии и шов проваривается окончательно.

Полностью на самотяге

Если вы только планируете покупку мотоблока, а окучивать картошку надо, вам подойдет ручной плужный окучник с возможностью переделки на механическую тягу. При этом гибкая веревочная лямка заменяется жестким грабельником, а плужковый лемех с размахом крыльев до 25 см (больше не потянете) на листерный или чизельный.

Чертежи ручного окучника такого типа приведены слева на рис. Это, собственно, «полуручной» агрегат: он без переделки пригоден для тяги от агролебедки. Если ее мощность достаточна, можно сразу ставить лемех пошире. Колесо при переделке под мотоблок можно оставить, но тогда работать надо будет вдвоем: один ведет тяговый агрегат; второй – окучник. Так, кстати, и удобнее: работа быстрее спорится, а результат ее получается лучше.

Чертежи ручных плужных окучников.

Если же на ваших 4-12 сотках окупаемости мотоблока не предвидится, то можно сделать (или приобрести) полностью ручной окучник, см. справа на рис. Его особенность – оперативная регулировка талрепом 1 одновременно величины отвала и тягового усилия сообразно свойствам грунта. Базовые размеры такие же, как пред. случае. Излом водила также одинаков, 5 градусов. Излом грабельника ок. 80 градусов, а излом передних рукоятей подбирается по росту и телосложению источника тяги.

Примечание: вам не кажется парадоксальным, что в эпоху, когда люди осваивают квантовый мир и всерьез обсуждают возможности межзвездных путешествий, на рынке сельхозтехники активно предлагаются и хорошо раскупаются орудия для обработки земли на… людской мускульной тяге? Рабовладельцы Древнего Рима обхохотались бы до надрыва животиков.

В заключение

Окучник для мотоблока это еще не все необходимое для получения стабильно высоких урожаев картофеля. Картошку нужно еще и сажать под обработку мотоблоком, см. видео:

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. 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. 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. 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. 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.

«Плановые» неполадки

Теперь на том же рис. справа (продублирован) найдите сервисную панель. Иногда так обзывают всю нижнюю панель, т.к., сняв ее, можно устранить большинство мелких текущих неполадок. Но нас пока интересует та, которая крышка люка обслуживания. Под ней, во-первых, пробка аварийного слива, без чего все дальнейшие операции невозможны. Течет оттуда слабо (трубочка тонкая), но воды в баке может быть более 10 л, так что приготовьте 2-4 мелких плоских посудины. Хорошо подойдут донышки пластиковых бутылок, фляг или баклаг: пока в одну набирается, другую опорожняем.

Далее, крышка-ручка фильтра гидросистемы слива. Поверните ее, потяните – фильтр вынется. Посмотрите, возможно, он забит ворсом, это неизбежно. Если случай не явно аварийный, какие описаны выше, прочистите фильтр. Осмотрите также его уплотняющее кольцо, отсюда нередко понемногу течет. Фильтр в порядке – пробуем перезапустить машину, опять-таки, если это не явная авария. Не помогло – что ж, идем дальше, без разборки мы сделали все, что можно.

Примечание: во многих моделях стиральных машин при снятом фильтре слива через прямой отходящий патрубок можно проверить, не засорилась ли сливная помпа, а через тот, что уходит влево – не застряла ли в сливной трубе монета или, скажем комок бумаги («А я все гадаю, где это Мишкин паспорт завалялся!»). То и другое делается тонкой упругой стальной проволокой. Ее конец нужно согнуть петелькой и плотно сжать пассатижами, чтобы не порвать трубки.

А что делать, если в баке осталось белье, а дверца заблокирована? Во-первых, после слива воды она должна разблокироваться. Если нет – нужно обесточить машину: нет тока в электромагните, защелку оттянет пружина. Не получается – в некоторых моделях машин тут же торчит какая-то оранжевая веревка. Это – шнур аварийного открывания дверцы, и при нем надпись в смысле, что ни в коем случае не тяните, если есть вода в баке. Ну, а если и так нельзя, тогда нужна частичная разборка (см. далее) со снятием и ремонтом дверцы.

Ремонт по-серьезному

Руководств по саморемонту стиралок в рунете пруд пруди. Но видеоролики касаются только одной модели, а подборках фото между хоть как-то схожими Hansa’ой и LG может затесаться какой-то Samsung, который тут вроде цапли марабу к таймырским болотам. Поэтому будем честными с читателями: разобрать, отремонтировать и собрать любую стиралку по некой универсальной инструкции невозможно. С виду похожие, конструктивно они очень и очень разные. Поэтому первое, что нужно сделать – вспомнить один из законов Мэрфи: «Если устройство все равно ну никак не работает, то прочитай, наконец, инструкцию». Самоустраняемые текущие неполадки стиральных машин описаны в руководствах пользователя.

Вдруг там ничего толком не нашлось, или к данному случаю указание типа «Обратитесь в сервисный центр», а вы хотите оживить агрегат своими руками, то прежде всего поищите в интернете фирменное руководство по сборке-разборке для данной конкретной модели. В поиске для этого набирают «разборка и сборка стиральной машины такой-то (название производителя и модели» или «разборка, сборка и характерные неисправности стиральной машины такой-то (название производителя и модели». Если машинке более 3-4 лет, то источник скорее всего найдется.

В результате вы получите нечто ужасающее, вроде того, что на рис., а к нему – текстовый файл PDF где-то этак на 120-200 станиц. Разобраться в нем вам поможет далее следующий материал статьи, но еще желательно тут же набрать: «коды ошибок для стиральной машины такой-то». Если машина включается, то, набрав описанную там комбинацию кнопок, вы увидите на дисплее что-то вроде b2 или e6, а в полученном материале расшифровку, которая значительно облегчит разборку и ремонт.

Пример деталировки стиральной машины

Также весьма желательно, особенно если подозрение на электрику, найти в PDF’е на разборку или отдельно, значения электрического сопротивления обмоток электродвигателя, клапанов, электромагнитов и датчиков. Полностью они почти никогда не сгорают или не коротят, но, вдруг для такой-то обмотки указано 25 Ом, а цифровой мультиметр показывает 23, то обмотка подгорела или замокла и данный узел неисправен: электромагнит не потянет как надо, а движок не раскрутится. Разводка (распиновка) контактов электрических разъемов дается в тех же PDF’ах по ремонту.

Если вам скажут, что данные материалы самому найти невозможно, не верьте. Во-первых, на 1000 мастеров по ремонту стиралок (вполне знающих и умеющих) приходится едва ли 12-13 лицензированных, получающих эти руководства непосредственно от фирмы. Только прямых ссылок просто так не просите, это же их хлеб. Во-вторых, на модели, снятые с производства, PDF’ы часто можно взять бесплатно с фирменных сайтов. Хорошая стиралка при правильном обращении с ней (см. в конце) служит лет 12-15, а модельные ряды обновляются вдвое-втрое чаще, так что шансы неплохие.

Инструмент

Далее, чтобы отремонтировать стиральную машину, нужно обеспечиться соответствующим инструментом. Из привычного понадобятся пассатижи, обычные и мини, на 120-150 мм, отвертки крестовая 4-6 мм и плоские 4-5 и 8-10 мм, и набор рожковых гаечных ключей; самые ходовые 8/9 и 18/19. Заменять из «разводягой» не надо, у разводного ключа губки слишком широкие, скорее всего им куда надо не подлезешь. Также обязательно нужен маленький светодиодный фонарик: карманный, брелок или в зажигалке. Неплохо иметь еще большой, т. наз. брюшной, медицинский пинцет, для извлечения уроненных мелких деталей. Магнитом на шнуре их доставать трудно: прилипает куда не надо, а пластик вовсе не берет.

Жизненно необходим для ремонта стиральной машины индикатор-фазоуказатель. Только не засматривайтесь на довольно дорогие приборы, похожие на тестер: это профессиональные фазоуказатели для определения чередования фаз в 3-фазных сетях. Вам нужна простая отвертка-фазоискатель, поз. 2 на рис.

Инструмент для ремонта стиральной машины

Следующий необходимый инструмент – сервисный крюк, поз. 1. С его помощью подвешивают неотъемлемые (напр. модуль управления) или тяжелые (бак с барабаном) узлы. В каркасах машин под короткий отогнутый палец крюка предусмотрены специальные отверстия, а детали/узлы вешают на прямой длинный. Сервисный крюк можно на скорую руку сделать самому из вязальной или велосипедной спицы, выдержит.

Съем верхней панели стиральной машины

Покупать, если их еще нет, придется, во-первых, мини пассатижи-утконосы с удлиненными губками, прямыми, поз. 3, и отогнутыми, поз. 4, губками. Калибр этих инструментов – 150-180 мм. Во-вторых, клещи для пружинных хомутов, фиксирующих в машине шланги на патрубках; эти лучше взять напрокат, т.к. для прочего инструмент неходовой. Чтобы определить, какие именно клещи нужны, надо снять с машины верхнюю панель. Тут хватит обычной крестовой отвертки: верхняя панель почти на всех моделях крепится сзади 2-мя болтами. Их головки хорошо отличимы от прочих: они как правило фасонные, широкие, никелированные, или рядом других просто нет. По отвинчивании болтов панель подают назад, одновременно приподнимая, см. фото справа.

Примечание: после ознакомления с PDF’ами по ремонту оказывается, что более половины неисправностей можно устранить, не «ломая» машину далее. А сняв еще и нижнюю панель, доля неполадок, устранимых без дальнейшей разборки, увеличивается до 70-75%

Итак, смотрим, какие в машине хомуты. Если из круглого прутка, нужно замерить его диаметр, ширину петли хомута и подобрать подходящие с губками-чашками, поз. 5. Если хомуты ленточные, нужны клещи в губками +V, поз. 6. Можно взять универсальные клещи со сменными наконечниками губок (наборы наконечников прилагаются), но следите, чтобы вставки фиксировались надежно, иначе просто не получится захватить все, какие нужно, хомуты.

При пользовании клещами усы и петлю хомута захватывают, сжимают; фиксатор трещит и не пускает губки обратно. Затем клещи с расширенным и зажатым хомутом сдвигают по шлангу и его конец снимают с патрубка. Сборка соединения – в обратном порядке, но, когда хомут надвинут обратно, рычаг фиксатора клещей прижимают большим пальцем, а рукояти не сжимают, только удерживают. Хомут садится на место, клещи снимают.

Также весьма полезно будет сделать мини-монтировку из прочного слоистого пластика (напр. текстолита) или выдержанного твердого дерева (кизил, тик, ротанг, венге, эбен, рябина, дуб); чертеж ее дан на рис.:

Чертеж пластиковой монтировки для ремонта стиральной машины

Этот инструмент очень пригодится для размонтировки деталей, посаженных на трении (напр. нижней панели) и отжима защелок. Расположение тех и других, а также мест воздействия на них указаны в ремонтных PDF’ах.

Отжимание защелки в стиральной машине стальной отверткой

Дело в том, что стальной инструмент оставляет на пластике и краске следы. Если, к примеру, отжимать защелки плоской отверткой, как на рис. справа, да еще и, возможно, нащупывая их в пазу, а саморемонт не удался, то и в сервисном центре, и вызванный мастер-индивидуал сразу поймут, что был «самолом». Ничего, возможно, и не скажут, но набросить лишку оплаты за «самотык» не преминут.

И что дальше?

Дальше разберемся, в чем нам придется копаться. Сердце любой стиральной машины – стирочный модуль (узел); попросту – бак – с вращающимся барабаном внутри, поз. А на рис. ниже. Все остальное обеспечивает его нормальную работу: после загрузки белья и закрытия дверцы вода с моющими подается в бак, нагревается ТЭНом; дверца при этом блокируется от открывания. Мотор вращает барабан попеременно туда и обратно, поз. Б, чтобы веши не сбивались комками, соответственно заданному режиму стирки. По окончании стирки раствор моющих откачивается и сливается в канализацию, в несколько приемов подается чистая вода для полоскания, по его завершении откачивается. Затем барабан вращается в 1 сторону быстрее, это отжим. По окончании отжима и, возможно, сушки, дверца разблокируется, вещи можно выгружать (вынимать).

Устройство стиральной машины с фронтальной загрузкой

Чтобы обеспечить данный рабочий цикл и (простите, это вполне легальный технический термин) «защиту от дурака», требуется довольно сложный агрегат, поз. В, в котором, с точки зрения технической диагностики и ремонтопригодности можно выделить ряд систем. Неполадки возможны уже на уровне подающих труб холодной (1) и горячей (2) воды; последнего может не быть. И дело не только в том, что захлопотавшаяся хозяйка забыла открыть вентиль подачи; если машина не в работе, он обязательно должен быть закрыт.

Напр., в машинах Индезит 5-7 летней давности зимой электроника иногда начинала «глючить»: самопроизвольно менялись режимы стирки, включался отжим без слива и т.п. Эти же симптомы иногда наблюдаются у других машин с полностью электронным управлением, если они стоят в ванной. Причина – подача слишком холодной воды. В машине образуется конденсат, создающий электрические утечки между контактами сигнальных проводов, что сбивает процессор с толку.

У одной из знакомых автора статьи устранить эту болезнь удалось, поставив на ввод воды медную трубку длиной ок. 2,5 м. До лежака водопровода там было чуть более метра, поэтому подводящий водовод пришлось изогнуть змеей. Вода, проходя по хорошо проводящей тепло трубе в теплой комнате, нагревалась. Немного, но достаточно, чтобы машинка «одумалась». Это пример того, что без творческого подхода и соображения за любой ремонт вообще не стоит браться.

Далее вода поступает на клапаны подачи 8. Модуль управления 7 откроет их только, если дверца 5 закрыта, и датчик ее закрытия, совмещенный с электрозамком 4, дал соответствующий сигнал. Пружины клапанов не бесконечной силы и, если вентили подачи открыты, а давление в водопроводе поднялось, вода пойдет в бак и при выключенной машине с открытой дверцей. В общем, не хотите потопа – не забывайте после стирки закрывать вентили.

Примечание: в отдельных моделях машин узел впуска воды включает еще датчик ее давления, срабатывающий при его падении ниже допустимого. В таком случае, хотя все вроде бы в порядке, машина не запускается. Тогда проверьте, как течет вода из крана. Если сочится струйкой – машинную стирку придется отложить.

С дверцей и датчиком закрытия тоже возможны казусы, помимо уплотнений, о которых ниже. Напр., купил человек новый электрозамок (он выполняется в блоке с датчиком), именно для своей модели машины. Поставил – а она не запускается, хотя все ОК. Оказалось, фирма тем временем, по вполне обоснованным соображениям, доработала конструкцию ручки дверцы, и шток старой, замыкающий контакты датчика (показан красной стрелкой на рис. справа) теперь до них не доставал. Пришлось докупать и ручку, благо все остальное в дверце осталось прежним.

Ручка дверцы стиральной машины

Уплотнение дверцы 12 – самый ответственный узел машины. Бак во время стирки трясется, т.к. загруженное белье его разбалансирует, поэтому закрепленная на корпусе машины его горловина 12а соединена с корпусом бака гибкой манжетой 12б. Горловина с эластичным покрытием, ей на дверце соответствует уплотнительное кольцо 12в. Все это вместе и составляет уплотнение дверцы; мы к нему еще вернемся.

Далее вода поступает в дозатор моющих 3, где насыщается ими, проходя через наполненный лоток и по изливу 9 – на скос стекла дверцы. Это т. наз. Jet-System; благодаря ей белье изначально смачивается равномерно. Извечный вопрос хозяек – как вещи в стиралке находят прорези в пододеяльниках и наволочках – Jet-System если не лишила полностью актуальности, то сделала не столь животрепещущим.

Наполнение бака водой контролирует атмосферный датчик давления (прессостат, воздушник) 6: вода из бака проникает в его тонкую трубочку и сжимает в ней воздух. Когда давление достигнет заданного, предварительно напряженная мебрана в прессостате схлопнется и замкнет контакты. Модуль управления тогда перекрывает клапаны подачи, включает ТЭН и мотор. Последний вращает барабан посредством приводного ремня 14 и шкива 15.

Прессостат – один из самых активных очагов неполадок. Во-первых, в тонкую пластиковую трубку поступает горячая вода, насыщенная растворенными веществами. При опорожнении машины они оседают на стенках трубки, отчего та со временем становится хрупкой и трескается. Явно это проявляется в виде небольшой, капельной, протечки сбоку. Неявно – бак переполняется, а машина не запускается.

Последнее возможно также из-за мембраны: под действием паров моющих она теряет жесткость и не выворачивается. Или наоборот, вывернувшись, при падении давления не схлопывается обратно. В таком случае машина после откачки не переходит в режим отжима и дверца остается заблокированной. Нужно посмотреть, не включена ли пауза перед отжимом. Если нет, надо обесточить машину, принудительно открыть дверцу, вынуть вещи и ремонтировать.

Трубки прессостата проверяются внимательным осмотром с прощупыванием и подгибанием. Наиболее вероятные места повреждения – соединения трубок со штуцерами и патрубками, под хомутиками, см. далее. Т.е., для проверки хомутики нужно снять; трещины, как правило, обнаруживаются сразу. Укорачивать трубку и перенасаживать можно только на 2-3 стирки: она уже жесткая, скоро снова треснет.

Чтобы проверить мембрану, нужно в снятый датчик подуть, плотно обхватив его штуцер губами. Во-первых, до щелчка схлопнувшейся работоспособной мембраны дуть придется не очень сильно; если с натугой – негодная. Во-вторых, при снятии давления (перестаем дуть) должен быть слышен более слабый щелчок мембраны, вывернувшейся обратно.

Примечание: во многих моделях стиралок воздушников 2 с гибкими мембранами разной упругости – на наполнение и опорожнение бака. В таком случае уязвимости их подсистеме добавляют «лишняя» пара трубочек и соединяющий их тройник, но ремонт обходится дешевле, т.к. датчики надежнее. Щелчок при диагностике на продув один и слабый, от замыкающихся контактов.

После окончания стирки вступает в действие система откачки, состоящая из отводного (сливного) патрубка (на рис. выше не виден), фильтра 23, помпы 22 и выводного сифона (колена) 24, введенного в сливной стояк 25. Здесь, кроме засорения ворсом и посторонними предметами, характерная неисправность – расположение колена сифона ниже уровня, указанного в инструкции. Помимо того, что сифон тогда может затягивать канализационные стоки, помпа работает с недогрузом, отчего чаще засоряется: крыльчатка насоса вращается слишком быстро и «собирает» на себя остаточный ворс. Эта причина малоизвестна и опытным мастерам, но фирменная статистика поломок выявляет ее однозначно.

Модуль управления также способен на сюрпризы. По указанным выше причинам собственно программатор режимов до сих пор многие производители делают электромеханическим кулачковым: пользователь крутит ручку вправо до нужного деления, а затем маленький моторчик потихоньку тянет ее обратно. Кулачковый вал поочередно замыкает контакты, как в старых стиралках-автоматах, но теперь они слаботочные, подают только сигналы на процессор, и потому в общем вся система выходит даже надежнее, чем чисто электронная в резко нестабильном микроклимате.

Тут возможно, во-первых, окисление кулачковых контактов, отчего режим устанавливается не тот, или машина останавливается не достирав. Чистят контакты плоской отверткой с жалом, обернутым замшей или фланелью, смоченной спиртом. Во-вторых, выход из строя микромотора. Тогда машина «молотит и молотит» в одном режиме, пока аварийный таймер не обесточит ее и не включит звуковой сигнализатор-«пищалку».

Возможен и такой пассаж: ручка вроде бы вернулась на ноль, на табло также ноль оставшегося времени, но не зеленый, а оранжевый и мигает, а пищалка пищит. Дверца заблокирована. Тогда – см. инструкцию. Вполне вероятно, что это штатная защита от дурака. Точнее – от старательного, но несмышленого маленького мамина помощника, способного вытащить ворох только что выстиранного белья и поволочь его по полу. В таком случае – поворачиваем ручку влево до щелчка, стиралка должна угомониться и дверца отрыться. Нет – неисправен кулачковый механизм (контакты) или электрозамок.

И последнее в общем обзоре систем – установочно-балансировочная. Кроме регулировочных ножек 21, она включает пружины подвеса бака 18, амортизаторы 20 и дополнительный груз 19, сдвигающий частоту механического резонанса всей системы далеко вниз по частоте от частот возможных колебаний в машине. Малейшие неисправности в системе балансировки нужно устранять немедленно, поскольку они влекут за собой далеко идущие негативные последствия. К этой системе мы также еще вернемся, а пока поглядим еще, как до всех них добраться.

Примечание: по причине важности балансировки стиральные машины классов выше бюджетного часто снабжаются датчиком дисбаланса, останавливающим машину при опасных вибрациях или неправильной (наклонной) установке. Диагностика в таком случае – по кодам ошибок.

О порядке разборки

По общим принципам конструктивного построения стиральные машины можно условно (и весьма условно) разделить на «восточный» и «западный» классы. В первых каркас корпуса сварной из тонкостенных штампованных деталей (слева на рис.); во вторых – наборный из стальных профилей. Вроде бы почти одно и то же, но разборка тех и других существенно различается.

Частично разобранные стиральные машины

В «восточных» машинах все панели снимаются в определенном порядке; последней – передняя. Блок управления, как правило, можно не трогать. Бак вынимается, если нужно, вперед, но почти повсюду можно добраться без его демонтажа.

В «западных» бак извлекается через верх, для чего, во-первых, нужно удалить верхнюю переднюю планку каркаса, во-вторых, отвести вбок блок электроники. Он подвешен справа на петлях, а слева, если вынуть лоток для моющих, видны удерживающие его винты. Чтобы снять блок, их нужно вывернуть, повернуть модуль на 90 градусов и снять с петель. Затем, удерживая на весу (провода без разъема входят в герметизирующую заливку), повернуть еще на 90 градусов и подвесить на сервисном крюке.

Пальцы шарнира подвеса могут оказаться разрезными с фиксаторами. Тогда нужно присмотреться, какой из них короче; как правило – верхний. Его снизу сжимают пассатижами и подают блок вверх. Фиксаторы входят в гнездо шарнира, но фиксаторами нижнего пальца съем стопорится. Теперь, удерживая блок от просадки, сжимают длинный палец и блок снимается с петель без проблем. Обратная установка проще: пальцы просто вводят в петли, пока не щелкнут оба фиксатора.

Уязвимые места

Балансировочно-установочная система

Начнем с нее, как дающей редкие, но тяжелые и дорогие поломки. «Голая» схема подвеса бака стиралки дана в центре на рис. Здесь слабые места – пластиковые проушины под крюки пружин и пластиковые же пальцы-фиксаторы амортизаторов. Пластиковые они не ради грошовой экономии: пластик эффективно гасит высокочастотные вибрации, против которых металл почти бессилен.

Подвес бака стиральной машины

Но пластики изнашиваются быстрее стали, и появляется люфт. Проявляется он поначалу слабо: машина чуть больше шуметь стала, только и всего. Но проверить узлы подвеса в таком случае никак не помешает: если дело дойдет до дребезга и рывков, то ремонт «влетит», кроме замены негодных амортизаторов (дорого) наверняка и в замену подшипника с починкой или заменой бака. Особенно внимательным нужно быть, если у вас машина клона Аристон, т.е. повторяющая конструкцию прототипа. В проушины амортизаторов таких вставлены упругие пластиковые вкладыши (виден справа на рис.), поэтому нештатная ситуация проявляется внезапно и развивается быстро: проглядел – уже при следующей стирке машина может пойти враздрызг. Впрочем, вряд ли: «аристоноподобные» почти все с датчиками дисбаланса на такой случай. Но грязному белью от того не легче.

Для проверки концы амортизаторов поочередно освобождают, прижав фиксатор пальца и вынув его. На оставшемся амортизатор должен поворачиваться плавно, без люфта и заеданий. Что до проушин пружин, то они просто не должны быть разбиты.

Здесь нужно сказать и о балансировочном грузе/грузах. Они бетонные и хоть редко, но трескаются. Замена на самодельные или от других машин недопустима: конфигурация и вес грузов подбираются очень точно. Возможна также ситуация, аналогичная описанной выше с электрозамком. Но тут, если груз приобретен не на базаре с рук, потребительское законодательство полностью на вашей стороне и замена на адекватный, как правило, производится безо всякого.

Слив

Сливная система стиральной машины

По частоте создаваемых проблем это самая «вредная» система. Разберем ее уязвимость на примере слива машины Бош, как наиболее сложного; схема – на рис. справа. Самое слабое место, кроме разобранных ранее фильтра 2 и хомутиков трубки воздушника 7 и 8 – сливной патрубок 1. Он при стирке трясется вместе с баком, а его манжета по тем же причинам, что и трубки прессостата теряет упругость и трескается. В колене сливного патрубка чаще всего обнаруживаются посторонние предметы.

Детали отводного трубопровода 3, 4 и 6 выходят из строя реже, т.к. помпа 5 сильно трясется только на грани засора. На корпус ее вибрация не передается, но обнаружить данную предаварийную ситуацию возможно по ослабевшей и более проложительной откачке. Имейте в виду, тем более что систему слива можно обследовать без полной разборки; конструкторы прекрасно понимают, с чем тут они имеют дело.

Манжета бака

Это вторая после слива проблемная система: манжета кроме того, что в работе ходуном ходит, часто повреждается посторонними предметами. На время ее можно залатать специальной клеящей лентой, не скотчем!

Постановка и фиксация манжеты стиральной машины

При разборке нужно сразу же заметить расположение и степень затяжки удерживающих манжету хомутов: и недотянутый, и перетянутый, или не на своем месте, хомут приведет к протечке и порыву манжеты. Удобно при этом ориентироваться по усам проушин хомута (они для того и предназначены) и каким-то приметным деталям рядом, справа на рис. Иногда на корпусе бака для постановки хомута манжеты делают специальные метки.

Примечание: подтягивать хомуты манжеты для устранения мелких протечек допустимо, но также временно, до ее замены.

Сама манжета должна сидеть также в определенном положении, для чего на ней и корпусе бака предусмотрены специальные метки, слева на рис. Дело в том, что толщина материала манжеты плавно меняется сверху вниз. Если перевернуть ее для устранения протечки на 180 градусов, как иногда советуют, то вибрация машины усилится, а манжета может внезапно лопнуть. Со всем вытекающим в буквальном смысле.

Электромеханика

В этих системах самая частая поломка – ослабление натяжения приводного ремня вследствие износа. Симптомы проявляются в плохом отжиме или его отсутствии (описаны выше) или в останове машины автоматикой, когда программа дойдет до него. Проверяют ремень нажимом большим пальцем на середину свободной ветви: ремень должен прогнуться примерно на 12 мм. Снимают его для замены, подавая вверх (на большой ведомый шкив) с прокруткой и одновременно сталкивая вбок.

Приводной ремень стиральных машин многоклиновый; для его посадки на ведущем шкиве (на валу двигателя) предусмотрены соотв. проточки-канавки. Их больше, чем продольных гребней на ремне; так нужно, чтобы точно выставить ремень в плоскости ведомого шкива, иначе он будет все время сползать. Идеальная посадка ремня – когда наружных запасных канавок одна, а остальные – внутри (справа на рис.), но, если поставленный ремень при включении машины соскочил, его допустимо соответственно передвинуть, для того и «лишние» канавки.

Электромотор и приводной ремень стиральной машины

Мотор может стать причиной опасной вибрации по той же причине, что и амортизаторы: он посажен тоже на пластиковые пальцы, в центре на рис. Вдруг при проверке без ремня и крепежных болтов с шайбами (слева на рис.) обнаружится люфт мотора, то придется менять его станину или, увы, корпус бака, если приливы для крепления мотора на нем, как в данном случае. Альтернатива на время, впрочем, иногда довольно долгое – натянуть на посадочные пальцы мотора отрезки велосипедной камеры. Лучше всего подходят камеры-трубки спортивных велосипедов, они прочные и садятся на место с небольшим натягом, что и нужно.

Из-за мотора возможно также нарушение режимов стирки/отжима вплоть до останова автоматикой, если он коллекторный (ASSY Motor, указывается на схеме в инструкции или в PDF’ах), вследствие эксплуатационного износа (выработки ресурса) щеток коллектора. В таком случае автоматика скорее всего опередит вас и не даст машине запуститься: эта неполадка легко диагностируется по току потребления двигателя. Соотв. коды ошибок предусмотрены во всех стиралках с коллекторными электродвигателями.

И последнее в данной системе, о чем ранее не было упомянуто: фильтр подавления электропомех на сетевом вводе. Симптом его неисправности характерный: машина вообще не включается при наличии электропитания. Если ее не позволяет включить автоматика, то вначале на короткое время там хоть что-то мигает, дергается или попискивает.

Современные помехоподавляющие фильтры реализуются на нелинейных полупроводниковых элементах и диагностируются с помощью цифрового тестера с питанием 9-12 В: с выхода на вход и обратно исправный фильтр должен на пределе 200 Ом звониться накоротко, а со входа или выхода на общий провод на пределе 2 или 20 МОм, т.е. наибольшем, не должен прозваниваться ни чуть-чуть. Располагается сетевой фильтр всегда верху и для доступа к нему достаточно снять верхнюю панель. Описанные вначале меры электробезопасности соблюдать неукоснительно!

Профилактика неполадок

Самый эффективный способ борьбы с нарушениями – их профилактика. Это правило справедливо не только и не столько в криминалистике. Применительно к стиральным машина профилактика начинается с их установки на месте: горизонтальность верхней панели должна быть выверена вдоль и поперек уровнем и выставлена регулируемыми ножками. Крутить ножки, пока машина не соизволит включиться, значит обречь себя на преждевременный дорогостоящий ремонт, т.к. «бьет» установка на-глаз прежде всего по балансировочной системе и подвесу барабана.

Следующий момент – подключение к водопроводу и канализации. Недопустимо опускать колено сливного сифона ниже указанного в инструкции. Однако удлинять до 2-2,5 м сливной шланг, чтобы дотянуться, скажем, до гидрозатвора раковины с дополнительным патрубком (что оптимально во всех отношениях), можно. Только удлинять нужно армированным гладким ПВХ-шлангом с внутренним диаметром равным внешнему сливного патрубка машины. Или чуть меньше, чтобы плотно натянуть можно было. Внутренний диаметр дополнительного патрубка сифона раковины при этом должен быть на 10-15% больше такового сливного шланга машины.

ТЭН стиральной машины

И – вода. Точнее, соли жесткости в ней, оседающие налетом в машине. Толстая накипь это плохо в любом случае, но легкий налет на ТЭНе (см. рис.) не уменьшит его теплоотдачи, зато повысит стойкость никелевого покрытия и долговечность. Чтобы стабилизировать оседание накипи на этом этапе, нужно поддерживать общую жесткость воды в определенных пределах. Для этого требуется нейтрализовать вредные карбонаты, но оставить в воде соли жесткости, содержащиеся в ней всегда в небольших количествах и дающие тонкую плотную стабильную пленку.

Фосфатных умягчителей воды, содержащихся в стиральных порошках, для этого недостаточно. Водоумягчающие свойства Калгона вовсе не рекламная разводка, только пользоваться им надо с умом и знанием: он же, применяемый по принципу «Кашу маслом не испортишь, Машу дрыном не убьешь», способен повредить защитные покрытия металлических деталей и быстро сделать жесткими пластиковые трубки.

Тут помогут тестовые полоски для определения жесткости воды, см. видео:

Ролик, к сожалению, нашелся только рекламный, так что на восхваления Калгона не обращайте внимания. Нужно только знать, что к хорошему тесту воды на жесткость прилагается инструкция, по которой дозировку Калгона можно определить достаточно точно. В местах с нестабильным водоснабжением или засушливых, где жесткость воды меняется в больших пределах, тест желательно делать перед каждой стиркой. В прочих – периодически в начале сезона (весна, лето, осень, зима). Если вода в водопроводе артезианская, достаточно теста раз в год.

Последнее условие – после каждой стирки осматривайте барабан изнутри, подсвечивая фонариком. Вдруг на краях отверстий обнаружится хоть малейший налет – в следующую стирку даем Калгона залпом, полный лоток. При таком режиме его использования (минимально по тесту, а при появлении признаков накопления карбонатной накипи – залпом) долговечность вашей стиральной машины будет обеспечена.

Содержание

1. Принцип действия
2. Разновидности
3. Катушка и прочее
4. Несколько конструкций
5. Проще не бывает
6. Нечто странное напоследок
> Обсуждение

Металлоискатель или металлодетектор предназначен для обнаружения предметов, по своим электрическим и/или магнитным свойствам отличающихся от среды, в которой они находятся. Попросту говоря, он позволяет находить металл в земле. Но не только металл, и не только в грунте. Металлодетекторами пользуются службы досмотра, криминалисты, военные, геологи, строители для поиска профилей под обшивкой, арматуры, сверки планов-схем подземных коммуникаций, и люди многих других специальностей.

Металлоискатели своими руками чаще всего делают любители: кладоискатели, краеведы, члены военно-исторических объединений. Им, начинающим, и предназначена в первую очередь данная статья; описанные в ней устройства позволяют найти монету с советский пятак на глубине до 20-30 см или железяку с канализационный люк примерно в 1-1,5 м под поверхностью. Однако этот самодельный приборчик может пригодиться и на хозяйстве при ремонте или на стройке. Наконец, обнаружив в земле центнер-другой брошенной трубы или металлоконструкций и сдав находку в металлолом, можно выручить приличную сумму. А подобных сокровищ в земле российской точно больше, чем пиратских сундуков с дублонами или боярско-разбойничьих кубышек с ефимками.

Примечание: если вы не сведущи в электротехнике с радиоэлектроникой, не пугайтесь схем, формул и специальной терминологии в тексте. Самая суть излагается попросту, и в конце будет описание прибора, который можно сделать за 5 мин на столе, не умея не то что паять, а проводки скрутить. Но он позволит «пощупать» особенности поиска металлов, а возникнет интерес – придут и знания с навыками.

металлоискатель Пират

Немного больше внимания по сравнению с остальными будет уделено металлоискателю «Пират», см. рис. Этот прибор достаточно прост для повторения начинающими, но по своим качественным показателям не уступает многим фирменным моделям ценой до $300-400. А главное – он показал отличную повторяемость, т.е. полную работоспособность при изготовлении по описаниям и спецификациям. Схемотехника и принцип действия «Пирата» вполне современны; по его настройке и методике использования имеется достаточно руководств.

Принцип действия

Металлоискатель действует по принципу электромагнитной индукции. В общем схема металлоискателя состоит из передатчика электромагнитных колебаний, передающей катушки, приемной катушки, приемника, схемы выделения полезного сигнала (дискриминатора) и устройства индикации. Отдельные функциональные узлы часто объединяют схемотехнически и конструктивно, напр., приемник и передатчик могут работать на одну катушку, приемная часть сразу выделяет полезный сигнал и т.п.

Принцип действия металлоискателя

Катушка создает в среде электромагнитное поле (ЭМП) определенной структуры. Если в зоне его действия оказывается электропроводящий предмет, поз. А на рис., в нем наводятся вихревые токи или токи Фуко, которые создают его собственное ЭМП. В результате структура поля катушки искажается, поз. Б. Если же предмет не электропроводящий, но обладает ферромагнитными свойствами, то он искажает исходное поле за счет экранирования. В том и другом случае приемник улавливает отличие ЭМП от исходного и преобразует его в акустический и/или оптический сигнал.

Примечание: в принципе для металлоискателя не обязательно, чтобы предмет был электропроводящим, грунт – нет. Главное, чтобы их электрические и/или магнитные свойства отличались.

Детектор или сканер?

В коммерческих источниках дорогие высокочувствительные металлодетекторы, напр. Терра-Н, нередко называют геосканерами. Это неверно. Геосканеры действуют по принципу измерения электропроводности грунта по разным направлениям на разной глубине, эта процедура называется боковым каротажем. По данным каротажа компьютер строит на дисплее картинку всего, что в земле, включая различные по свойствам геологические слои.

Разновидности

Общие параметры

Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:

1. Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
2. Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
3. Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
4. Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
5. Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
6. Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
7. Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.

Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:

• Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
• Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
• Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.

Рабочая частота

Все параметры металлоискателя связаны сложным образом и многие взаимосвязи взаимоисключающие. Так, напр., понижение частоты генератора позволяет добиться большего проницания и зоны поиска, но ценой увеличения энергопотребления, и ухудшает чувствительность и мобильность вследствие возрастания размеров катушки. В целом же каждый параметр и их комплексы так или иначе привязаны к частоте генератора. Поэтому первоначальная классификация металлоискателей строится по диапазону рабочих частот:

1. Сверхнизкочастотные (СНЧ) – до первых сотен Гц. Абсолютно не любительские приборы: энергопотребление от десятков Вт, без компьютерной обработки по сигналу ни о чем судить нельзя, для перемещения нужен автотранспорт.
2. Низкочастотные (НЧ) – от сотен Гц до нескольких кГц. Просты схемотехнически и конструктивно, помехоустойчивы, но мало чувствительны, дискриминация плохая. Проницание – до 4-5 м при энергопотреблении от 10 Вт (т. наз. глубинные металлодетекторы) или до 1-1,5 м при питании от батареек. Реагируют острее всего на ферромагнитные материалы (черный металл) или большие массы диамагнитных (бетонные и каменные строительные конструкции), поэтому иногда называются магнитодетекторами. К свойствам грунта мало чувствительны.
3. Повышенной частоты (ПЧ) – до нескольких десятков кГц. Сложнее НЧ, но требования к катушке невысоки. Проницание – до 1-1,5 м, помехоустойчивость на троечку, хорошая чувствительность, удовлетворительная дискриминация. Могут быть универсальными при использовании в импульсном режиме, см. ниже. На обводненных или минерализованных грунтах (с обломками или частицами скальных пород, экранирующих ЭМП) работают плохо или вовсе ничего не чуют.
4. Высокой, или радиочастоты (ВЧ или РЧ) – типичные металлоискатели «на золото»: отличная дискриминация на глубину до 50-80 см в сухих непроводящих и немагнитных грунтах (пляжный песок и т.п.) Энергопотребление – как в пред. п. Остальное – на грани «неуда». Эффективность прибора во многом зависит от конструкции и качества исполнения катушки (катушек).

Примечание: мобильность металлоискателей по пп. 2-4 хорошая: от одного комплекта солевых элементов («батареек») АА и без переутомления оператора можно работать до 12 час.

Особняком стоят импульсные металлоискатели. У них первичный ток в катушку поступает импульсами. Задав частоту следования импульсов в пределах НЧ, а их длительность, которая определяет спектральный состав сигнала, соответствующей диапазонам ПЧ-ВЧ, можно получить металлодетектор, совмещающий в себе положительные свойства НЧ, ПЧ и ВЧ или перестраиваемый.

Метод поиска

Насчитывается не менее 10 методов поиска предметов с помощью ЭМП. Но такие, как, скажем, метод непосредственной оцифровки ответного сигнала с компьютерной обработкой – удел профессионального применения.

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

• Параметрическим.
• Приемо-передающим.
• С накоплением фазы.
• На биениях.

Без приемника

Параметрические металлоискатели в некотором роде выпадают из определения принципа действия: в них нет ни приемника, ни приемной катушки. Для детекции используется непосредственно влияние объекта на параметры катушки генератора – индуктивность и добротность, а структура ЭМП значения не имеет. Изменение параметров катушки ведет к изменению частоты и амплитуды вырабатываемых колебаний, что фиксируется разными способами: измерением частоты и амплитуды, по изменению тока потребления генератора, измерением напряжения в петле ФАПЧ (системы фазовой автоподстройки частоты, «подтягивающей» ее к заданному значению) и др.

Параметрические металлоискатели просты, дешевы и помехоустойчивы, но пользование ими требует определенных навыков, т.к. частота «плывет» под влиянием внешних условий. Чувствительность у них слабая; более всего используются как магнитодетекторы.

С приемником и передатчиком

Устройство приемопередающего металлоискателя показано на рис. в начале, к пояснению принципа действия; там же описан и принцип работы. Такие приборы позволяют добиться наилучшей эффективности в своем диапазоне частот, но сложны схемотехнически, требуют особо качественной системы катушек. Приемопередающие металлоискатели с одной катушкой называются индукционными. Их повторяемость лучше, т.к. проблема правильного расположения катушек относительно друг друга отпадает, но схемотехника сложнее – нужно выделить слабый вторичный сигнал на фоне сильного первичного.

Примечание: в импульсных приемопередающих металлоискателях от проблемы выделения также удается избавиться. Объясняется это тем, что в качестве вторичного сигнала «ловят» т. наз. «хвост» переизлученного объектом импульса. Первичный импульс вследствие дисперсии при переизлучении расплывается, и часть вторичного импульса оказывается в промежутке между первичными, откуда ее несложно выделить.

До щелчка

Металлоискатели с накоплением фазы, или фазочувствительные, бывают либо однокатушечными импульсными, либо с 2-мя генераторами, работающими каждый на свою катушку. В первом случае используется тот факт, что импульсы при переизлучении не только расплываются, но и задерживаются. Во времени сдвиг фаз нарастает; когда он достигает определенной величины, дискриминатор срабатывает и в наушниках раздается щелчок. По мере приближения к объекту щелчки становятся чаще и сливаются в звук все более высокого тона. Именно на этом принципе построен «Пират».

Во втором случае техника поиска та же, но работают 2 строго симметричных электрически и геометрически генератора, каждый на свою катушку. При этом вследствие взаимодействия их ЭМП происходит взаимная синхронизация: генераторы работают в такт. При искажении общего ЭМП начинаются срывы синхронизации, слышимые как те же щелчки, а затем тон. Двухкатушечные металлоискатели со срывом синхронизации проще импульсных, но менее чувствительны: проницание их в 1,5-2 раза меньше. Дискриминация в обоих случаях близка к отличной.

Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.

По писку

Биения 2-х электросигналов – сигнал с частотой, равной сумме или разности основных частот исходных сигналов или кратных им – гармоник. Так, напр., если на входы специального устройства – смесителя – подать сигналы с частотами 1 МГц и 1 000 500 Гц или 1,0005 МГц, а к выходу смесителя подключить наушники или динамик, то услышим чистый тон 500 Гц. А если 2-й сигнал будет 200 100 Гц или 200,1 кГц, случится то же самое, т.к. 200 100 х 5 = 1 000 500; мы «поймали» 5-ю гармонику.

В металлоискателе на биениях действуют 2 генератора: опорный и рабочий. Катушка колебательного контура опорного маленькая, защищенная от посторонних влияний, или его частота стабилизирована кварцевым резонатором (попросту – кварцем). Контурная катушка рабочего (поискового) генератора – поисковая, и его частота зависит от наличия предметов в зоне поиска. Перед поиском рабочий генератор настраивают на нулевые биения, т.е. до совпадения частот. Полного нуля звука как правило не добиваются, а настраивают до очень низкого тона или хрипа, так удобнее искать. По изменению тона биений судят о наличии, величине, свойствах и расположении объекта.

Примечание: чаще всего частоту поискового генератора берут в несколько раз ниже опорной и работают на гармониках. Это позволяет, во-первых, избежать вредного в данном случае взаимного влияния генераторов; во-вторых, точнее настроить прибор, в-третьих, вести поиск на оптимальной в данном случае частоте.

Металлоискатели на гармониках в общем сложнее импульсных, однако работают на любом грунте. Правильно изготовленные и настроенные, они не уступают импульсным. Об этом можно судить хотя бы по тому, что золотоискатели-пляжники никак не сойдутся во мнениях, что же лучше: импульсник или на биениях?

Катушка и прочее

Самое распространенное заблуждение начинающих радиолюбителей – абсолютизация схемотехники. Мол, если схема «крутая», то все будет тип-топ. Относительно металлоискателей это вдвойне неверно, т.к. их эксплуатационные достоинства сильнейшим образом зависят от конструкции и качества изготовления поисковой катушки. Как выразился некий курортный старатель: «Находимость детектора должна тянуть карман, а не ноги».

При разработке прибора его схему и параметры катушки подгоняют друг к другу до получения оптимума. Определенная схема с «чужой» катушкой если и заработает, то до заявленных параметров не дотянет. Поэтому, выбирая прототип для повторения, смотрите прежде всего описание катушки. Если оно неполное или неточное – лучше строить другой прибор.

О размерах катушки

Большая (широкая) катушка эффективнее излучает ЭМП и глубже «просветит» грунт. Ее зона поиска шире, что позволяет уменьшить «находимость ногами». Однако, если в зоне поиска окажется крупный ненужный предмет, его сигнал «забьет» слабый от искомой мелочи. Поэтому желательно брать или делать металлодетектор, рассчитанный на работу с катушками разного размера.

Примечание: типичные диаметры катушек 20-90 мм для поиска арматуры и профилей, 130-150 мм «на пляжное золото» и 200-600 мм «на большое железо».

Монопетля

Традиционный тип катушки детектора металла т. наз. тонкая катушка или Mono Loop (одинарная петля): кольцо из многих витков эмалированного медного провода шириной и толщиной раз в 15-20 меньше среднего диаметра кольца. Достоинства катушки-монопетли – слабая зависимость параметров от типа грунта, сужающаяся книзу зона поиска, что позволяет, двигая детектор, точнее определять глубину и расположение находки, и конструктивная простота. Недостатки – малая добротность, отчего в процессе поиска «плывет» настройка, подверженность помехам и расплывчатая реакция на объект: работа с монопетлей требует значительного опыта пользования данным конкретным экземпляром прибора. Самодельные металлоискатели начинающим рекомендуется делать с монопетлей, чтобы без особых проблем получить работоспособную конструкцию и приобрести с ней поисковый опыт.

Индуктивность

При выборе схемы, чтобы убедиться в достоверности обещаний автора, и тем более при самостоятельном конструировании или доработке, нужно знать индуктивность катушки и уметь ее рассчитывать. Даже если вы делаете металлоискатель из покупного набора, индуктивность все равно нужно проверить измерениями или расчетом, чтобы не ломать потом голову: почему, все вот вроде исправно, а не пищит.

Калькуляторы для расчета индуктивности катушек имеются в интернете, но компьютерная программа все случаи практики предусмотреть не может. Поэтому на рис. дана старая, десятилетиями проверенная номограмма для расчета многослойных катушек; тонкая катушка – частный случай многослойной.

Номограмма для расчета многослойных катушек

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

• Берем величину индуктивности L из описания прибора и размеры петли D, l и t оттуда же или по своему выбору; типичные значения: L = 10 мГн, D = 20 см, l = t = 1 см.
• По номограмме определяем количество витков w.
• Задаемся коэффициентом укладки k = 0,5, по размерам l (высота катушки) и t (ширина ее) определяем площадь сечения петли и находим площадь чистой меди в ней как S = klt.
• Поделив S на w, получим сечение обмоточного провода, а по нему – диаметр провода d.
• Если получилось d = (0,5…0,8) мм, все ОК. В противном случае увеличиваем l и t при d>0,8 мм или уменьшаем при d<0,5 мм.

Помехоустойчивость

Экран Фарадея

Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.

Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.

Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.

Способы симметрирования катушек индуктивности

Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.

Корзинка

Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.

Корзиночная катушка для металлоискателя Пират

Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.

Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:

• Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
• По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
• По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.

Плоская корзиночная катушка

Как не надо и надо мотать корзинки

Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.

Кустарная намотка корзиночной катушки

ДД катушки

Принцип действия катушек Монопетля и ДД

ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.

Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».

Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.

Как крепить катушку

Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:

Самодельные оправки для катушек металлоискателей

Однако это не выход: фанера довольно сильно поглощает ЭМП, дает большую паразитную дисперсию импульсов, а намокнув, способна вообще заглушить прибор. Лучший вариант – компьютерный диск либо пластиковая тарелка или блюдце, справа там же. Сложив 2 посудины и склеив, можно получить герметичный корпус катушки. Для катушек сложных (корзинок, ДД) оптимальный материал оправки сотовый поликарбонат. Он прочен, стоек, на влияет на ЭМП, легко обрабатывается.

Несколько конструкций

Параметрические

Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.

Простейший металлоискатель

Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.

Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.

Металлоискатель с простым кварцевым фильтром

Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.

Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.

Приемопередающий

Приемопередающий металлоискатель и катушки для него

Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.

Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.

Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.

Чертеж оправки для намотки ДД катушек

Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.

С накоплением фазы

Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:

Простейший импульсный металлоискатель

Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.

Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.

Металлоискатель Бабочка

Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.

Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.

Схема и монтаж металлоискателя Бабочка

Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.

Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.

Еще о «Пирате»

Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.

Схема металлоискателя Пират

Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:

Видео: металлоискатель “Пират”

а об особенностях его настройки – из следующего ролика:

Видео: настройка порога металлоискателя “Пират”

На биениях

Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.

Металлоискатель на биениях на логических микросхемах

ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.

Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:

• Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
• Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
• Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.

Проще не бывает

Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.

Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.

Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.

Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.

Далее делаем следующее:

Металлоискатель из радиоприемника и калькулятора

1. Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
2. На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
3. Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
4. Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
5. Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
6. Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
7. Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.

Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.

А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.

Нечто странное напоследок

Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:

попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!

В качестве приложения

Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:

• Клон.
• Шанс.
• Кощей.
• Крот.
• Volksturm.
• Малыш ФМ.
• Анкер.
• Терминатор.
• Спектр.
• СОХА-2Т.
• TRACKER PI-2.

Содержание

1. Принцип действия
2. Пояснения к схеме
3. ТТН
4. Подбор W2
5. Конструктивное исполнение
6. Монтаж и подключение
7. Настройка
8. Индикация состояния и диагностика
9. А что еще через него можно включать?
10. Итоговый нюанс
> Обсуждение

Представим себе ситуацию: обычная городская квартира. Пробки или главный автомат – на 16 А; больше не позволяет лимит потребляемой мощности. Имеется электробойлер. Хозяйка включает утюг и принимается за глажку; в этот момент автоматически включается на подогрев остывший бойлер. Ток потребления превышает норму, пробки или автомат выбивают, квартира обесточивается. Досадно, и на компьютере пропала важная информация.

А теперь представим себе другую ситуацию: возле счетчика на стене висит коробочка немного больше сигаретной пачки. «Почуяв», что общий ток потребления возрос и остатка на водонагреватель уже не хватит, она разрывает цепь электропитания ТЭНа, а когда все выглажено и утюг отключен, восстанавливает ее, и бойлер с некоторым запозданием продолжает греть.

Более того, коробочка мгновенно включает и выключает бойлер сообразно включению/выключению терморегулятора утюга: она не содержит электромеханических коммутационных устройств, срабатывает не медленнее чем за 10 мс (электромеханический контактор – не быстрее 20 мс) и квартирный автомат «не видит» переключения потребителей. Сколько бы ни продолжалась глажка, бойлер не успеет сильно остыть, и общий расход электроэнергии не увеличится.

Такая вот «коробочка» – устройство автоматического отключения бойлера – и описана далее в статье.

Принцип действия

Схема устройства приведена на рисунке. Его основа – измерительный трансформатор типа ТТН (трансформатор ток – напряжение) ТМ1. Первичная обмотка ТМ1 (W1) – виток или полтора эмалированной меди большого сечения – включена в разрыв фазного провода L. Ее индуктивность и активное сопротивление ничтожны и не оказывают никакого влияния на электроснабжение квартиры. Вторичная обмотка W2 – много витков тонкого провода. Те, кто знает электродинамику, сразу поймут, что при наличии ферромагнитного магнитопровода НАПРЯЖЕНИЕ U на вторичной обмотке будет прямо пропорционально ТОКУ I первичной, и по его величине можно судить о величине тока в измеряемой цепи.

Электрическая принципиальная схема устройства автоматического отключения электробойлера

Выпрямительный диод VD1 и накопительный конденсатор С1 совместно с ТМ1 составляют измерительный узел. Коэффициент преобразования выбран 1:1,5, т.е. при токе в измеряемой цепи 30 А напряжение на С1 составит 45 В. Такой, достаточно высокий, коэффициент преобразования выбран для устранения гистерезиса устройства по току. Если взять его, скажем, 5:1 (6 В на С1 при 30 А измеряемых), то при настройке устройства на 6 А обратное восстановление вторичной цепи происходит при 5,7 А. 0,3 А разницы при 220 В это 66 Вт, т.е. одна-две лампы освещения могут «сбить с толку» устройство.

Ограничительный резистор R1, регулировочный потенциометр R2, стабилитрон VD2, светодиод LED1, шунт утечки R3 и транзистор VT1 составляют узел управления и индикации срабатывания. Принцип его работы очевиден: R2 настраивают устройство на нужный ток. Когда напряжение на его движке превысит напряжение пробоя стабилитрона плюс 2 В (падение напряжения на светодиоде), VT1 открывается, замыкая на общий провод цепь управляющего электрода тиристора VS1, тот закрывается и размыкает цепь питания бойлера. LED1 при этом загорается за счет тока базы VT1, сигнализируя о срабатывании устройства.

Диодный мост VD2-VD6, делитель напряжения R5/R4 и тиристор VS1 составляют узел коммутации. Он собран по обычной схеме с шунтированием диагонали диодного моста. При этом через ТЭН бойлера и тиристор протекают синусоидальные однополярные импульсы тока с частотой 100 Гц. Через R5/R4 в начале каждого импульса (когда напряжение достигнет примерно 2 В) тиристор открывается и пропускает ток. При падении напряжения до примерно 0,5 В тиристор закрывается и «ждет» следующего импульса.

При срабатывании узла управления открывающие импульсы через открытый VT1 «уходят в землю», по окончании очередной полуволны 220 В 100 Гц тиристор закрывается, а следующая не пройдет через противоположно направленные плечи VD2-VD6. При использовании в качестве VS1 тиристоров производства 70-х из старого хлама мощность бойлера составляет 90% от номинальной, а с современными оптотиристорами – 97-98%.

Ограничительный резистор R6 и светодиод LED2 составляют узел индикации подключения бойлера. Свечение LED2 свидетельствует, что питание на бойлер подано через устройство.

Примечание: LED2 сигнализирует только о подаче напряжения. Нагрев бойлера включает/выключает, как и прежде, его термостат.

Двухполярный переключатель S1.1/S1.2 предназначен для включения бойлера напрямую при неисправности схемы. Надежность устройства весьма высока; схема построена так, что большинство из возможных неисправностей приводят не к отключению, а наоборот к постоянной подаче напряжения на бойлер, как будто «коробочки» вовсе нет, но предназначено устройство для того, чтобы избавить от хлопот, а не добавлять их. S1.1/S1.2 – со световой индикацией включения, чтобы видно было, запитан бойлер через «коробочку» или напрямую.

Пояснения к схеме

Устройство разрабатывалось исходя из принципа «дубовости»: поставил, подключил и забыл. Именно этим объясняется некоторая архаичность схемотехнических решений.

К примеру, вместо ТМ1, который нужно мотать, можно было бы применить компактный датчик тока на магниточувствительных электронных компонентах. Но такой датчик пропускает дальше в схему кратковременные выбросы напряжения – импульсные помехи (ИП). ИП – основной источник неисправностей электроники, подключаемой непосредственно к сети, а источников их в современной квартире более чем достаточно. ТТН же в сочетании с накопительным конденсатором подавляет ИП полностью без дополнительных фильтров.

Номинал R1 может быть от 1 до 5,6 кОм. Его уменьшение увеличивает предельное значение тока срабатывания; увеличение – уменьшает его. VD1 – на напряжение 4,7-5,6 В. Этого вполне достаточно, чтобы устранить гистерезис по току срабатывания. LED1 и LED2 – повышенной яркости; их свечение хорошо видно уже при токе в 2 мА.

Транзистор VT1 должен быть достаточной мощности, т.к. его ток базы может превышать 10 мА. Рассеиваемая мощность – не менее 5 Вт; максимально допустимое коллекторное напряжение – от 50 В. В оригинальной конструкции использован старый советский КТ815Г; подойдут любые его аналоги или более мощные.

Мост VD2-VD6 и тиристор VS1 – на ток не менее 20 А. Ток потребления бытовых бойлеров не превышает 10 А; двойной «военный» запас по току вместо полуторного промышленного или 30% бытового делает мост и тиристор практически вечными. VS1 должен быть установлен на радиаторе площадью 30-50 кв. см.

S1.1/S1.2 – на ток 10 А со встроенной световой индикацией, как указано выше. Можно взять и помощнее, но давать для S1.1/S1.2 большой запас по току особого смысла нет: включается он в исключительных случаях и часто не переключается.

ТТН

Магнитная индукция в магнитопроводе ТМ1 составляет доли тесла (Тл), поэтому наматывать его можно хоть на железе из консервной банки или на Ш-образном феррите. Трансформаторная сталь все же предпочтительнее: индукция насыщения феррита намного меньше, и при резких сильных скачках напряжения в сети ИП могут проникать в схему. Площадь сечения – от 1 кв. см. Больше – не страшно, но возрастут массогабариты устройства.

В оригинале ТМ1 намотан на каркасе сгоревшего трансформатора «базарного» китайского сетевого адаптера питания. Радиолюбители знают, что перематывать «китайца» бесполезно: высококоэрцитивный ферромагнитный сплав, из пластин которого набран сердечник, чувствителен к нагреву, при перегорании ухудшает свои свойства и перемотанный очень быстро опять сгорает. Но в качестве ТТН такой трансформатор работает без заметного нагрева при максимальном токе в первичной обмотке.

Конструкция трансформатора ТМ1

Конструкция и данные ТМ1 показаны на рисунке. Первичная обмотка W1 – виток или полтора из сложенных вместе 10-12 медных эмалированных проводов диаметром 1,0-0,8 мм по меди, или обрезок медной эмалированной шины соответствующего сечения. Плотность тока j в W1 желательно выдерживать до 4 А/кв.мм во избежание магнитного насыщения сердечника от ИП. Коэффициент преобразования до некоторой степени зависит от магнитных свойств материала сердечника и площади его поперечного сечения, поэтому при изготовлении ТМ1 на случайном магнитопроводе количество витков вторичной обмотки W2 придется подобрать.

Подбор W2

Подбор делаем исходя из соотношения 1 А – 1 В переменного напряжения; тогда после выпрямления на С1 получим как раз 40-45 В. Мотаем W2, допустим, 200 витков, для скорости работы. Ищем дома достаточно мощный потребитель. Допустим, есть электрочайник на 1300 Вт. При 220 В в сети его ток потребления 1300/220 = 6 А по закону Ома.

Включаем W1 ТМ1 в разрыв цепи питания чайника (только не забываем налить воду; чайник без воды нельзя включать и в качестве балласта), мультиметром в режиме измерения переменного напряжения меряем «переменку» на W2. Допустим, оказалось 1,7 В. При 30 А с такой обмоткой получим 30/6 = 5х1,7 = 8,5 В, а нам нужно 30 В. Нужное количество витков W2 будет 30/8,5 = 3,53х200 (исходное количество витков) = 706. Округляем до 700 или 750; отклонение напряжения на W2 на 20% на работу устройства существенного влияния не оказывает. Диаметр провода значения не имеет, лишь бы обмотка поместилась в окне каркаса.

Конструктивное исполнение

При работе устройства выделяется примерно 5 Вт тепла. Это немного, но в глухом корпусе при постоянном включении в сеть тепловой режим может оказаться тяжеловат, поэтому нужно предусмотреть вентиляционные отверстия. Корпус – любая подходящая диэлектрическая коробочка. Монтаж – на печатной плате.

Вход с выходом сети и отвод на бойлер подключаются через стандартные клеммники. Чтобы не перепутать провода, их желательно разнести подальше друг от друга и замаркировать. Движок R2 – под шлиц, т.к. регулировка (см. далее) осуществляется один раз при установке устройства. В корпусе – отверстие напротив движка R2, или его выводят на корпус, а после регулировки заклеивают скотчем. LED1, LED2 и S1.1/S1.2 выводятся на переднюю панель.

Монтаж и подключение

Устройство монтируется либо в квартирном электрощитке, либо на стене между счетчиком и главной распределительной коробкой. Включается в разрыв фазы, как указано. На вход заводятся провода от счетчика; на выход – вся остальная квартира, кроме бойлера. Бойлер подключается к отводу для него. Подключение, разумеется, производится при обесточенной квартире с соблюдением правил электробезопасности.

Подробнее о том, как устанавливать сам накопительный, а также проточный водонагреватель читайте по ссылке.

Настройка

Прежде всего определяем запас по току квартиры. Допустим, постоянные потребители – освещение, телевизор, компьютер и т.п. в сумме дали 700 Вт; это при 220 В будет 3,2 А. Автомат, допустим, на 16 А. Остается 12,8 А, это будет 12,8х220 = 2816 Вт; 2,8 кВт.

Потом ищем ближайшего МЕНЬШЕГО по мощности потребителя. Скажем, есть пылесос на 1400 Вт, то же электрочайник, утюг на 2,2 кВт и микроволновка на 2,8 квт. Выбираем утюг, чтобы в дальнейшем избежать непредвиденных отключений. Можно включить чайник с пылесосом, они в сумме дадут 2,7 кВт, но шумно будет.

Далее отключаем бойлер его штатным автоматом, ставим движок R2 в крайнее нижнее положение по схеме. Затем включаем утюг и плавно вращаем движок R2 до тех пор, пока красный светодиод не погаснет и не загорится желтый. Все, регулировка окончена, можно «врубать» бойлер и жить спокойно.

Индикация состояния и диагностика

При нормальной работе устройства должны светиться либо LED1 (желтый), либо LED2 (красный). Если не горят или горят оба сразу – устройство неисправно, нужно до ремонта или замены включить S1.1/S1.2. Для диагностики включаем в сеть то, на чем настраивали: желтый должен погаснуть, а красный засветиться. Однако возможно, что изменилось напряжение сети; в таком случае может понадобиться повторная регулировка.

А что еще через него можно включать?

Можно включать «омические» потребители: утюг, чайник, электрокамин. Микроволновку, холодильник, кондиционер, компьютер, телевизор и все, где кроме простой электроспирали есть хоть какая-то электроника, нельзя: при питании однополярными импульсами такие устройства либо вовсе не будут работать, либо быстро выйдут из строя. В бойлере электроники нет, там термостат на биметаллической пластине. Освещение тоже нельзя: практика показывает, что любые лампочки при питании однополярными импульсами быстро сгорают.

Итоговый нюанс

Первые эксплуатанты устройства, ознакомившись с его работой, решили переставить его на цепь питания розетки у гладильной доски, благо туда идет отдельная ветвь проводки. Т.е., они отдали приоритет бойлеру: при перегрузке по току отключается утюг. Но, конечно, приоритеты в своем жилье каждый определяет сам.

Содержание

1. О готовых комплектах
2. Совсем просто
3. Начинаются сложности
4. Кабель или эфир?
5. Созрели вишни в саду у дяди Вани…
6. Сервер и система
7. Камеры
8. Усовершенствования простых камер
9. Размещение камер
10. Монтаж системы
11. Настройка
12. Архив бы утрамбовать…
13. Информация к размышлению
14. Видео: видеонаблюдение своими руками дома или на даче
> Обсуждение

Видеонаблюдение своими руками – это и совсем просто, и просто просто, и очень сложно. Совсем просто – если нужно из кухни присмотреть за квартирой, не отрываясь от готовки или стирки. Просто просто – потому что технически создание системы видеонаблюдения доступно пользователю домашнего компьютера среднего уровня, а финансово обойдется не более чем в 10-12 тыс. руб, если только не покупать готовый набор, а комплектовать самому. И очень сложно – если деньги нужно потратить не на собственное спокойствие душевное до первого проникновения чужака, а на действительную безопасность.

Постараемся разобраться в этом клубке проблем. Заодно посмотрим, можно ли все же реализовать видеонаблюдение своими руками, чтобы оно было эффективным и во что оно обойдется. И прежде всего уясним себе, что в данном случае речь идет о четырех весьма и весьма различных системах:

• Присмотр за квартирой без выезда – совсем просто и дешево.
• Присмотр за временно покинутой квартирой, офисом, производственным помещением в обустроенном регионе – просто, но дороже.
• Домашняя система видеонаблюдения постоянно обитаемого загородного дома или задействованной удаленной производственной площади (охраняемый склад, ферма) – просто и недешево.
• Видеонаблюдение за дачей, удаленным полем/садом, временно используемой производственной площадью – очень сложно, дорого и вообще проблематично.

О готовых комплектах

В интернете море разливанное предложений готовых комплектов видеонаблюдения, проводных или беспроводных. Что о них можно сказать, если считать все вполне надежными?

Во-первых, цены явно вздуты: комплект из одной камеры и видеорегистратора дешевле 15 000 руб. вряд ли найдется. Но одна камера, понятное дело, полного обзора не даст; для этого нужно их хотя бы 4-5. Такой комплект дешевле 35 000 руб. не купишь. Выходит, за каждую дополнительную камеру нужно выложить 20 000/(3-4) = (6667-5000) руб. А точно такая же отдельно стоит не более 2500 руб. Разница в 10 000 и более за пару дополнительных чипов в регистраторе – это уж чересчур. Лучше попытаться собрать самому.

Во-вторых, продавцы скромно умалчивают, что «беспроводное» в данном случае означает локальную связь камер с регистратором, а не собственный выход в интернет WAN (Worldwide Area Network; глобальная, или всемирная, информационная сеть, ГИС; LAN, Local Area Network – локальная информационная сеть, ЛИС). Да, в беспроводном видеонаблюдении регистратор может быть удален от камер, но насколько? Обещания в 10 или даже 30 км (!) – абсурд. Для радиуса зоны уверенного приема (ЗУП) в 10 км на МВ/ДМВ нужна мощность не менее 15 Вт, излучаемая антенной, поднятой не менее чем на 20-25 м над наивысшей точкой рельефа окружающей местности. Если даже допустить, что, благодаря каким-то невероятным ухищрениям технологии коробочка на батарейках и выдаст столько в антенну, то в широкую продажу ее не пустят – для такой дальнобойности нужна отдельная на каждое устройство лицензия Минсвязи и выделенная Частотнадзором частота. Поинтересуйтесь в крупных телекомпаниях, просто ли им получить разрешение на новый передатчик?

В-третьих, готовые наборы ПО для удаленного контроля по интернету не комплектуются и гарантии, что внедрить систему в инет получится, производители не дают. Либо сиди и все время смотри на монитор (который, кстати, должен поддерживать мультиэкранный режим), либо никакого контроля в реальном времени.

Общий вывод – бюджетное видеонаблюдение нужно делать самому из покупных вразнобой компонент, и самому же настраивать. Подводных камней на этом фарватере немало, так что плыть по нему придется путем извилистым. Ну что ж, пока – малый вперед!

Примечание: контроль офиса/склада/цеха/территории в нерабочее время в большом городе при разносе камер и регистратора более чем на 100-150 м весьма и весьма проблематичен из-за помех и легкости глушения такой системы. В сельской местности можно отнести контроль до 1 км, а работу глушилки сразу распознать и считать сигналом тревоги.

Совсем просто

Локальное видеонаблюдение в квартире может вовсе не потребовать никаких дополнительных затрат и быть организовано буквально в течение 3-10 мин. Что для этого нужно? Веб-камера (вебка), USB или беспроводная, да ноутбук или планшет. В продаже есть и смартфоны, понимающие вебку. Создание системы видеоприсмотра сводится к инсталляции вебки – и смотрите себе, мирно ли сопит носиком во сне ваш маленький или не шкодит ли любимая кошка.

Второй вариант – на случай, если ноут со встроенной вебкой, выход в инет через домашний Wi-Fi роутер и есть вторая точка выхода – тот же планшет или смартфон. Тут и покупать ничего не нужно – связываемся сами с собой как угодно, хотя бы через соцсеть или какую-то знакомку, и контролируем на здоровье.

Видео: простое виденаблюдение для квартиры своими руками

Начинаются сложности

Удаленная система наблюдения, совмещающая в себе контрольные и охранные функции, технически вполне реализуема своими силами, но организационно сложнее на порядки. По правде говоря, если бюджет позволяет, лучше заказать ее в лицензированной организации. Если же браться самому, то нужно владеть кое-какой информацией специального характера. Постараемся помочь читателю разобраться в этом вопросе. Начнем с организационных и морально-этических принципов, имеющих тем не менее, вполне конкретное техническое и денежное выражение.

Против лома нет приема

Самый простой способ избежать видеонаблюдения – вывести его из строя. Преступники не мудрствуют лукаво: камень из рогатки или шарик с краской из пейнтбольного ружья по камере – всего лишь мелкое хулиганство и материальный ущерб. Комок грязи или снежок по ее объективу вообще ненаказуемы; максимум – админпротокол. А путь свободен.

Принцип 1: врачу, исцелися сам, или главное – безопасность камер. Как ее обеспечить? Далее посмотрим.

С честным лицом и открытым забралом

Хороший пожарник – тот, который спит на службе. Почему? Потому, что у него нигде ничего не горит. Хороший сантехник – тот, который в дежурке забивает козла, а то и распивает бутылочку с коллегами. Почему? Потому, что у него все везде проходит по трубам как надо куда надо и нигде ничего не течет.

Хорошее видеонаблюдение – то, которое отвадит злоумышленника. Схватить злодея за шкирку и поволочь торжествующе в органы, может быть, и приятно. Но для общества полезнее, когда и он, и хозяин спокойно спят, не помышляя о криминале.

Принцип 2: организовать видеонаблюдение необходимо, исходя из абсолютного приоритета профилактики несанкционированного проникновения.

И в дождь, и в грязь должна работать связь

Преступники, если нужно, и помудрствовать могут, и умеют, а войны высоких технологий давно уже перешли из фантастики в быт. Те же производители охранных систем предлагают в широком ассортименте разные сканеры, антижучки, детекторы, глушилки и т.п. Цены – доступные. Во всяком случае, меньше стоимости урожая клубники или яблок с ухоженных 6 соток, не считая картошки и помидоров. И пользоваться можно неоднократно.

Принцип 3: основа надежности системы видеонаблюдения – надежные и защищенные каналы связи, как внутренние (между камерами и сервером), так и входящие/исходящие.

Солдат спит, служба идет

Вероятность вычислить и взять взломщика и вора спустя 12 час. после эпизода стремительно приближается к 0. Свыше 75% взломов и краж раскрываются в течение суток по совершении; потом – «глухарь». Но смотреть не отрываясь на дисплей невозможно, и зачем, к примеру, уезжать всей семьей в отпуск ради лишнего беспокойства?

Принцип 4: система видеонаблюдения должна быть спящей, т.е. должна уметь сама распознавать факт нарушения и давать тревогу.

Кабель или эфир?

Беспроводное видеонаблюдение, бесспорно, экономит много денег на кабеле и земляных/строительных работах по его скрытой прокладке. Но оно же весьма уязвимо для глушения и просто радиопомех, которых в теперешнем эфире хоть отбавляй. Гарантий конфиденциальности информации тоже нет: кодер, способный выдержать современные инфоатаки, и остронаправленную антенну в камеру не встроишь.

Поэтому единственный, пожалуй, случай, когда беспроводное наблюдение оправдывает себя – внутренний контроль обширного помещения: многокомнатной квартиры, офиса, торгового зала. А как организовать наружное видеонаблюдение, не опутываясь паутиной проводов и не роя траншеи, мы далее разберемся.

Созрели вишни в саду у дяди Вани…

Олигархи для своих загородных резиденций сами видеонаблюдение не делают. А для рядового гражданина наиболее актуальны две задачи: присмотр за квартирой или небольшим офисом в отсутствие хозяев и контроль обстановки на даче. Вторая необходима не только безопасности ради – знать погоду там перед поездкой никак не помешает.

Вместе с тем, видеонаблюдение для дачи сложнее всего по всем статьям, включая труднодоступность в ненастье и ненадежность электроснабжения. Поэтому на нем мы остановимся подробнее; все прочее будет проще. Отдельные существенные для объектов охраны иного рода моменты будут отмечены особо.

Интернет

Локальное беспроводное видеонаблюдение, как уже указано, с дачи до городского дома не дотянется, да и в городе будет более-менее надежно работать лишь в пределах не очень большого объекта. В городе организовать удаленный контроль по интернету сравнительно просто: выход в него на объекте, как правило, уже есть. Нужно только проверить его пропускную способность (см. ниже), перейти, если потребуется, на более дорогой тарифный план для ее увеличения и настроить всю систему; об этом мы тоже поговорим.

Но на дачу оптику, витую пару или коаксиал протянуть нереально, а перебить протянутые элементарно просто. Фактически единственная возможность организовать видеонаблюдение через интернет для дачи – 3G модем или другой мобильный (эфирный) интернет (EDGE, GPRS). Однако такие системы, мягко говоря, избытком пропускной способности не страдают при любых заявленных характеристиках. И гарантий ее никакой провайдер не даст: эфир же – погода, помехи, условия прохождения радиоволн.

Вместе с тем, как будет показано ниже, интернет-канал для видеонаблюдения должен стабильно обеспечивать пропускную способность около 1 Мбит/с. Как ее проверить на месте? Подручных есть 4 способа:

1. Скачать программу тестирования интернета на скорость и прокачать ею канал с места. Источников бесплатных программ сколько угодно, хотя бы speedtest.net. Результат далеко не всегда отражает действительность, поэтому лучше проверить несколько раз в часы пик интернета разными программами. И нужно будет указать или показать на карте хост приемника информации; до домашнего компьютера тестирование не проводится.
2. Скачать фильм торрент-трекером и наблюдать, какую он покажет скорость закачки. Способ хорош тем, что дает реальную скорость передачи сплошного потока видео и аудио до экрана, а это нам и нужно. Однако трекер может показать не скорость соединения, а скорость отдачи источника, поэтому качать нужно файлы, которые отдают не менее 10-12 сидов (обладателей их, осуществляющих раздачу).
3. Пообщаться со знакомыми по скайпу с вебкой, настроенной на 25-30 FPS (frames per second), 25-30 кадров в секунду. Если звук с картинкой проходят, лишь изредка подхрипывая или ненадолго (до 2-3 с) рассыпаясь на квадратики, подключение по скорости пройдет.
4. Поиграть часа 3-4 в World Of Tanks онлайн. По 3G это редко удается, но, если уж получается – канал отличный.

Непременное условие тестирования – его нужно производить на объекте и с устройства (сервера системы), к которому будут в дальнейшем подключены камеры. Для дачи это может быть нетбук с 3G модемом. Понятное дело, что придется купить у провайдера еще одну точку входа и вносить за нее абонплату. Если объект постоянно обитаемый и инет уже есть, этот расход, разумеется, отпадает.

Об IP адресе

IP (Internet Protocol Address) точки входа с объекта должен быть фиксированным. Если IP абонента плавающий, то настроить программу управления наблюдением, в т.ч. и передачу картинок владельцу, весьма и весьма проблематично, даже если сервер системы имеет функцию DDNS (которую специалисты непочтительно, но метко называют веб-мордой). А самый популярный бесплатный софт IVIDEON, о котором речь еще пойдет, понимает только фиксированный IP.

Узнать, фиксирован ли ваш IP, очень просто: в Яндексе в строке поиска набрать, без кавычек, «IP адрес». Если IP фиксирован, то первым результатом он и будет, напр. 96.222.76.190 IPv6. Запишите его – он еще понадобится.

Если эфирный модем простой, похожий на флешку, IP наверняка плавающий. Фиксированный IP провайдеры дают контрактным абонентам с прошитыми провайдером модемами. Чтобы включиться на контракт, придется предъявить паспорт и заключить договор, но зато вы получите массу преимуществ; в частности – уменьшенную абонплату и набегающие со временем льготы.

Примечание: в контракте, в зависимости от тарифного плана, указывается максимальная скорость канала. Учтите – это максимум, который по эфиру гарантировать физически невозможно. К примеру, если вы выбрали тариф на 64 кбит/с, то больше и не будет даже до рождения Фарадея, Максвелла, Герца и Попова. Но трафик на 1 Мбит/с в зависимости от условий приема может упасть до тех же 64 кбит/с, и провайдер тут не виноват.

LAN

Второй скользкий момент – выход в инет абонентов локальной сети. Предусмотрен ли он тарифным планом или контрактом? Дело в том, что видеонаблюдение проще всего организовать при помощи камер D-Link, но у каждой из них будет свой IP. А, к примеру, в сети PeopleNet хост понимает только IP зарегистрированного модема. Чтобы посмотреть видео с камеры издали, его нужно записать на HDD сервера системы, а уж оттуда стянуть по инету любым другим возможным способом. Популярные доступные программы управления наблюдением делать это не позволяют.

С плавающим IP такая проблема не возникнет в принципе, но будут другие, о которых уже сказано. Поэтому, планируя установку видеонаблюдения, обязательно выясните у своего провайдера, не придется ли за каждую камеру вносить отдельную абонплату и вообще, будет ли хост работать с D-Link.

Сервер и система

Структурная схема удаленного видеонаблюдения

Простое видеонаблюдение собирается по структурной схеме, приведенной на рисунке. При выполнении некоторых мер, описанных ниже, в качестве сервера подойдет любой нетбук или подержанный компьютер. Хотите еще проще? Да, возможно. Но для себя, а не от воров.

Если на сервере есть хотя бы 6 USB портов (один – для мышки), то и камеры можно взять USB и обойтись без локальной сети. Как самую дешевую вебку сделать всепогодной и антивандальной, будет описано далее. Но! USB соединение плохо защищено от помех, и длина кабеля со всеми изворотам не может быть более 15-20 м. USB-2 на максимальной скорости 2 Мбит/с работоспособно, по ТУ, при длине кабеля до 5 м. И доступные управляющие софты рассчитаны на IP-камеры.

К слову, IP-камера вовсе не значит, что она сама по себе выходит в инет и передает картинку хозяину. IP-камеры имеют IP- и MAC-адреса (MAC-адрес – физический идентификатор устройства в сети), но для выхода в инет им, как и всем, необходим провайдер и хост. И модем, если инет мобильный. К примеру, если есть 8 IP-камер, то, чтобы снять картинки со всех них непосредственно по проводному инету, нужно купить 8 точек выхода и вносить восьмикратную абонплату.

Роутер может быть любым. Сложный маршрутизатор не нужен, подойдет самый простой коммуникатор (свич, хаб). Эфирный порт нужен, если в системе есть беспроводные камеры.

Современные роутеры – это, фактически, вполне приличные компьютеры, к которым, для настройки, к примеру, можно подключить дисплей, клавиатуру, мышку. Есть у них и собственный WAN. Однако компьютеры они специализированные; установить на такой и настроить программу управления системой если и можно, то опытному специалисту. ОС, кстати, чаще всего Linux. Так что вся система обойдется гораздо дешевле, если для сервера взять дешевый б/у комп и простой дешевый хаб.

О HDD

Читатель, компьютерно грамотный и въедливый, может язвительно спросить: а, простите, архив-то где храниться будет? Настроить сервер на передачу всех картинок сразу хозяину сложно, и мобильный инет такой поток постоянно точно не потянет. А тогда какой же винт нужен на локальном сервере? На нетбуках и б/у таких не бывает.

Между прочим, бывают. При 8 FPS с 5 камер на 600 TVL (см. далее) за неделю при активности кадра 50% набегает около 10 ГБ архива данных. Жесткий диск на 120 ГБ не считался редкостью и 8 лет тому назад, а теперь? И если хранить архив, как говорится, весь сплошняком и не глядя, то раз в неделю придется покупать аж 2 DVD болванки. Если же не лениться просматривать в ускоренном режиме и пропалывать, то 4-мя DVD в год под архив обойтись вполне реально.

Примечание: активность кадра – отношение количества изменившихся на новом кадре пикселов к их общему количеству, считая по «сырой картинке», карте битов. Размер сжатого видео от активности кадра зависит очень сильно. Только не ищите аналога с JPEG: в потоке видео полностью передается лишь каждая 15-я картинка (сжатая хотя бы тем же JPEG), а для промежуточных кадров – параметры их изменения относительно опорных. Если в кадре дядька с мешком и топором медленно крадется по колышущейся от ветерка траве, активность кадра будет 20-30%.

О UPS

Нужен ли для такой системы UPS? Вопрос, казалось бы, праздный – ведь без электричества ничего и не увидишь. Верно, но для неотапливаемой дачи есть нюанс: зимой, на морозе, аккумулятор UPS мгновенно засульфатируется и полностью выйдет из строя. Да и прочему оборудованию, если оно непрофессиональное, минус в плюс не пойдет. Так что, по окончании сбора урожая, когда воровать уже нечего, всю технику лучше отвезти домой до весны.

Камеры

Итак, считаем, что вопросы выхода в интернет решены, более-менее надежный канал связи у нас есть. Установка видеонаблюдения начнется с выбора камер и разработки схемы их размещения; эти вопросы тесно взаимосвязаны. От них зависит и все остальное, поэтому хаб, прокладку кабелей, обжимку разъемов, монтаж и настройку системы отложим на потом.

Какие они бывают

Камеры видеонаблюдения делятся на две большие категории – открытые и скрытые. Имея в виду преимущественно профилактическое назначение системы, предпочтение следует отдать открытым, они и дешевле. Но в некоторых случаях могут понадобиться и скрытые, поэтому рассмотрим те и другие.

Открытые

Основные виды открытых камер показаны на рисунке. Первая слева – консольная беспроводная; такие бывают и проводные. Самые дешевые, предназначены для фиксированного обзора внутри помещений. Проводную консольную камеру несложно самому сделать антивандальной и приспособить для наружки, о чем будет сказано.

Открытые камеры видеонаблюдения

Следующая – наружная с жестким креплением. Как правило, такие стоят дорого и снабжаются инфракрасной подсветкой, зум-объективом, встроенным детектором движения с распознаванием образов, средствами защиты от глушения. Стоят дорого, и увлекаться ими для себя не нужно: применение таких камер оправдано для контроля очень больших пространств и зон внимания снаружи от периметра.

Третья слева – внутренняя позиционируемая полноповоротная (PTZ). Довольно дороги, но одна такая, закрепленная на потолке, для полного обзора комнаты заменяет 4 консольных. Если те не усовершенствованы своими силами, как будет описано далее.

Последняя – купольная всепогодная антивандальная. Помимо полного набора функций наружной камеры и PTZ, описанного выше, такие чаще всего снабжаются еще и автономной системой позиционирования, позволяющей осуществлять сканирование всей полусферы независимо от компьютера.

Стоят купольные камеры дорого, но по соотношению функциональность/цена не имеют себе равных. Хотя бы одну такую необходимо забить в бюджет системы, если планируется видеонаблюдение для дома или дачи.

Скрытые

Первая слева на рисунке – сверхминиатюрная. «Скрытость» вроде бы должна достигаться простым уменьшением размера, но специалисты, образно выражаясь, с двух сторон баррикады, такие не уважают: их легко обнаруживает неопытный, но внимательный и настороженный нарушитель при соответствующей психологической установке. Зашита от глушилок и антижучков чаще всего никакая. В общем, дорогие игрушки.

Скрытые камеры видеонаблюдения

Следующие три – маскируемые, под потолочный светильник, детектор движения и пожарный извещатель соответственно. Злодеи-профи над таким смеются и нередко, завершая визит, оставляют на них издевательские надписи вроде: «Хозяин, замени лампочку!» или «Мужик, я думал, ты умнее…»

Но для рабочего наблюдения в офисе или цехе маскируемые камеры, тем более, что среди них есть недорогие, подходят неплохо – они не так раздражают персонал, как бесстыдно пялящиеся «зырики».

И две последние – камеры потайные. Их замуровывают в стены, встраивают в подвесные потолки и т.п. В опытных руках потайные камеры – мощнейшее средство оперативной разработки. Много преступлений и тщательно оберегаемых секретов разоблачается с их помощью. Но профилактическая роль – нулевая, и стоят очень дорого, поэтому для домашнего видеонаблюдения не рекомендуются.

Выбор по параметрам

Разрешение

На рисунке показаны картинки с камер с разрешением 450 TVL (TelevisionLines), ТВ-строк, 600 TVL и растровая с матрицы в 2 Мрх. Разница в детализации и геометрии тестовой картинки бьет в глаза, но физиономию злодея из «Звездных войн» Дарта Вейдера опознать можно везде. И личность реального нарушителя тоже можно будет опознать, не пользуясь криминалистическими софтами.

Помимо цены, камеры малого разрешения для удаленного видеонаблюдения имеют еще одно огромное преимущество: требуется в разы или десятки раз меньшая пропускная способность канала связи и место под архив. В YourTube сюжет с такой камеры рейтинга не наберет, по подглядывание с последующим обнародованием – это уже не личная безопасность, а паранойя вкупе с УК.

Матрица и фокус

Если планируется круглогодичное уличное видеонаблюдение (сад/огород, частный дом, склад, производственная площадка и т.п.), то приобретает значение тип матрицы: CCD (Couple Charged Device, прибор с зарядовой связью, ПЗС) или CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, комплементарная металл-окисел-полупроводник, К-МОП). CCD дешевле, но для наружки не годятся: от нагрева прямым Солнцем летом сильно шумят, а от холодов зимой за 2-3 сезона деградируют.

Примечание: в спецификациях отечественных производителей К-МДП, металл-диэлектрик-полупроводник, это то же самое, что и К-МОП.

Альтернативные производители в спецификациях маскируют CCD аббревиатурами собственного приготовления, да еще и меняют из время от времени, поэтому в паспорте наружной камеры должно быть четко прописано: «Тип матрицы – CMOS».

Важен также размер матрицы по диагонали. Он выражается в долях дюйма: матрица 1/3 будет 25,4/3 = 8,47 мм, а 1/4 – 25,5/4 = 6,35 мм. По идее, чем больше матрица, тем шире ее динамический диапазон, расстояние по яркости от уровня шумов до уровня белого. Но тогда для получения того же угла обзора потребуется и большее фокусное расстояние объектива, а от этого падает глубина резкости. При большой матрице может потребоваться зум-объектив, а это не очень хорошо. Помимо дороговизны, важные для расследования детали фона могут оказаться смазанными.

Примечание: при одной и той же оптике по картинке с матрицы 1/3 на 450 TVL опознать субъекта легче, чем с матрицы 1/4 на 600 TVL.

Специалисты по поводу размера матриц ломали и ломают копья, но простому пользователю для себя достаточно знать следующее:

• Для обзора комнаты – матрица любая.
• Для периметра дома – пойдет любая CMOS.
• Для обзора придомовой территории со стен, см. ниже – CMOS 1/3 450-600 TVL.
• Для обзора участка с крыши – CMOS 1/3 на 600-800 TVL.

Картинки с предварительно подобранных камер нужно сравнить при покупке – камеры разных производителей по ее качеству существенно различаются. В спецификациях на камеры часто дают и фокусное расстояние объектива с глубиной резкости. Первое для указанных параметров будет в пределах 4-7 мм, а глубина резкости должна быть от 0,6-1,5 м до бесконечности. Для непрофессионального наблюдения объектив желателен с фиксированным фокусным расстоянием и постоянной наводкой на резкость. Фокусируемый зум-объектив и дорог, и не так надежен.

Детектор движения

Принцип детектора движения (ДД) прост: пока в кадре ничего не происходит, камера спит – ничего не снимает и не нагружает канал связи; он остается в распоряжении других камер, что-то заметивших. Использование камер с ДД позволяет снизить требования к связи или к тому же каналу подключить больше камер.

ДД сейчас снабжаются и простейшие дешевые камеры. Часто такие брать не советуют: мол, к чему ДД, если он не может отличить упомянутого злого дядьку от приблудного барбоса или набежавшей на Солнце тучки?

Очень даже к чему, и как раз потому, что замечает любые изменения. Барбос может вытоптать клумбу или нагадить, и от него нужно избавляться. Без фенологии (знания и учета природных явлений) нельзя организовать как рентабельное товарное хозяйство, так и существенное подспорье к собственному столу.

Пример: при просмотре архива замечено, что на даче был легкий заморозок, которого в городе, где всегда теплее, не отмечено. Значит, огурцы будут горчить, и лучше их собрать на корнишоны, чтобы не выбрасывать потом, а все-таки съесть или выгодно продать.

Что же касается офиса, то в помещении избыточная чувствительность к движению не помеха: в нерабочее время все, что может случиться, не нужно и должно быть отмечено.

Светочувствительность и подсветка

Галогенный прожектор с детектором движения

При повышении чувствительности камеры с 1 лк (сумеречная) до 0,1 лк (ночная) цена возрастает в несколько раз. То же самое – если камера оборудована ИК подсветкой. Нужно ли это? Лучше за часть разницы в цене купить галогенный прожектор с ДД (см. рис.), или отдельно ДД и к нему лампочку-экономку в наружном плафоне.

Помимо экономии, здесь для профилактики сыграет роль психология. Внезапно вспыхнувший яркий свет – недвусмысленный сигнал нарушителю: «Чувак, ты попалился! Делай ноги, пока не взяли!». Если же нарушитель вовсе «отмороженный» – наркоман, радикал определенного рода – то по светлой четкой картинке опознать его будет легче, чем по мутной и тусклой ИК.

Частота кадров

Для удаленного наблюдения нужно брать камеру с минимальной частотой кадров 8 FPS. Почему именно 8? Если по каналу связи прошла картинка с вебки при 25-30 FPS, то при 8 FPS он потянет 4-5 камер без звука, что достаточно для полного обзора.

С другой стороны, хорошо подготовленный спецагент реагирует на внезапный раздражитель (свет, к примеру, см. выше) за 0,15-0,2 с. 8 FPS дадут на каждый кадр 1/8 = 0,125 с, что быстрее, и нарушитель будет зафиксирован.

Видео о камерах для видеонаблюдения

Усовершенствования простых камер

Оптика

Видеокамера с расширяющей линзой

Взгляните на рисунок. На камеру наложена миносовая – (11-15) диоптрий линза для очков; она выделена несколько более насыщенным цветом. Такие продаются диаметром 70 мм, и на камере закрепляются охватывающими ее проволочными скобками, т.е. камеру не разбираем, и гарантия не теряется.

Что это дает? Угол обзора расширяется с 60 до 90-110 градусов. Одна такая камера в верхнем углу комнаты даст полный ее обзор, и не нужна дорогая купольная или 4 по углам, смотрящих наперекрест. Картинка, правда, от линзы еще больше поплывет, но мы ведь не фильм снимаем, а объект опознать все равно возможно будет.

При наружном размещении 4 самодельных «суперширика», установленных посередине стен, дадут полный обзор по кругу. Завершит систему купольная камера на крыше. Возле углов здания останутся небольшие мертвые зоны, но опытный преступник только вздохнет: «Близок локоть, да не укусишь!» Использовать их для проникновения невозможно.

Скафандр для вебки

Антивандальная всепогодная веб-камера

Теперь взгляните на следующий рисунок. Сообразительный самодельщик взял да и засунул дешевенькую вебку Genius в корпус галогенного прожектора. Внутрь за рефлектор положил несколько мешочков силикагеля, чтобы конденсата не было, а кабельный ввод после подключения залил церезином.

Получилось вдвое дешевле самой дешевой наружной камеры, но стабильно работает от –17 (ниже не было) до +45 при нагреве прямым Солнцем. В жару, правда, заметно шумит, но разобрать картинку можно.

Камнем из рогатки или стрелой из спортивного лука стекло разбивается при попадании в пределах около 10 градусов от нормали; фактически – при прямом. Пуля из спортивной пневматической винтовки или револьвера под патрон Флобера при таком ракурсе оставляет на стекле щербинку, а при угле встречи более 30 градусов все вышеуказанные снаряды рикошетят. При подвеске на стене с наклоном, как описано ниже, рикошетит и пейнтбольный шарик при стрельбе из любой возможной позиции.

Размещение камер

Правильным размещением камер можно добиться экономии кабеля такой, что беспроводное наблюдение на участке в 12 соток становится ненужным. Основной принцип уже описан – 4 на стенах, купольная на крыше. Нужно еще определить высоту подвеса и угол наклона; это иллюстрирует рисунок.

Размещение камеры видеонаблюдения на стене

Слева – совсем плохо: большая мертвая зона под стеной, и зря тратим разрешение камеры на подглядывание за улицой. В центре – можно, но не нужно: мертвая зона остается, камера висит слишком низко, а выстрелом или броском из-за забора можно разбить стекло или объектив.

А вот справа – оптимум. Полный обзор, и швырок на повреждение возможен только из просматриваемого пространства.

Для обзора дачного участка стеновые камеры нужно разместить попарно с разным наклоном на концах конька крыши; очень хорошо, если крыша вальмовая. Картинка с дачных камер нужна почетче, чем с домовых – смотреть нужно довольно далеко. Но вся система в целом выйдет дешевле, и канал связи может быть послабее: дорогая купольная камера высокого разрешения на крыше уже не нужна.

Эти соображения справедливы, если угол обзора расширен, как описано выше, или изначально составляет 90 и более градусов. ДД со вспыхивающей подсветкой размещаются по стенам возле камер, или, для дачи, 2 под парами камер.

Монтаж системы

Монтаж видеонаблюдения по сравнению с другими электрокоммуникациями имеет существенные особенности:

• Кабель нужен комбинированный: коаксиал или витая пара в одной оболочке с жилами питания.
• К камерам на территории кабель прокладывают в траншее затянутым в трубу.
• Земляные работы ведут по возможности скрытно, пользуясь услугами вполне доверенных лиц; случайный дешевый забулдыга за пузырь или дозу сдаст не задумываясь, а темные личности между собой договариваются легко.
• Электропитание камер нужно брать от сервера системы; камера, включенная в ближайшую розетку – все равно что пароль, написанный на заборе.
• Сервер, хаб, UPS и прочее системное оборудование размещаются компактно в поле зрения одной из камер.

Настройка

Камеры

Камеры D-Link (кстати, их так называют по имени фирмы, впервые их разработавшей и выпустившей на рынок) комплектуются ПО с инструкцией по установке, поэтому опишем вкратце лишь существенное:

1. Собираем и настраиваем LAN; тут можно привлечь специалиста, секретов пока нет.
2. Выходим в интернет с сервера.
3. Подключаем к LAN ОДНУ камеру.
4. Устанавливаем ее ПО и запускаем.
5. Софт камеры сам ее найдет и выдаст ее IP и MAC.
6. На сервере в строку поиска любого браузера вводим полученный IP; откроется панель управления камерой, где можно будет, к примеру, настроить FPS, и увидеть картинку.
7. Точно так же инсталлируем остальные камеры по очереди.

Примечание: битрейт (скорость передачи значимой информации; Bit Rate) не трогаем или выставляем постоянный CBR, constant bit rate).

Далее настраиваем удаленный доступ. Это задача уже не для дилетанта, и ПО камеры недостаточно: нужно настроить через WAN-интерфейсы интернет-шлюз между сервером и получателем информации. Проще, к сожалению, нельзя – не будет конфиденциальности. Серьезные продавцы камер и провайдеры оказывают такую услугу; случайных копьютерных гуру привлекать не нужно. Но потом для пользователя все просто: на получателе в браузере набираем IP камеры и, через двоеточие – присвоенный при настройке номер ее порта; на экране откроется панель управления с картинкой.

Управляющие программы

D-Link обеспечивает высокую степень конфиденциальности и защищенности информации, но пользоваться им, как видим, сложно и хлопотно. Платные плагины к D-Link, упрощающие работу с системой, стоят также немало. Поэтому широкое распространение получили автономные программы управления камерами. Они позволяют получать картинку с любой камеры, с любой вебки в сети, хоть на смартфон, и записывать ее в архив.

Более всего распространены две: Ivideon и WebcamXP. Обе их можно скачать бесплатно и установить без затруднений, как и любой другой пользовательский софт. Нужно только знать IP камеры, о чем уже говорилось. Но разница между Ivideon и WebcamXP довольно существенна.

Ivideon

Абсолютно бесплатна; надежных источников раздачи и руководств по установке – море. Но позволяет только записывать видео в реальном времени с одной камеры. Есть плагины, позволяющие автоматически переключаться с камеры на камеру, но отмечено много глюков. В общем, очень хорошая программа для вебок, но для видеонаблюдения с полным обзором подходит неважно.

Примечание: Ivideon имеет ДД без распознавания. ДД камеры он не заменяет – обратной связи нет, движение определяется по принятым кадрам. Т.е., камеры никогда не спят и все время нагружают канал связи.

WebcamXP

В бесплатной версии на одну камеру позволяет регулировать скорость съемки; например, делать кадр раз в секунду, или через 0,5 с, или через 2 с и т.п. Многокамерная триал-версия дается бесплатно на 2 месяца, потом нужно платить. Позволяет планировать включение/выключение камер, можно настраивать кодек, задавать путь сохранения архива, скачивать издали по FTP и HTTP. Но работает только под WindowsXP и выше. Накладывает собственный логотип на изображение, что не всегда допустимо. В целом, для самодельного непрофессионального наблюдения – пока безальтернативный вариант.

Примечание: пытаться обмануть, попользовавшись триалом, а затем удалив и скачав заново – бесполезно.

Архив бы утрамбовать…

Самое слабое звено самодельного видеонаблюдения – его владелец. Просмотр и просеивание архива потребует не менее 3-4 часов еженедельно, и работа эта утомительна. Нет ли доступных софтов, которые сами бы прореживали архив?

К сожалению, программ, которые сами могли бы понять, что вам интересно и нужно, нет и пока не предвидится. Домашних, для рядовых пользователей, прореживателей архивов, как таковых, нет вообще. На домашний компьютер можно поставить ZoneMinder, но пользование этой программой требует наличия навыков программирования хотя бы среднего уровня.

Информация к размышлению

Размышлять будем о даче. И о других случаях, когда нужно видеонаблюдение с полным обзором по интернету. Как видим, начальные единовременные затраты составят около 10 000 руб, никак не менее, а затем по 400-600 руб./мес., или 4800-7200 ежегодно. Пользованию системой придется уделять немало времени и сил. А в случае чего – можно только наблюдать; объект далеко и мгновенно не доступен.

Поэтому, прежде чем браться за видеонаблюдение, подумаем хорошенько: а не скинуться ли всем миром, как в дачных товариществах издавна заведено, и не нанять ли сторожа с собачкой? Пусть он и не герой, но нападение на человека при исполнении или обученную и зарегистрированную служебную собаку – это уже не воровство с хулиганством. Это совсем другие статьи УК, и сроки другие. И преступники прекрасно это знают.

Видео: видеонаблюдение своими руками дома или на даче

Содержание

1. Бытовой природный газ и правила обращения с ним
2. Инструмент и материалы
3. Устройство плиты
4. Ремонт газовой плиты
5. Замена и установка плиты
6. Плита и холодильник
7. Видео: самостоятельное подключение газовой плиты
> Обсуждение

Современная газовая плита намного сложнее своих, нередко до сих пор исправно работающих, предшественниц полувековой давности. Тем не менее базовый ремонт газовой плиты своими руками вполне возможен и чаще всего не представляет собой особых сложностей; нужно только хорошо знать устройство плиты и правила обращения с газом.

Отдельный вопрос – замена газовой плиты. С одной стороны, правила эксплуатации бытовых газовых приборов категорически запрещают самостоятельные работы, связанные с подачей газа, с одной стороны. С другой – стоимость установки плиты слесарем горгаза составляет около 1000 руб, что вдвое дешевле, чем у сертифицированных мастеров-ИП. Однако имеется немало «медвежьих углов», в том числе и в больших городах, где и те, и другие не то что халтурят, но и прямо допускают грубейшие нарушения техники безопасности. Поэтому вполне оправданно будет и рассмотреть, как произвести подключение газовой плиты своими руками.

Бытовой природный газ и правила обращения с ним

То, что горючий газ, смешанный в определенной пропорции с воздухом, взрывоопасен, знают все. Но, как ни странно, до взрыва при работе с газом дело доходит по другой причине.

Безопасности ради в бытовой газ добавляют в ничтожном количестве отдушку – меркаптан. Это чрезвычайно вонючее химическое соединение и по идее, при утечке задолго до того, как концентрация достигнет опасного уровня, невыносимая вонь распространится по всей округе и кто-то да наберет 104. Но если газ идет из открытой трубы, возможна иная ситуация.

Большую часть природного газа составляют насыщенные углеводороды – пропан, бутан. Однако всегда в некотором количестве присутствует и ненасыщенные – этилен, пропилен. Они обладают психотропным действием: ощущения притупляются, и человек перестает обращать внимание на шипение газа и запах отдушки. Возможны также нарушения психики и неадекватные поступки, скажем, попытка прикурить в насыщенной газом атмосфере.

Чтобы обезопасить себя и свое жилье при работе с газом, нужно неукоснительно соблюдать следующие требования:

1. полностью обесточить квартиру, вывернув пробки или выключив главный автомат;
2. вынести из квартиры все мобильные устройства с автономным питанием, полностью выключить компьютерный UPS (источник бесперебойного питания);
3. настежь открыть двери и окна во всем помещении;
4. перед началом работы перекрыть запорный вентиль на опуске от газового стояка к плите и вынуть вилку электропитания плиты из розетки;
5. пользоваться только специальными, для газовой арматуры, расходными материалами, комплектующими и инструментом;
6. заранее приготовить затычку из мокрой тряпки, а под подающую трубу 1/2″ – из старой винной пробки;
7. любой открытый патрубок тут же затыкать, и только после этого продолжать работу;
8. работать быстро, уверенно, с полным знанием дела;
9. после переборки любого соединения подать газ, открыв запорный вентиль, и проверить его мыльным раствором. Малейший пузырек – тут же закрываем вентиль и доводим до полной герметичности;
10. при появлении шипения или запаха газа по неясной причине – немедленно перекрыть запорный вентиль и по 104 вызвать специалиста аварийной газовой службы.

Тряпка должна быть мокрой для газонепроницаемости. Бытовой газ подается под низким давлением – от 100 до 300 мм. вод. столба (для сравнения: 1 атм = 10,5 м вод. ст.) – и не выдавит влагу из пор тряпки.

Пробку с узкого, обжатого горлышком бутылки, конца, срезают на конус острым ножом и обрабатывают шкуркой. В трубу вставляют туго, слегка поворачивая туда-сюда. Извлекают, если застряла, штопором.

Мыльный раствор на дистиллированной воде можно не приготовлять. Очень хорошо подходит детский наборчик для пускания мыльных пузырей: колечком на палочке от него удобно проверять надежность запорного вентиля. Другой способ – 5-10 капель любого жидкого моющего средства для посуды на стакан воды.

Совет: не поленитесь ознакомиться со СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение».

Инструмент и материалы

Газовая арматура изготавливается из бронзы или других сплавов, не дающих искры при ударе. Дополнительное условие – на два порядка лучшая (исходя из соотношения вязкости газа и воды) герметичность. Поэтому покупать краны, шланги и пр. нужно сертифицированные, в специализированных магазинах. Зрительно их можно отличить от водопроводных по желтой рукоятке, черной, желтой или черной с желтой полосой оплетке. Помните: цена неразумной экономии – жизнь.

Подводящие шланги бывают двух видов: из специальной резины в металлической оплетке (черные) и металлические гофрированные (сильфоны) в пластиковой оболочке (желтые). Вторые вдвое дороже, но и расчетный срок эксплуатации их вдвое больше. Резина все же предпочтительнее: ее труднее повредить, она не треснет при случайном перегибе, а хороший фирменный шланг прослужит не менее 20 лет.

Газовый ключ

Лучшая изоляция для резьбы – льняная пакля, пропитанная специальной пастой «Унипак» для газа, с прокраской стыка снаружи после сборки. Лента ФУМ и тефлоновая нить, хорошо держащие на водопроводе, на газе со временем дают ничтожную, но не безвредную для здоровья утечку.

Из инструмента, помимо отверток, разводного ключа, пассатижей, совершенно необходим газовый (трубный) ключ, см. рис; для плиты – №1 (самый маленький). Если предполагается замена запорного вентиля на опуске, то нужен еще ключ №2, иначе, пытаясь свернуть прикипевший к трубе старый вентиль, можно сломать опуск, и газ из стояка хлынет в квартиру.

Непременная принадлежность современной газовой плиты – диэлектрическая вставка между подводящим шлангом и запорным вентилем. Сейчас почти все плиты снабжаются электроподжигом; кроме того, по ГОСТ Р 50696-94 духовка любой плиты должна быть снабжена системой газконтроля (см. ниже), перекрывающей газ при погасании пламени. Все это (пламя – отличный проводник электричества) дает сильную электроутечку на газовый стояк, что отнюдь небезопасно, так что электроизоляция плиты от стояка необходима. Кроме того, если плита снабжена управляющим микропроцессором, то плавающие электрические потенциалы без изолирующей вставки быстро выведут его из строя.

Устройство плиты

Устройство газовой плиты современной конструкции включает в себя следующие системы:

• Газовую – внутренний распределительный трубопровод, регулировочные краны, конфорки, горелки.
• Электрическую – электроподжиг, подсветка, элекрогриль.
• Газконтроль – термопара с электромагнитной защелкой.
• Управления и контроля – микропроцессор, таймер, термометр и т.п.
• Несущую – шкаф из эмалированной спецстали или нержавейки с вентиляционными ходами.

Несущую конструкцию плиты можно повредить разве что кувалдой; система управления относится к компетенции специалистов по микроэлектронике, поэтому рассмотрим только первые три.

Газ

Краны и горелки

Устройство газового регулировочного крана

Основа газовой арматуры плиты – регулировочный кран и горелка. Устройство крана показано на рисунке слева. Кран встроен в распределительную трубу; газ поступает в него через отверстия в обойме и соответствующие им отверстия в конической муфте. При повороте крана подача газа меняется сообразно степени перекрытия отверстий в обойме и муфте. Резьбовый штифт (винт без головки), отмеченный красным, совместно с пружиной, шариком и фасонным пазом в обойме фиксирует кран в стандартных положениях: полное пламя, минимум (дежурка), среднее пламя. Вывернув штифт, кран можно полностью разобрать.

На том же рисунке показана часть инжекционной горелки с внешним дожиганием, применявшейся в старых, по ГОСТ 10798—77, плитах. В сущности, это знакомая по школьным урокам химии бунзеновская горелка.

Газ вдувается в полость горелки через сопло (инжектор), очень часто неправильно называемое жиклёром. Сила пламени регулируется за счет подсоса воздуха через два диска с окнами. Поворачивая диски друг относительно друга, можно регулировать максимальное пламя сообразно давлению газа. Для предотвращения проскока пламени внутрь газовоздушная смесь первоначально готовится переобогащенной, как в форкамере автомобильного двигателя с факельным зажиганием, а полностью газ сгорает уже снаружи.

Горелки с дожиганием благодаря своей поистине «дубовой» надежности, работают по 100 и более лет. Но у них есть серьезный недостаток: при соприкосновении пламени с относительно холодными стенками посуды сгорание получается неполное, и образуется некоторое количество моноокиси углерода (угарного газа). Во времена Бунзена содержание угара в воздухе 1% по объему считалось взятым с большим запасом, но сейчас предельно допустимым является 0,2%, а в свете последних медицинских исследований и эта норма в ближайшие годы должна быть снижена в 5-10 раз. Поэтому в новых плитах применяются инжекционные горелки с профилированным каналом (см. рис. справа).

Современная газовая горелка бытовой плиты

В такой горелке смесь сразу готовится оптимального состава, а проскок пламени исключается за счет геометрии горелки в целом. Синергетика процессов в такой горелке весьма сложна, рассчитывается методами численного компьютерного моделирования, и требуется достаточно высокая культура производства, но профилированная горелка совершенно не дает угара и почти не дает сажи.

Максимальная сила пламени регулируется игольчатым жиклёром за счет подачи газа, а воздуха всегда подсасывается ровно столько, сколько нужно для полного сгорания. Если снять «блин» такой горелки (или верхнюю панель плиты, смотря по конструкции), то рядом с горелкой можно увидеть регулировочный винт жиклёра. Поворачивая его влево (отворачивая) подачу газа увеличивают; наоборот – уменьшают. Регулировка «острая», счет идет на четверти и восьмые доли оборота, так что регулировать нужно осторожно.

Духовка

В старых плитах горелка духовки представляла собой две трубы с рядами инжекторов. Зажигать ее приходилось свернутой с трубочку горящей бумажкой или специальной спичкой, и для нормального горения требовался мощный подток воздуха и отвод дымовых газов. Поэтому прислонять старую плиту к мебели или закрывать нижний проем декоративной накладкой недопустимо: при работе духовки угар пойдет в воздух в опасных для здоровья количествах.

В современных плитах горелка духовки также профилированная, только большая, с тарелку и более размером. При компоновке кухни с такой плитой следует руководствоваться инструкцией к ней, или же указаниями в разделе об установке плиты настоящей статьи.

Электроподжиг

Специфическая часть электрооборудования газовой плиты – электроподжиг.

• С одной стороны, электрическая прочность газовоздушной смеси (так сказать, ее электропробивная способность) в несколько раз ниже, чем у воздуха, так что мощной искры, напряжения в 10-20 кВ и соответствующей изоляции не требуется.
• С другой стороны, разрядник (поджигающий электрод) с изолятором находится рядом с пламенем, сильно нагревается и может быть залит убежавшей стряпней, так что именно электроподжиг дает большую часть неисправностей плиты.

Газконтроль

Газконтроль – автономная система, к сети электропитания не подключаемая и электроникой не управляемая. В ее составе всего два узла: термопара с электромагнитным клапаном и соединительные провода между ними.

Работает газконтроль так: при открывании газа освобождается заслонка клапана, но не падает, пока нажата и удерживается ручка регулировки пламени. При зажигании термопара нагревается и дает ток на электромагнит, удерживающий заслонку. Если пламя при открытом кране горелки гаснет, термопара остывает, электромагнит отпускает, заслонка падает и перекрывает газ. Другой вариант исполнения – ручка регулировки с возвратной пружиной, а электромагнит держит подпружиненный стопор ручки. При погасании пламени электромагнит отпускает, стопор отходит, и ручка возвращается в нулевое положение, перекрывая газ.

Условия работы газконтроля также тяжелые: термопара дает большой ток при малом напряжении, и вся система очень чувствительна к состоянию контактов. Термопара в чехле находится в контакте с пламенем, покрывается нагаром, может быть залита. Из-за этого время разогрева термопары может, при вполне исправной системе в целом, увеличиться более времени начального удержания заслонки (защелки) и зажженная горелка будет погашена. Газконтроль – второй по частоте источник неисправностей плиты.

Видео: устройство газконтроля

Ремонт газовой плиты

Плиту нужно ремонтировать тщательно вычищенную. Тут дело в соли; точнее – в содержащемся в ней натрии. Раскаленный натрий дает очень интенсивную линию в желтой части спектра (все видели натриевые светильники для больших наружных площадей; лампы Нернста), и мельчайшая крупица соли может сбить с толку, окрасив пламя в желтый цвет и создав таким образом видимость неисправности там, где ее нет.

[warning]Помните: во всех описанных ниже случаях перед началом работы нужно перекрыть подачу газа на опуске, а перед открытием вентиля тщательно проверить правильность сборки узлов![/warning]

Возможные случаи

Не зажигается совсем

Если не зажигается газовая плита и не слышно даже кратковременно шипения газа при повороте любой из ручек, а подача газа от баллона, нужно проверить давление в нем (возможно, просто закончился газ) и состояние редуктора – не перекрыт ли. При запитке от сети газоснабжения – смотрим запорный вентиль на опуске; возможно, кто-то из домашних перекрыл. В противном случае – без вариантов звоним 104: прекращение подачи газа – серьезнейшее ЧП, так как может привести к завоздушиванию системы с дальнейшими катастрофическими последствиями.

Не зажигается искрой

Если не работает электроподжиг газовой плиты на всех горелках и духовке, дело в источнике высокого напряжения. Самостоятельно туда лезть не нужно, это дело специалиста.

Если же искрит хотя бы одна горелка, проверяем состояние разрядников с изоляторами. Если изоляторы целы, но просто загрязнились, значит «искра в землю уходит». Нужно почистить: разрядники мелкой шкуркой, а изоляторы – сначала моющим средством для плиты, затем кусочком ветоши, смоченным 96% спиртом (не водкой, одеколоном или самогоном!)

Важно: не забудьте сначала полностью отключить плиту от электросети, вынув вилку из розетки!

Если изолятор треснул, его нужно заменить вместе с разрядником. Не помогло и это – снимаем верхнюю панель плиты и проверяем провод и контакты. Контакты редко выходят из строя: ток в высоковольтной цепи невелик, а вот изоляция провода от нагрева может повредиться, и он замкнет на корпус.

Видео: чистка контактов электроподжига

Искра есть, но не горит и не шипит

Вероятно, забит инжектор. Его прочищают швейной иглой. Давить и «раздалбывать» калиброванное отверстие не нужно, достаточно вставить острие и легко повращать иглу между пальцами.

Загорается, нормально горит, потом гаснет

Скорее всего, загрязнился чехол термопары или окислились контакты ее цепи. Контакты нужно разнять и почистить ваткой со спиртом; чехол очищается любым моющим средством для плиты. Затем проверяем термопару с электромагнитом: зажигаем горелку и держим ручку 2 минуты. Если по отпускании горелка все равно гаснет, нужно обращаться к специалисту либо предъявлять претензию по гарантии. Если, прогревшись 2 минуты, горит устойчиво, значит, плохо почистили термопару и контакты, нужно чистить еще. С контактами иногда приходится повозиться даже специалисту: из-за большого тока в цепи газконтроль критичен к их состоянию. Поэтому, если вы не электрик с опытом, лучше обратиться к профессионалам.

Горит часть горелки; пламя нормальное

Засорились выходные каналы. Снимаем горелку, «блин» с нее и зубной щеткой под струйкой теплой воды прочищаем с моющим средством для посуды. Проковыривать проволокой или гвоздиком, как в старых плитах, нельзя: профилированная горелка чувствительна к конфигурации деталей и от такого обращения может испортиться совсем. Затем насухо вытираем, сушим на батарее или подоконнике с полчаса, собираем и ставим на место.

Следите, чтобы выступы горелки попали в пазы ее седла, а крышка (блин) легла на место ровно, без перекоса и смещения!

Пламя частично срывается, сильно шипит

Велика подача газа или, в старых плитах, воздуха. Уменьшаем завинчиванием (по чуть-чуть!) винта жиклёра или воздушными дисками. Для регулировки дисками придется отвернуть стопорный штифт, а потом туго его завернуть. Нормальная длина язычков пламени – 2-2,5 см. Лучше сделать поменьше, чтобы, вдруг давление газа в системе увеличится, не «пыхнуло». Точный ориентир – звук. Нормальное пламя должно быть беззвучным. Увеличивать пламя ради ускорения готовки недопустимо!

Пламя вялое, желто-оранжевое, коптящее

В старых плитах нужно увеличить подачу воздуха дисками. В новых – сравнить все горелки и духовку. Если на всех горит одинаково плохо – упало давление, но сразу лезть к жиклёрам не нужно: в пределах 100-300 мм вод. ст. профилированные горелки работают стабильно. Нужно заявить по 104, пусть на месте проверят давление и доведут до нормы.

Если же в новой плите плохо горит одна горелка, нужно прежде всего прочистить ее сопло, как описано выше. Не помогло – осторожно вращая винт жиклёра, пробуем увеличить пламя. Реакция пламени на винт должна быть резкой. Если винт приходится сильно отворачивать – жиклёр неисправен, его нужно менять, и делать это должен специалист.

Как зажечь плиту без электроподжига?

Ремонт электроподжига – дело хлопотное; нужно разбирать плиту. Запчасти нужной модели, прежде всего разрядники с изоляторами, далеко не всегда есть в продаже, а готовить нужно. Вот прямо сейчас поломалась, зажечь нужно, а спичек в доме нет. Как зажечь газовую плиту без спичек?

Лучше всего держать на всякий случай пьезозажигалку для плиты, с длинным носиком. Если и ее нет – зажечь обычной зажигалкой свечку и зажечь ею. Если и свечи нет, нужно свернуть в плотную трубочку длиной от 5 см. бумажку, поджечь ее и затем горящей бумажкой – горелку или духовку. Горелым навоняет, но что сделаешь? Зажигать сразу зажигалкой для прикуривания – легко обжечь руку.

Ремонт духовки

Ремонт духовки газовой плиты производится аналогично верхним горелкам, но с некоторыми особенностями:

• Чтобы добраться до горелки с жиклёром, придется снять дверцу и нижнюю панель плиты.
• Для снятия дверцы чаще всего недостаточно отвернуть винты петель; приходится слегка разгибать петли, а потом загибать их обратно.
• Сняв дверцу, целесообразно, отвинтив винты, снять ее внутреннюю крышку, проверить состояние прокладок (и заменить в случае необходимости), вынуть и вымыть защитное стекло.
• Проверять работу горелки духовки при снятой дверце и нижней панели допустимо.

Примечание: разбирая дверцу, будьте осторожнее с термометром. Зацепив ненароком его стрелку, можно погнуть биметаллическую спираль, и прибор начнет безбожно врать.

Замена и установка плиты

СНиПы требуют подключения плиты жестким соединением и расстояния от нее до ближайших предметов по горизонтали не менее 0,8 м. Технически это вполне оправданно, и для старых плит действительно необходимо. Однако правила установки газовой плиты так и пестрят разными «как правило», «При невозможности выполнения указанных требований» и т.п., поэтому сначала разберемся, что действительно необходимо, а что ради удобства и дизайна можно обойти.

Шланг и вентиль

Каким должен быть гибкий шланг для подачи газа к плите, сказано выше. Одно условие: прятать его под обшивку стены нельзя. Шланг должен быть доступен для осмотра, иначе придется переподключать, а дело это хлопотное и расходное. Если же вся арматура на виду и такая, как следует быть, инспекторы при очередном осмотре, как правило, просто записывают изменения в газовую книжку. Допустимая длина шланга – до 4 м без промежуточных стыков, но это больше размера обычной кухни, так что о длине шланга особо можно не заботиться.

Запорный вентиль, если он не «травит», лучше оставить старый – это сэкономит время, деньги и избавит от опасной работы. Проверяют вентиль на утечку так:

1. Захватив тело вентиля (перекрытого!) ключом №2, ключом №1 зажимают накидную гайку отвода к плите и с усилием, но осторожно отворачивают. Работаем двумя руками, скручивающее усилие на трубу не должно передаваться!
2. Берем детский набор для мыльных пузырей, макаем кольцо в раствор и подносим вплотную к выходному патрубку вентиля. Не надулось ни чуть-чуть – прекрасно, все можно делать самому.
3. «Тянет» – выясняем через знакомых, как работают газовики. Если добросовестно, покупаем новый вентиль, лен с пастой для уплотнения и вызываем мастера для замены.

Примечание: если труба прилегает к стене и подсунуть ключ невозможно, осторожно отодвигаем ее тремя деревянными клиньями: два под стояк по обе стороны опуска, один под изгиб опуска.

Если же делают халтурно, а платить втридорого не хочется, можно заменить самостоятельно. Но помните – работаете с газом, см. выше! Замена вентиля не сложна:

• Готовим пробку или затычку из мокрой тряпки.
• Проверяем на обрезке трубы в полдюйма, как входит, и учимся быстро затыкать.
• Готовим помещение, как описано.
• Откручиваем старый вентиль двумя ключами, как в предыдущем пункте (пробка для трубы должна быть под рукой).
• Не теряя головы от шипения газа, быстро затыкаем трубу.
• Наматываем на резьбу изоляцию. Пакля должна быть заранее пропитана «Унипаком»!
• Проверяем, перекрыт ли новый вентиль, вынимаем из трубы затычку и аккуратно, но быстро наворачиваем вентиль рукой до упора. Желательно заранее попрактиковаться на обрезке трубы с резьбой: операцию нужно произвести за секунды.
• Подтягиваем вентиль ключом до установки его рукоятки в нужное положение, мыльным раствором проверяем на утечку по резьбе и в патрубке; при необходимости переделываем.
• Прокрашиваем резьбовый стык снаружи масляной (!) краской.

Замена плиты

Схема установки газовой плиты

После замены вентиля вопрос: «Как заменить газовую плиту?» технически сводится к ее подключению гибким шлангом со штатными уплотнителями через изолирующую вставку и проверке стыков на утечку мыльным раствором. Если плита подключается к баллону, нужны также редуктор и манометр. Гораздо серьезнее проблемы размещения плиты на кухне.

Прежде всего, высота и отделка помещения. Здесь отступать от СНиП нельзя: высота не менее 2,2 м, отделка – негорючая. Далее, расстояние от газовой плиты до вытяжки. Точной регламентации нет, но, при стандартной для четырехконфорочной плиты тепловой мощности в 10,8 кВт его следует сделать также по СНиП: 0,8 м. При меньшем потоке тепла – не менее 0,6 м.

Что касается мебели, то прежде всего нужно внимательно прочитать инструкцию к плите. Если там есть штатная схема установки, делаем по ней. Если нет или описано невразумительно, руководствуемся правилами техники безопасности и теплотехники.

Мебель высокую, выше плиты и горючую, нельзя придвигать к плите ближе все тех же 0,8 м. Расстояние от плиты до мебели вровень с ней и негорючей (стальная мойка, разделочный стол с доской из ламината и т.п.) определяется конструкцией плиты.

Осматриваем боковины плиты. Если глухие, без отдушин – мебель можно придвигать вплотную, но сзади должен быть зазор по инструкции или из расчета 1 кВт – 1 см. При указанной выше мощности от стены до плиты должно быть не менее 11 см. В случае бокового забора воздуха (плита с отдушинами на боковинах) требуемый зазор можно разделить надвое, см. рис; там же указано и допустимое расстояние до счетчиков газа при боковом и верхнем его подводе.

Примечание: по СНиП счетчик должен располагаться не ближе 0,8 м к плите по горизонтали, но газовики не придираются, если расстояние до него соответствует таковому для мебели.

Плита и холодильник

Можно ли ставить холодильник рядом с газовой плитой? Ни в коем случае, и по требованиям правил безопасности, и просто по уму.

Холодильник – довольно мощный источник тепла. Вспомним: отобранное у его содержимого тепло передается в воздух за счет циркуляции хладоагента, плюс мощность компрессора, хладоагент перекачивающего. От соседства с еще киловаттами тепла холодильник будет потреблять непомерно много электричества, компрессор от перегрузки быстро выйдет из строя, а пенопластовая теплоизоляция от подогрева извне скоро испортится.

Вообще, холодильник от плиты нужно держать подальше, а идеальное место для него – застекленный балкон. Экономия электричества выходит такая, что расходы по застеклению окупаются за две-три обычных зимы.

Электропитание плиты

Газовая плита без электрогриля потребитель электроэнергии не особенно мощный, но запитывать ее нужно все равно через отдельный автомат на 16 А и обязательно через розетку с заземлением. Причина – тяжелые условия работы электрооборудования плиты, высокая электропроводность пламени и вследствие этого повышенная опасность пробоя.

Видео: самостоятельное подключение газовой плиты

Итог

И все же лучший способ ремонта и установки газовой плиты – разузнать, насколько профессиональны ваши газовщики и, если претензий к их работе нет, к ним и обратиться. С газом не шутят, и сэкономленные 1000, ну пусть 1500 руб. могут обернуться большой бедой.

Содержание

1. Все упирается в заземление
2. Кухня, ванная или чулан?
3. Защита от пробоя и утечек электричества
4. Установка стиральной машины
5. Видео: пример установки стиральной машины специалистом
> Обсуждение

Подключение стиральной машины своими руками технически не сложно, но дело довольно ответственное. И плата за безответственность выражается не только в деньгах. Вероятность электрического пробоя в стиральной машине в несколько раз выше, чем в посудомоечной и находится на грани допустимого для бытовой техники. И емкостные токи утечки в ней также велики, а выделение тепла во время работы значительно. Поэтому для долговременной безопасной эксплуатации машины нужно как следует подготовить ей рабочее место. Это можно сделать как самостоятельно, так и с привлечением специалистов. И правильный выбор зависит не только от вашего желания и/или умения.

Все упирается в заземление

Солидные торговые организации часто включают стоимость установки на месте в продажную цену. Вроде бы и неплохо; надбавка сама по себе невелика, раз дело поставлено на поток. Но, во-первых, «крутые» фирмы «крутизной» же торгуют – бюджетных моделей вы там не найдете.

Во-вторых, устройством защитного заземления такие торговцы не занимаются; оно должно быть оборудовано заранее, иначе фирма от установки отказывается (но надбавку к цене не возвращает), и сразу же теряется гарантия. Приобрели вы дорогую помощницу, пришел фирменный мастер, увидел, что заземления нет, написал «внутренний» акт – и все, вы без гарантии и без немалой толики денежных средств.

Но даже если машина приобретена у «простого» продавца без каких-либо особых условий, но впоследствии окажется, что она эксплуатировалась без заземления, в гарантийном ремонте вам будет отказано. В инструкции по установке любой стиральной машины-автомата черным по белому прописано, что ее работа без заземления ИЛИ защитных устройств недопустима. ИЛИ выделено недаром, мы об этом еще поговорим.

Вывод: установка стиральных машин своими руками вполне возможна, если заранее обеспечено надежное заземление. Если же вы приобретаете дорогой бренд в солидной торговой фирме, то при наличии заземления вам ее установят по смешной, по сравнению с мастером-частником, цене, с полным сохранением гарантии.

Кухня, ванная или чулан?

Прежде чем обсуждать первостепенной важности вопрос – заземление стиральной машины, нужно решить не менее важный: место для ее установки.

Стиральная машина – довольно мощный источник тепла и влажности. И рядом с ней должна находиться электророзетка. Ее контакты прикрыты крышкой для вас, но для воздуха они оголены. Поэтому устанавливать автоматическую стиральную машину в ванной, где влажность и так все время избыточна, не рекомендуется:

• Установка бытовых электрораспределительных и коммутационных приборов в ванной напрямую запрещена СНиП (Строительные Нормы и Правила). Вы когда-нибудь видели в новом доме выключатель в ванной? Только снаружи, а светильник – влагозащищенный. Учитывая широкую распространенность стиралок-автоматов, электрики пока смотрят на это сквозь пальцы, но скрепя зубами: бытовой электротравматизм от стиральных машин в ванной давно превысил допустимые пределы. Основания для введения дополнительных законодательных мер неоспоримые, а запретят законом, но не ведомственными правилами – пойдут штрафы; хозяевам же – еще и дорогой ремонт.
• Даже если электрошнур от стиралки выведен за пределы ванной (от его наращивания гарантия теряется), то в самой машине достаточно узлов, долговечность которых от повышенной влажности и температуры воздуха снижается.

Большинство пользователей прекрасно и сами это понимают, и чаще всего ставят стиральную машину на кухне. При этом легко подключиться к воде, канализации и электричеству. Но температурно-влажностная проблема остается. И зачастую приходится выбирать: стирка или готовка. Кроме того, на кухне избытка места и так нет, а помещение это – самое посещаемое в доме.

Но вот если у вас есть примыкающий к санузлу или кухне чулан – это для стиралки идеальное место. Пробить отверстия в стене под коммуникации для машины – дело несложное, никаких согласований не требуется – стена между чуланом и службами не может быть капитальной. В чулан почти никогда не заходят, в нем сухо и прохладно. А при открытой двери работающая стиралка уже сама по себе создаст в его малом объеме интенсивную циркуляцию воздуха.

В цифрах это выглядит так: если принять усредненную по моделям интенсивность отказов стиральных машин, установленных на кухне, за базовую, то частота поломок машин в ванной окажется в 2,4 раза выше, а «чуланных» – в 1,7 раза ниже.

Примечание: в престижных домах советского времени, так называемого чешского проекта, в техописании так прямо и указывалось, что примыкающий к кухне чулан предназначен в первую очередь для установки стиральной машины и бытовых водогрейных приборов. При тогдашних коммунальных тарифах это воспринималось как курьез.

Защита от пробоя и утечек электричества

Для стиральной машины защита от токов утечки актуальнее, чем от пробоя. Современная бытовая техника делается в общем надежно, и прямой «бабах» с дымом, вонью и реанимацией – явление исключительное, да то по безалаберности владельцев.

Но электрическая емкость большого бака с несколькими десятками литров воды и большого мощного мотора довольно велика: до 0,01 мкФ в старых моделях. При 50 Гц в сети 220 в емкостный ток утечки будет 0,7 мА – это еще безопасный, но уже ощутимый щипок, особенно через мокрые руки во влажном помещении.

Читателям, знакомым с электричеством в пределах школьного курса физики, приведенные данные могут показаться не очень-то достоверными, но учтите: они касаются заполненной машины, а вода – аномальная жидкость, ее диэлектрическая проницаемость очень высока: 80.

Работе машины ток утечки не мешает, надежности ее не уменьшает, но пресечь его принципиально невозможно, можно только отвести в землю. Возрастание тока утечки сверх допустимого – явный сигнал о назревающей неисправности. Именно поэтому стиральные машины запрещено эксплуатировать без защиты по электроутечке.

Аквастоп и акваконтроль

Основная доля тока утечки идет через сливаемую воду. Слив также основной источник протечек воды. Поэтому производители рекомендуют приобретать приборы аквастоп (другое название – акваконтроль), отключающие машину при электрической и/или водяной утечке. Солидные производители комплектуют свои машины аквастопами.

Комплексному аквастопу требуется отдельное электропитание. Коробочка без электрошнура и маломощного низковольтного адаптера питания – примитивный запорный клапан, который от электрической утечки не предохраняет, а от водной предохраняет плохо.

Электронное заземление

В многоквартирных домах часто сложно, а то и невозможно устроить индивидуальное защитное заземление, с одной стороны. С другой, и производители не дремлют: борьба с токами утечки – одна из важнейших задач фирменных конструкторов.

В современных исправных стиральных машинах утечка на корпус не превышает 10-12 мкА, что неощутимо. Но в предаварийной ситуации она резко возрастает. Для такого случая предусмотрены т.наз. электронные заземления (автоматы защиты, автоматы отсечки). Они пропускают через себя ток утечки в пространство, как и человек, а при возрастании его до ощутимого предела в 0,1-1 мА отключают машину от сети.

При несомненных достоинствах у электронного заземления есть существенный недостаток: его чувствительность сильно зависит от параметров воздуха в помещении. Электронное заземление может упрямо отключать абсолютно исправную машину.

У любых электрических устройств 90% неисправностей случаются при включении/выключении, поэтому некоторые производители запрещают эксплуатацию своих изделий с электронным заземлением. Так что при покупке машины обязательно поинтересуйтесь у продавца, не пропадет ли от использования с электронным заземлением гарантия.

Типичная схема заземления по современным ПУЭ:

Защитное заземление

Но хозяйку бьет и пугает электроутечка не через воду, а на корпус машины. Для ее устранения и нужно защитное заземление. Его тип зависит от дома:

1. В частном доме технически идеальный вариант – простейшее защитное заземление, см. ниже. Его не нужно регистрировать: в спорной ситуации эксперт проверит сопротивление растекания тока, и, если оно не выше 4 Ом, что нетрудно обеспечить, решение будет в вашу пользу.
2. В многоквартирках прежних лет, от хрущевок до перестройки, полноценную защиту даст защитное зануление. Его за небольшую плату быстро и охотно сделает ДЭЗовский электрик.
3. В старых домах до «сталинок» включительно, если домовый контур заземления не оборудован, придется ставить электронное заземление.
4. В современных домах проблемы заземления не существует: по новым строительным правилам они обязательно оборудуются контуром заземления и евророзетками. Кроме незаконного самостроя под съем «с признаками многоквартирности», как пишут. Но это другая тема.

Как самому сделать заземление:

Для этого нужны 2-4 отрезка металлической трубы длиной 1,2 – 2,5 м, но не короче глубины промерзания грунта. Низ трубы кувалдой сгоняют на кол, и в нижней ее трети сверлят вразброс с десяток отверстий 5-10 мм. Затем копают траншейку на штык лопаты, и вбивают трубы, чтобы на 5-10 сантиметров выступали над землей, на расстоянии 0,6 – 1,5 м друг от друга. В траншейке, ниже уровня земли, трубы соединяют арматуриной на сварке. К ней приваривают и в дом заводят стальную проволоку 6-8 мм или полосу 15-25 мм – это шина заземления; к ней многожильным медным проводом в 4-6 кв.мм подключают заземлительные клеммы евророзеток. Для этого в полосе сверлят отверстия и нарезают в них резьбу М4 – М6; проволоку предварительно расплескивают. Посадочное место под заземлители от розеток зачищают шкуркой и смазывают консистентной смазкой; лучше – графитовой.

Примечание: летом при пересыхании почвы в трубы наливают раствор соли из расчета полпачки на ведро. Это нужно, чтобы обеспечить растекание тока в сухой почве. При наружной температуре +35 градусов заливать достаточно раз в неделю; при +30 – раз в месяц.

Схема заземления для частного дома

Установка стиральной машины

Установка и правильное подключение стиральной машины производится в той же последовательности, что и посудомоечной: слив, вода, электричество, тест. Но есть особенности:

• В большой и объемной стиралке сильнее сказывается явление т.наз. температурного гистерезиса автоматики. Поэтому, если в доме установлен бойлер, электрический или газовый, то общие затраты на воду и электричество будут ниже, если стиралку запитать горячей водой от него. Для маленькой посудомойки с ничтожным расходом воды ситуация обратная.
• Подключение к электросети включает в себя и меры защиты, причем защита делается прежде всего.
• Стиралки очень быстро изнашиваются и ломаются, если их наклон в любую сторону превышает 2 градуса, и совершенно не выносят резонансных вибраций. Поэтому пол под стиралкой не должен играть, а перед проверкой работоспособности горизонтальность верхней плоскости машины проверяют уровнем, и выравнивают машину штатными резьбовыми ножками.

Примечание: на сайтах с суффиксом .kz можно встретить рекомендации подключать стиральную машину к централизованному ГВС. Возможно, в Казахстане до сих пор подают горячую воду без счетчика по старым советским тарифам, но в РФ этот совет неприемлем.

Слив

Подключение слива стиральной машины-автомата супер узкой, узкой или компактной делается в сифон с дополнительным штуцером кухонной мойки. Но в таком случае стиралка должна стоять рядом: наращивать сливной шланг нельзя. В малопроизводительных машинах и сливной насос маломощный, дополнительно гидравлическое сопротивление длинного шланга его перегрузит, и он быстро выйдет из строя.

Слив высокопроизводительных машин с объемом бака более 30-40 л кухонный сифон весь не пропустит – грязная вода частично пойдет в раковину. В таком случае нужно сделать подключение стиральной машины к канализации отдельным отводом. Для этого придется врезать в канализационную трубу дополнительную секцию с патрубком, а слив стиралки пропускать через отдельный сифон (см. рисунок выше).

Важно: колено сифона стиралки должно располагаться ниже днища ее бака. В большинстве случаев для этого приходится ставить машину на подставку высотой 30-40 см. Учтите это при выборе места под стиральную машину.

Примечание: компактную стиральную машину можно установить в кухне, на полке или, если есть место, на столе, или переносить ее туда. В таком случае слив пойдет просто в раковину. Такие машины часто комплектуются и водяными шлангами с раструбом и манжетой, надеваемыми на кран кухонной мойки.

Вода

Как указано выше, подключение стиральной машины к водопроводу осуществляется и по холодной, и по горячей ветви. Особенностей тут никаких, достаточно двух водопроводных тройников на полдюйма, двух запорных шаровых кранов и ленты ФУМ для гидроизоляции: патрубки комплектных водяных трубок часто оказываются со слишком короткой резьбой, и штатную прокладку приходится выбрасывать.

Защита, электричество и проверка

Прежде всего на сливной шланг устанавливаем аквастоп, по инструкции к нему. Затем включаем, если требуется, электронное залемление. Этот прибор оборудован евророзеткой, в нее и включаем стиральную машину. При наличии «земляного» защитного заземления подключение стиральной машины к электросети сводится к тому, чтобы вставить вилку в розетку.

Открываем подачу воды в машину, проверяем трубопроводы на протечки. Если где-то течет – устраняем. Затем включаем машину на тестовый режим; по окончании теста она должна сама выключиться и сообщить на дисплее, что все ОК. Если машина недорогая и без встроенного теста – просто стираем что-нибудь, но расход воды при этом будет больше. Заключительный этап – перекрываем горячую воду в машину, и проверяем, тестом или стиркой, работу на самоподогреве.

Важно: приборы аквастопа и электронного заземления не дублируют друг друга; они должны работать совместно. При наличии глухого защитного защемления аквастоп все равно необходим.

***

Для того, чтобы стиральная машина долго работала без поломок и «током не билась», ее нужно установить в подходящем месте и обеспечить надежное защитное заземление. В остальном же самостоятельная установка стиральной машины не представляет затруднений.

Видео: пример установки стиральной машины специалистом

Содержание

1. Место под посудомойку
2. Электропроводка
3. Инструмент, расходники и арматура
4. Подключение посудомоечной машины
5. «Фишки» знаменитых брендов
6. Посудомойка на столе
7. Это интересно: 20 советов как улучшить работу посудомоечной машины
> Обсуждение

Посудомоечная машина не только устраняет вечный повод для семейных неурядиц: «дежурство»; «наряд на кухню», попросту говоря – кому сегодня мыть посуду. При нынешней динамике роста коммунальных тарифов на воду посудомойка в семье с двумя детьми-школьниками окупается за 2-2,5 года, а если есть третий, маленький – года за полтора. Вскоре, вероятно, посудомойка станет обязательным предметом домашнего обихода, тем более, что установка посудомоечной машины своими руками – дело несложное, а денег экономит немало.

Рассмотрим по порядку, как самостоятельно установить посудомойку так, чтобы она не сломалась, пока не окупится, и прослужила еще долго после этого. К каждой конкретной модели посудомоечной машины, разумеется, прилагается инструкция, но она рассчитана на мастера, для которого некоторые технические тонкости само собой разумеются. И в инструкциях ничего не говорится, или говорится вскользь, о том, что нужно узнать или сделать еще до покупки машины.

Место под посудомойку

В современных кухонных гарнитурах конструкторы предусматривают нишу для посудомойки с креплениями. Крепление – стандартное, но встречаются очень неплохие модели посудомоек под нестандартное крепление. Тип крепления, и для машин каких производителей оно подходит, указывается в паспорте на мебель. Если нет – нужно промерить крепление, а перед покупкой сделать то же самое на машине. Если не совпадают – не беда, чтобы переставить крепежные планки в нише кухонного шкафа, достаточно крестовой отвертки.

Хуже, если посудомойка по размерам больше ниши под нее. Тут уж ничего не поделаешь: придется присматривать другую. Для умелого мастера вариант – переделать мебель, но это сложно и непросто. Еще отличный вариант – посудомойка на столе. Об этом – в конце статьи.

Электропроводка

Подключать посудомоечную машину к сети электропитания можно только через евророзетку с надежным заземлением. Если самостоятельно заменить евровилку на «советскую», то, кроме мгновенной потери гарантии (фирменные розетки литые неразборные), вы еще и будете все время рисковать жизнью на кухне, даже если посудомойка выключена.

В многоквартирных домах вместо защитного заземления делают защитное зануление: заземляющий провод подключают к глухой нейтрали. Если розетки в квартире еще не заземлены, лучше договориться об этой работе с ДЭЗовским электриком: для специалиста дело это несложное, но дилетантам категорически не рекомендуется. Без реанимации дело, возможно, и обойдется, а вот если энергослужба обнаружит «самопальное» зануление, то уж по части штрафа они охулки на руку не положат.

Кроме того, включать посудомойку просто в розетку нельзя, ради той же электробезопасности. Именно поэтому их электрошнуры делают короткими, чтобы до обычной розетки не дотянулись.

Посудомоечная машина включается в электросеть через дополнительную розетку, расположенную в 25-35 см над полом. А дополнительная розетка, в свою очередь, запитывается отводом от основной через автомат-размыкатель на 16 А (обведен желтым на рисунке). Устанавливать дополнительную розетку должен, разумеется, специалист-электрик. Только когда электропитание для посудомойки смонтировано, за остальное можно браться самостоятельно.

Инструмент, расходники и арматура

Прежде чем приниматься за монтаж посудомоечной машины, нужно запастись инструментом, расходными материалами и водяной арматурой. С инструментом, скорее всего, проблем не будет: понадобятся всего-навсего пассатижи да отвертка. Также на хозяйстве наверняка найдется немного изоленты; виниловой или х/б – все равно. Изолента нужна для обмотки металлических резьбовых деталей перед затягиванием пассатижами, чтобы не поцарапать. Если дома есть разводной ключ №1 (маленький), то изолента не нужна.

Из расходных материалов прикупить придется гидроизолирующую ленту ФУМ (фумку). Тоже не вопрос – цена копеечная. Но пытаться применять вместо фумки ПВХ изоленту нельзя: она слишком толстая и со временем ссыхается. Если и получится натянуть резьбу по ПВХ, то все равно, вскоре пойдет утечка.

Из водоразборной и водозапорной арматуры понадобится следующее:

• Сточный сифон со штуцером или двумя (см. рисунок справа). Если доме уже есть стиральная машина-автомат, то штуцер нужен один. Если нет – ко второму со временем будет подключен слив стиралки, а пока его можно заглушить комплектной заглушкой или резиновой пробкой.
• Тройник с резьбой 3/4 дюйма. ТОЛЬКО латунный, бронзовый или металлопластиковый. Силуминовые детали водяной арматуры из-за межкристаллитной коррозии имеют свойство внезапно распадаться без каких-либо предупредительных признаков. Со всем вытекающим.
• Фильтр грубой очистки воды, такой же, какой стоит перед водяным счетчиком. Без него посудомойка хорошо, если отработает гарантию. А если нет – то случай негарантийный. За рубежом, кстати, тоже: качество бытовой воды – одна из серьезных мировых проблем.
• Шаровый запорный кран. Так же, как и тройник – все, что угодно, кроме силумина.
• Если посудомойка станет далеко от раковины, и штатной подсоединительной трубки для воды – хенки – не хватит, то металлопластиковая хенка нужной длины.

Подключение посудомоечной машины

Подключение посудомоечной машины своими руками осуществляется в следующей последовательности: сток, вода, электропитание. Рекомендации – а, мол, все равно как, несостоятельны уже потому, что штуцеры и вводы на самой машине расположены в расчете именно на такой, безопасный порядок подключения. Желающим непременно сделать по-своему придется порядком попотеть и, вероятно, переделывать.

Сток

Для подключения посудомойки к стоку нужно сточный шланг просто натянуть на штуцер. Но должны быть выполнены два условия:

1. Верхний перегиб. Он не даст стоку из раковины попасть в посудомойку (на рисунке в начале статьи обведен красным).
2. Нижнее колено (обведено коричневым на рисунке). Это такой же водяной затвор, как и в раковине или унитазе. Для моечной машины водяной затвор особенно важен: при пустом сливе миазмы из канализации пойдут не в воздух, а в замкнутое пространство посудомойки. Поэтому нижнее колено нужно делать как можно глубже, а его изгиб – как можно короче.

Иногда можно встретить рекомендации – решить проблему слива, выведя сточный шланг прямо в раковину. Этого нельзя делать по следующим причинам:

• Сливной шланг может выскользнуть из раковины, и сток из мойки пойдет на пол.
• Сточному насосу машины, чтобы прокачать сток высоко, придется работать с перегрузкой, и он быстро выйдет из строя.

Вода

Для любых типов моечных машин настоятельно не рекомендуется подключение к водопроводу горячей воды. Во-первых, экономия на нагрев воды тут кажущаяся: горячая вода стоит дороже электричества. Если у вас уже стоит электробойлер, то вы это и сами знаете.

Во-вторых, качество горячей воды неизбежно хуже холодной: ее путь от водозабора к вам

длинее и сложнее – через котельную, где она контактирует с металлом водонагревательной системы, и через дополнительные трубы. Во всем мире в договорах с абонентами водоснабжающие организации пишут, что использовать горячую воду для готовки нельзя.

На посудомоечной машине это сказывается весьма конкретно и неприятно: выходит из строя обратный клапан. При правильном монтаже стока протечки на пол не будет, а вот неприятный запашок от вымытой посуды появиться может.

Примечание: при запитке посудомойки горячей водой от бытового бойлера, в котором регулярно меняется магниевый протектор, проблема качества воды отпадает; оно может быть даже выше, чем поступающей холодной. Но расход электричества будет больше: при каждом пуске мойки на прогрев подводящей трубы зря уйдет 5-10 литров воды.

Собственно же подключение посудомоечной машины к водопроводу делается так:

• Перекрываем воду в квартире.
• Отсоединяем от трубы холодную хенку кухонного смесителя; старую гидроизоляцию снимаем и выбрасываем.
• Присоединяем у трубе тройник, подключаем к нему опять смеситель и, последовательно, фильтр (обведен синим на рисунке), шаровой кран и хенку посудомойки. Не забудьте все резьбовые стыки изолировать фумкой.
• Проверяем, закрыт ли шаровой кран.

Примечание: фумку нужно наматывать в 10-15 слоев по резьбе. Если при наворачивании соединение идет туго, а фумка сбивается в комки и выпазит наружу, нужно перемотать в обратную сторону.

Электричество

Поскольку дополнительная розетка уже установлена, просто включаем в нее штепсельную вилку посудомойки.

Проверка на протечку

Открываем воду в квартире. Затем, не включая посудомойку, открываем ее запорный кран. Проверяем – не течет ли где. Включаем посудомойку, запускаем тестовый режим, либо просто закладываем порцию посуды и моем. Так ничего нигде и не потекло – оставляем запорный кран открытым, автомат машины – включенным, и пользуемся.

Примечание: если из дому уходят все взрослые, то последнему нужно не забыть перекрыть запорный кран посудомойки и выключить ее автомат.

Видео: пример установки посудомоечной машины

«Фишки» знаменитых брендов

Практически все производители посудомоек хенки сами не делают, а закупают у смежников. В продаже может попасться комплектная хенка с «нерусской», слишком короткой резьбой. В таком случае для подключения воды комплектную прокладку приходится выбрасывать, а стык изолировать фумкой. Все вышеприведенные рекомендации даны именно на такой случай. Кроме этого:

• Bosch – даже если штатная прокладка и подойдет, ее нужно ставить точно по инструкции. Перевернутая прокладка дает протечку, не при пробе, так через день-два. Если Bosch быстро потек, прежде всего попробуйте перекрыть запорный вентиль и перевернуть прокладку. Кроме того, обратный клапан Bosch’ей – ужасный привереда к качеству воды. Фильтр для Bosch’а обязательно нужен, даже если вы живете в экологически чистой местности и пользуетесь артезианской водой. Зато Bosch без проблем становится почти в любой кухонный гарнитур.
• Siemens – «не любит» стандартные крепления и ниши стандартных размеров. Можно насчитать с пяток моделей, которые явно игнорируют ТУ мебельщиков. Зато неприхотлив.
• Electrolux – чтобы эти посудомойки долго и хорошо работали, их наклон в любую сторону не должен превышать 2 градусов. Поэтому при выборе Electrolux’а не забудьте для монтажа приобрести или одолжить хороший короткий уровень.

Посудомойка на столе

Если габариты и планировка кухни позволяют, то установка посудомойки на столе дает массу преимуществ и экономию денег:

1. Отпадают все проблемы со стоком: его можно вывести просто в раковину, не опасаясь потопа, и никакие миазмы в машину не проникнут.
2. Не нужно менять существующий сифон и вообще возиться с сантехникой.
3. Можно, не опасаясь заливания электропроводки, обойтись существующей стенной розеткой (но все равно – евро с заземлением). С обязанностями аварийного разъединителя в таком случае прекрасно справится общеквартирный автомат или пробки-автоматы.
4. И самое главное – слив из машины пойдет фактически самотоком. Это разгрузит самый хлипкий узел моечной машины – сливной насос, и намного увеличит надежность и ресурс посудомойки в целом.

***

Установить посудомоечную машину самостоятельно может даже белоручка. Кроме подвода электропитания к ней – эту работу должен сделать специалист-электрик.

Это интересно: 20 советов как улучшить работу посудомоечной машины

Содержание

1. Типы и классификация кухонных вытяжек
2. Электробезопасность
3. Устройство защитного заземления
4. Вопросы вентиляции
5. Воздуховод
6. Как сделать вытяжку на кухне
7. Электромонтаж
8. Чистка и уход
9. Видео: пример установки кухонной вытяжки своими руками
> Обсуждение

Установка вытяжки своими руками – дело вполне посильное домашнему мастеру, даже если кухня уже оформлена и ремонта в скором времени не предвидится. При одном условии: вытяжка должна быть надежно заземлена или занулена (металлические части подключены к «глухой» нейтрали). Также нужно заранее определиться, какого типа вытяжка лучше подойдет для вашей кухни. С этого и начнем.

Типы и классификация кухонных вытяжек

По принципу действия вытяжки делятся на эвакуирующие и циркуляционные. Первые выбрасывают воздух наружу, вторые – прогоняют через фильтр с поглотителем запаха и выпускают обратно в помещение. Эвакуирующую вытяжку можно превратить в циркуляционную, поставив вместо воздуховода угольный фильтр, наподобие тех, что применяются в противогазах.

Циркуляционные вытяжки не мешают работать штатной вентиляции, но особой популярностью не пользуются: они дороже, фильтр не обеспечивает 100% очистки и требует периодической замены. Кроме того, эвакуирующая вытяжка выбрасывает заодно и избыточное тепло, а циркуляционная – нет.

По месту установки вытяжки делятся на встраиваемые (интегрированные), настольные, каминные и потолочные островные. Настольная вытяжка – горизонтально расположенный продолговатый раструб, являющийся частью технологического кухонного оборудования. Применяется в профессиональных кухнях.

Каминная вытяжка – отдельное устройство и неотъемлемая часть дизайна кухни. Каминные вытяжки ставят в элитных кухнях и часто проектируют индивидуально. Потолочная островная вытяжка – несколько воздухозаборников в потолке. Для устройства требует наличия фальшпотолка и развитой системы воздуховодов; монтаж ее своими силами сложен и требует немалых затрат.

Таким образом, для городской квартиры или частного дома средне обеспеченного владельца единственно приемлемый вариант – встроенная в кухонную мебель над варочной поверхностью вытяжка-колпак. В сущности, это та же каминная вытяжка, только попроще и подешевле.

Видео: немного о выборе вытяжки

Электробезопасность

Вытяжка для кухни относится к разряду электроприборов, создающих повышенную опасность поражения электротоком. В вытяжке непременно оседает жир и влага, это создает условия, благоприятствующие электрическому пробою с мотора вентилятора на металлический кожух. Кухня же, в свою очередь, является, с точки зрения электробезопасности, помещением с повышенной опасностью: в ней часто высокая температура воздуха сочетается с высокой его влажностью.

Поэтому кухонные вытяжки подключаются к сети электропитания тремя проводами: фаза, ноль, и земля, в желтой изоляции с продольной зеленой полосой. Перед установкой вытяжки необходимо обеспечить надежное ее заземление.

Если дом оборудован контуром заземления и евророзетками, проблем нет: при монтаже заземляющий провод подключается к «земляной» клемме штепселя; она обозначена специальным значком в виде трех параллельных линий разной длины. Но большинство жилых домов контура заземления не имеют. В таком случае нужно обеспечить заземление самому.

Устройство защитного заземления

Для защитного заземления вовсе не нужно рыть траншею и забивать в землю штыри. И ни в коем случае нельзя заземлять вытяжку на водопроводную, отопительную и уж тем более на газовую трубу. Нужно подключиться к глухой нейтрали.

Откройте вводный щиток в квартире или в подъезде (только осторожно – там 220 В!) Вы увидите, что электропровода в щиток выходят из замурованной в стене трубы. Скорее всего, на ней окажется и резьбовый штырь с какими-то уже подключенными заземлениями. Вот это и есть глухая нейтраль: эта труба отлично заземлена. От нее нужно подвести к месту установки вытяжки гибкий многожильный провод сечением не менее 2,5 кв.мм, а вытяжку подключить к сети через автомат-разъединитель на 6,3 А.

Предупреждение: если к глухой нейтрали подключены другие заземления, ни в коем случае не отключайте их, чтобы «посадить» свое. Это опасно для жизни как вашей, так и других потребителей. Накиньте свою клемму поверх и затяните гайкой. Если труба нейтрали гладкая – осторожно зачистите ее, и заземляющий провод притяните хомутом. Лучше всего, конечно, договориться об этом прямо с ЖЭКовским электриком.

Вопросы вентиляции

Установка кухонной вытяжки почти всегда нарушает штатную вентиляцию в квартире. Чаще всего рекомендуют пробить для нее дополнительное окно, ведущее либо в вентиляционный канал, либо на улицу. Оба эти способа проблемы не решают.

От дополнительного окна в вентиляционном ходе его площадь сечения не увеличивается. В лучшем случае вытяжка выбросит в вентиляцию три четверти кухонного чада, а четверть пойдет обратно в квартиру. А при сильном ветре или тяге с нижних этажей вернуться обратно может все. Или попасть к соседям, которые, как известно, далеко не всегда терпимы и благожелательны.

Кухонная вытяжка с клапаном-хлопушкой

Выброс же наружу, во-первых, требует согласованного с эксплуатантом здания проекта, так как затрагивается несущая стена. Во-вторых, при этом неизбежно оседание конденсата в воздуховоде и на моторе вентилятора, что приближает вероятность пробоя к 100%.

Между тем, выход из положения давно известен: дополнительный отрезок воздушного короба с клапаном-хлопушкой. Его устройство понятно из рисунка. Дадим лишь некоторые пояснения:

1. Окно под воздуховод вытяжки – квадратное со стороной, равной 3/4 диаметра воздуховода. В таком случае площадь его поперечного сечения будет равна таковой воздуховода, периметр будет чуть меньше длины окружности воздуховода, и подключение не вызовет трудностей.
2. Заслонка – из 0,5 мм алюминия (лучше) или тонкого и жесткого листового негорючего пластика: стеклотекстолита толщиной также 0,5 мм или фторопласта. Но лучшая заслонка – алюминиевая. Чем меньше удельный вес материала заслонки, тем четче срабатывает хлопушка.
3. Заслонка подтягивается тонкой слабой пружинкой так, чтобы она, насильно поднятая в верхнее положение и отпущенная, плавно опускалась на место. Жесткая слабо натянутая пружина не годится. Диаметр проволоки, из которой свита пружина, рекомендуется 0,2 – 0,3 мм, диаметр пружины – 3-5 мм, а ее длина – 120-150 мм.

Примечание: знакомые с электроникой мастера иногда делают заслонку с управлением электромагнитом, срабатывающим при включении вентилятора вытяжки. Смысла в этом нет: подпружиненная заслонка – саморегулирующаяся. Если при включенной вытяжке усилится естественный отток воздуха, поднятая до упора заслонка опустится в некоторое промежуточное положение, а в вентиляционный ход всегда будет поступать столько воздуха, сколько он способен пропустить.

О нейтрализаторах запаха

Вытяжка над плитой часто снабжается нейтрализатором запаха. Нейтрализаторы в продаже бывают трех типов: химические, электроионизационные и ультрафиолетовые. Рассмотрим, какой предпочтительнее.

• Химические нейтрализаторы требуют периодической, и довольно частой, замены: их активный элемент затягивается пленкой жира, еще не выработав свой ресурс. Кроме того, химические нейтрализаторы сами источают в воздух испарения, запаха не имеющие, но могущие оказаться вредными для здоровья.
• Электроионизационные нейтразизаторы устроены по тому же принципу, что и обычный ионизатор воздуха. Но, поскольку концентрация примесей в воздухе над варочной поверхностью много выше, чем в жилой комнате, разряд приходится создавать сильнее, вплоть до видимой глазом «короны». Сам же ионизатор находится ближе к человеку, работающему у плиты, и он может оказаться под воздействием электрического поля с напряженностью выше допустимой.
• Ультрафиолетовые нейтрализаторы требуют периодической очистки ламп от налета гари. Лампы приходится менять примерно раз в два года, цена же их не копеечная. Но ультрафиолетовый нейтрализатор совершенно безвреден и безопасен: ультрафиолета лампы излучают в несколько раз меньше, чем Солнце в ясный летний день. Попутно решается и вопрос подсветки варочной поверхности: кроме ультрафиолета, лампы излучают и видимый белый или чуть голубоватый свет.

Воздуховод

Кухонные вытяжки воздуховодом не комплектуются. Лучший его вариант – гофрированная алюминиевая труба диаметром, равным диаметру верхнего отверстия колпака вытяжки. Аэродинамическое сопротивление гофра при длине его до 1,5 м совершенно теряется на фоне потерь от случайных завихрений в вентиляции. Но гофр можно резать обычными ножницами и просто пальцами сформовать в квадрат для сопряжения с хлопушкой. А самое главное – гофр никогда не зазвенит и не загудит, а у жесткого короба резонансные свойства могут неожиданно измениться, и хозяйке придется готовить под аккомпанемент монотонного зудящего звука.

Зачастую гофра вытяжки смотрится совсем неэстетично, поэтому лучше заранее подумать о расположении плиты или том, куда спрятать невзрачный элемент.

Как сделать вытяжку на кухне

Инструмент

Для устройства вытяжки вам нужно будет купить или взять напрокат электролобзик с пилой типа «чистый срез». Остальные инструменты – обычные домашние.

Хлопушка

Монтаж вытяжки на кухне начинаем с изготовления короба с хлопушкой. Материал – тонкий алюминий, жесть или оцинковка. Для удобства работы хлопушка должна лежать на шкафу над плитой. В дальнейшем в окно вентиляции хлопушка будет посажена на монтажной пене, а к шкафу приклеена монтажным клеем или силиконом; это исключит резонанс.

Но сначала хлопушку только примеряем, а на верхней доске шкафа размечаем отверстие, соответствующее ее нижнему окну. Это можно сделать карандашом прямо изнутри хлопушки, убрав на время заслонку. Также очерчиваем бока хлопушки – это нужно для точного окончательного монтажа.

Шкаф

Далее освобождаем шкаф, снимаем его, и в нижней доске вырезаем электролобзиком выем по размеру нижнего обрамления вытяжки. Для резки предварительно, внутри контура отверстия, сверлим вспомогательное отверстие диаметром 8-12 мм, просовываем в него пилку лобзика и вырезаем по контуру. Если вы не очень умелый мастер, не расстраивайтесь из-за огрехов: при описываемом способе монтажа они видны не будут.

Далее снимаем полки шкафа и вырезаем в них таким же способом круглые отверстия под воздуховод. Микронной точности не требуется: гибкий гофр все равно пройдет куда надо.

Следующий этап: в верхней доске шкафа вырезаем квадратное отверстие под окно хлопушки, с припуском по 3-5 мм в стороны. Здесь уже требуется некоторая доля аккуратности: если гофр слишком уж «уедет» от окна хлопушки, придется много «мазать» силиконом. Правда, снизу его все равно не будет видно.

Типичная схема расположения кухонной вытяжки

Установка гофра

Кладем шкаф «на спину», просовываем в круглые отверстия отрезок гофра нужной длины. Его верхний конец формуем руками в квадрат (или в прямоугольник, если из-за конфигурации вентиляционного окна заслонку и ее окно пришлось сделать продолговатыми), просовываем в верхнее отверстие. Углы на 1,5 – 2 см надрезаем ножницами и отгибаем наружу.

Установка хлопушки

Вешаем шкаф с гофром на место. На отогнутые полоски гофра вверху, и на дерево в уголках между ними наносим «колбаску» силикона без разрывов. Наклонив короб с хлопушкой вверх, вставляем в вентиляционное окно, опускаем на доску шкафа точно между метками. Если силикона по бокам выдавилось слишком много, тут же снимаем потеки тряпочкой, смоченной столовым уксусом.

Примерно через полчаса (строительный силикон схватывается довольно быстро) задуваем пеной зазор между краями короба хлопушки и краем вентиляционного окна. Лучше делать это с помощью пистолета для пены: у него длинный носик, и он дает тонкую струю.

Монтаж вытяжки

Вытяжку снизу вставляем в вырез шкафа. Гофр сразу одевать не нужно: патрубок вытяжки просто отожмет его вверх. Прикрепляем вытяжку саморезами к шкафу через монтажные отверстия. Надеваем на патрубок вытяжки гофр и закрепляем хомутом или просто обмотав мягкой проволокой. Герметизировать не нужно: это затруднит разборку для чистки, а в месте перехода патрубка в гофр по законам аэродинамики давление всегда будет меньше атмосферного. Кроме того, выступы гофра, сминаясь под хомутом или проволокой, сами по себе уже дадут достаточно плотное соединение.

Если шкафа нет и раструб большой

Шкаф над плитой вешают далеко не все, опасаясь возгорания. И вытяжка лучше работает, если раструб ее по размерам плиты. В таком случае под раструб к стене крепят П-образную раму из уголка 20-25 мм на пяти саморезах в дюбелях. Если стена с обшивкой – тоже на 5 цанговых шпильках диаметром 4-6 мм.

Воздуховод при этом прячут в ПВХ короб соответствующего размера; его потом обклеивают пленкой-самоклейкой нужного цвета и рисунка. Делать в стене штробу под трубу диаметром более 100 мм при современных толщинах стен нереально, а на верхний срез короба хлопушка укладывается ничуть не хуже, чем на шкаф.

Электромонтаж

Проводку для вытяжки нужно проложить заранее. Как – зависит от оформления кухни. Если вытяжка включается вилкой в розетку, то можно просто пробросить за мебелью. Если же подключение постоянное через автомат, то проводку нужно спрятать в ПВХ коробе, под плинтусом или за обшивкой стены.

При постоянном подключении автомат ОБЯЗАТЕЛЬНО должен быть включен в разрыв фазы, а при монтаже автомат выключен и концы питающих проводов, даже не оголенные, обмотаны изолентой.

При подключении вытяжки в первую очередь подключается заземление. Если, вдруг, вытяжка подключается двумя проводами, заземлительный провод нужно подключить, ослабив несколько саморезов сзади, просунув оголенный конец заземлительного провода под обрамление вытяжки и туго затянув саморезы. Главный принцип подключения защитного заземления: подключать там, где может ударить.

Чистка и уход

Вытяжку, примерно раз в полгода, нужно очищать от гари, иначе возможно возгорание. Для чистки смонтированной описанным способом вытяжки ослабляют держащий гофр на патрубке хомут, снимают гофр, вывинчивают саморезы, держащие колпак, и колпак вынимают. Теперь все части вытяжки легко доступны для чистки изнутри. Только гофр нужно чистить осторожно: он тонкий, и его легко повредить. Но и замена, если нужно, обойдется в копейки. Силиконовый же стык вверху без особых усилий режется тонким острым ножом.

Видео: пример установки кухонной вытяжки своими руками

Содержание

1. А документы на него нужны?
2. Общие сведения о спутниковом вещании
3. Спутниковое ТВ – дома
4. Что и как будем смотреть?
5. Выбор антенны
6. Выбор конвертора
7. Ресивер и оборудование
8. Юстировка спутниковой антенны
9. Видео: как поймать стабильный сигнал
> Обсуждение

То, что спутниковое телевидение – одна из вершин современной технологии, известно всем. Но есть такой принцип: все гениальное просто. С абонентскими устройствами спутникового телевидения обращаться несложно, и установка спутниковой антенны своими руками вполне под силу гражданину, не умеющему пользоваться паяльником и напрочь забывшему закон Ома. Но аккуратность, сообразительность, точный глаз и верная рука нужны обязательно, как и умение пользоваться компасом и элементарные знания по астрономии.

А документы на него нужны?

Нужно ли согласовывать домашнее спутниковое телевидение в каких-то инстанциях, регистрировать, получать разрешение? Нет, не нужно. Спутниковое вещание – свободное. Правда, когда вы «поймаете» спутник, настроите ресивер и увидите список каналов, то многие окажутся отмечены звездочкой, восклицательным знаком или каким-то еще значком. Это – платные каналы. Чтобы их смотреть, нужно купить карточку-ключ. Если вы заранее знаете, какие из платных каналов вам нужны, приобрести карточку на них можно вместе с ресивером, или в компании, занимающейся спутниковым вещанием.

Однако, если вы живете многоквартирном доме, то для установки антенны на стену или на крышу потребуется разрешение владельца или эксплуатирующей здание организации. Но если антенна закреплена за ограждение балкона, а несущие конструкции при ее установке не трогались, то разрешения не нужно.

Правда, при этом антенна будет сильнее шататься под ветром, и в плохую погоду прием будет неустойчивым. Поэтому многие абоненты установку спутниковых антенн заказывают в специализированных компаниях, а те уж сами согласовывают все вопросы с ЖЭКом. В России крупнейшая из таких – Триколор.

Общие сведения о спутниковом вещании

Вещательные спутники располагаются на геостационарной орбите, на высоте 35 786 км над уровнем моря в плоскости экватора Земли. Орбитальная скорость на такой высоте равна скорости вращения Земли, поэтому спутник висит над одной и той же точкой ее поверхности. Место нахождения спутника на геостационарной орбите называется точкой стояния.

В справочных руководствах точки стояния спутников обозначаются их географической долготой: угловым расстоянием от нулевого (гринвичского) меридиана. Это нужно учитывать при ориентировании антенны и давать поправку: из данной точки гринвичский меридиан «виден» под углом, обратным долготе места. Как видны некоторые стационарные спутники из Гринвича, показано на рисунке.

Пример 1: долгота центра Воронежа – 39 градусов 15 минут восточная. Точка стояния спутника Eutelsat II F4 – 7 градусов к востоку, т.е. из Гринвича этот спутник виден под 7 градусов к востоку. Если бы Eutelsat II F4 висел точно над нулевым меридианом, антенну для его приема нужно было бы поворачивать на 39 градусов 15 минут в сторону Гринвича, т.е. к западу. А поскольку Eutelsat II F4 уже «сдвинут» на 7 градусов к Воронежу, антенну нужно повернуть к западу на 32 градуса 15 минут.

С Земли стационарная орбита «видна» на небосклоне в виде так называемого «пояса Кларка». Не следует путать его с небесным экватором. Угловая высота небесного экватора меняется в течение года, а пояс Кларка «виден» как дуга кривой, вырождающейся от окружности на полюсах до прямой линии на экваторе. В горизонт пояс Кларка «упирается» точно на востоке и западе, независимо от места.

В конкретном географическом пункте наивысшая точка пояса Кларка расположена точно на юге, а ее угловая высота равна обратной географической широте места: 0 на полюсах и 90 градусов на экваторе. Поэтому в высоких широтах прием спутникового телевидения затруднен или вовсе невозможен: пояс Кларка «ложится» на горизонт, и сигнал спутника, даже если он и «светит» сюда, «глохнет» в толще атмосферы.

Пример 2: географическая широта центра Воронежа – 51 градус 20 минут северная. Наивысшую точку пояса Кларка видно отсюда под 90 градусов минус 51 градус 20 минут = 48 градусов 40 минут точно на юге.

Спутники излучают сигналы не во все стороны, это было бы слишком расточительно. Передающие антенны спутников – направленные, и «освещают», как правило, территорию страны-владельца, или регион, на который ведется вещание. Поэтому все спутники, видимые из данного места, «поймать» нельзя: он-то, может быть, и виден, но «светит» в другую сторону.

Если спутник «светит» точно вниз, то он, в принципе, может вещать на все полушарие под собой, имея антенну с диаграммой направленности с раскрывом чуть более 10 градусов. Однако на расстоянии 36 000 км для этого нужна мощность передатчика более 10 кВт, солнечные панели соответствующей площади, а весь такой спутник нужно выводить на орбиту тяжелым носителем. Поэтому широковещательных спутников не так уж много.

Видео: базовые моменты направления спутниковой антенны

Спутниковое ТВ – дома

Скажем сразу: ручная юстировка (т.е. ориентирование на нужный спутник) остронаправленной антенны – дело тонкое. Тут решают дело не теоретические знания, а опыт, рабочие навыки («память мускулов») и просто чутье. Поэтому при покупке «тарелки», хотя бы в том же Триколор ТВ, лучше сразу заказать и установку с юстировкой. У набивших руку мастеров дело это спорится, так что услуга такая не чрезмерно дорога.

Однако, даже если вы и не большой любитель делать все , после бури или шквального снегопада антенну, возможно, придется переюстировать. Поэтому далее будет описана и процедура юстировки. Но прежде чем юстировать, антенну с оборудованием нужно выбрать, приобрести и установить.

Что и как будем смотреть?

В справочных руководствах указаны места стояния и параметры сигнала всех стационарных вещательных спутников. Но в конкретном населенном пункте условия их приема могут существенно меняться. Обычный пригорок, особенно в северных районах, может сделать невидимым спутник, который вообще-то сюда хорошо светит.

Поэтому при покупке антенны проконсультируйтесь с продавцом, какие спутники у вас хорошо принимаются, выберите три (на одну антенну можно принимать до 3-4 спутников), и запишите параметры их сигналов:

• Несущие частоты передатчиков спутников. К примеру, для одного из самых популярных спутников – Sirius – она будет 11,766 GHz; все спутники вещают в т. наз. Q-диапазоне со средней частотой в области около 10 GHz. Но не пытайтесь «ловить» частоту спутника – не 20-е годы на дворе, и даже не 60-е.
• Плоскости поляризации сигналов. На одной и той же частоте можно передавать без взаимных помех два сигнала с взаимно-перпендикулярно направленными векторами электромагнитного поля. Направлением поляризации считают направление электрического вектора. Поляризация может быть горизонтальной «H», или вертикальной «V».
• Скорости передачи данных. Спутниковое вещание – цифровое, по технологии SR (Single Root). Пример обозначения скорости: 27 500 SR или просто 27 500. Цифры означают, сколько кадров (пакетов) в секунду проходит по каналу связи. Только не путайте с телекадром: здесь кадр – определенным образом организованный пакет данных.
• Частоты гетеродина конвертора для выбранных спутников. Они лежат в том же Q-диапазоне, но отличаются от несущей на значение промежуточной частоты, которая пойдет на ресивер. К примеру, при несущей 11,766 GHz и частоте гетеродина 10 750 kHz (10,750 GHz) частота приема ресивера будет 1016 kHz (1,016 GHz). Вот почему частоты не «ловят», как прежде ловили радиолюбители: чем ближе мы подбираемся к телевизору, тем больше сказывается погрешность установки частоты.

Выбор антенны

Выбор собственно антенны сводится к определению ее диаметра. Для домашнего приема в южных регионах достаточно «тарелки» диаметром 60 см; в местах от Санкт-Петербурга и севернее для устойчивого приема нужно зеркало антенны диаметром 1,2 м.

Многие думают, что большой «тарелкой» легче «поймать» спутник. Как раз наоборот. Большое зеркало обеспечивает сигнал большего уровня и качества, но достигается это сужением диаграммы направленности, так что большой «тарелкой» «поймать» спутник как раз труднее. Антенны с большой апертурой используются более всего как источники сигнала для систем наземного вещания и в других случаях, когда требуется дальнейшая трансляция.

Если вы собираетесь принимать несколько спутников, то нужно вместе с антенной приобрести и мультифит – монтажную планку для установки нескольких конверторов с возможностью регулировки их положения по отдельности. Как правило, продавцы сразу спрашивают: «Одно гнездо или мультифит?». В любом случае, в мультифит можно поставить и один конвертор, а потом добавить еще; стоит же мультифит недорого. Так что лучше сразу покупать «тарелку», укомплектованную мультифитом.

Выбор конвертора

Следующий этап – выбор конвертора. Конвертор – это та самая «головка», которая преобразовывает сигнал от спутника, хорошо «пробивающий» атмосферу, в сигнал для ресивера, который обычная электроника может обрабатывать без особых сложностей.

Конверторы бывают трех типов: с круговой поляризацией, с переключаемой H-V и с фиксированной. Первые – наименее чувствительные, но могут принимать любой сигнал. Последние – самые чувствительные, но для приема сигналов с разной поляризацией их необходимо поворачивать на 90 градусов. В обычных условиях приема лучше использовать конвертор круговой или переключаемый.

Чувствительность, уровень собственных шумов и стабильность частоты гетеродина (от которых существенно зависит уровень и качество сигнала), а также защищенность конвертора от погодных влияний (он ведь снаружи) сильно меняются от модели к модели и от производителя к производителю. Конкретную модель, подходящую по цене, лучше выбирать по рекомендациям продавца антенны и отзывам опытных абонентов.

Ресивер и оборудование

А вот от модели ресивера в бытовых условиях качество и уровень сигнала почти не зависят. Тут нужно ориентироваться на сервисные функции и цену. Одно лишь условие: если вы собираетесь смотреть ТВ «в цифре» с HD-качеством, у ресивера должен быть выход Ethernet (разъем компьютерной сети). О совместимости стандартов можно не заботиться: все современные сетевые устройства «понимают» все общеупотребительные протоколы обмена данными без дополнительных пояснений.

Из дополнительного же оборудования нужно приобрести DiSEqC – коммутатор питания конвертеров. Бытовой ресивер (кстати, по-русски ресивер – приемник; кальку с английского делают, чтобы не путать с радиоприемниками) обеспечивает питанием один конвертор; для перехода со спутника на спутник нужно переключать питание на соответствующую «головку».

Установка антенны

Какой должна быть правильная установка спутниковой тарелки, видно на рисунке. Важное обстоятельство: монтажная часть («шея») трубостойки (выделена зеленым) должна быть строго вертикальной в двух плоскостях. Иначе юстировка антенны превратится в долгий мучительный труд.

Место для установки антенны нужно выбирать тщательно. В створе зеркала не должно быть ничего, даже оконного стекла. Створ зеркала не совпадает с его геометрической осью: для спутникового приема используются зеркала косого падения. Куда на самом деле «смотрит» створ зеркала, также видно на рисунке. То, что с места установки антенны должна просматриваться южная часть небосклона, пояснений не требует.

Если вы живете в частном доме, не поленитесь поднять антенну повыше. Подъем антенны на 10 м уменьшает запыленность воздуха вокруг нее вдвое, что весьма сказывается на качестве приема.

Сначала монтируется одна лишь трубостойка. Комплект из зеркала, его регулируемого крепления, кронштейна и конвертора собирается дома – так удобнее прежде всего выверять вертикальность трубостойки.

Крепление спутниковой антенны с стене нельзя делать саморезами в пластиковых дюбелях – антенна со временем «уйдет». Нужно использовать цанговые шпильки длиной не менее 200 мм и диаметром не менее 8 мм, на них надевают опорную плиту и закрепляют гайками с контргайками.

Видео: пример монтажа тарелки

Юстировка спутниковой антенны

Инженерный компас

Очень облегчает юстировку спутниковой антенны даже новичку инженерный компас. Как он выглядит, видно на рисунке. Цена – невысокая. Достоинства его:

1. Брать азимут можно одним взглядом, не шевеля компас.
2. Вращая лимб с риской, можно заранее учесть магнитное склонение места; его перед юстировкой нужно узнать на местной метеостанции. Справочных данных нет, т.к. магнитное склонение от года к году меняется.
3. Компас снабжен дефлектором, существенно уменьшающим девиацию.

Умело пользуясь инженерным компасом, грамотный и аккуратный человек, впервые в жизни взявшийся за юстировку «тарелки», в течение получаса точно «ловит» спутник. Если же пользоваться обычным компасом Андрианова или туристским, о магнитном склонении можно не думать: погрешность установки азимута будет больше.

Примечание: магнитное склонение в средних широтах не сильно меняется от места к месту. Достаточно узнать, каково оно в областном городе.

Порядок юстировки

Сразу же нужно учесть магнитное склонение. Если оно восточное, его нужно отнять от долготы места; если западное – прибавить к ней. На первый взгляд может показаться, что нужно делать наоборот, но учтите, что спутники – на юге; магнитное склонение же дается для северного конца стрелки компаса.

Далее вычисляем истинный азимут среднего из принимаемых спутников, как описано в начале статьи. Затем, повернув на угол, соответствующий долготе места, схему расположения спутников (считаем, что наша широта не очень отличается от гринвичской) ориентировочно определяем его угол места.

Затем, прицеливаясь по кронштейну конвертора, как по стволу ружья без мушки, с помощью инженерного компаса с поправкой на магнитное склонение выставляем антенну на нужный азимут. Грубо, на глаз, выставляем створ антенны по углу места.

Для юстировки антенны телевизор с ресивером выносим наружу поближе к ней; запитываем через удлинитель. Коммутатор питания пока не подключаем: первоначальную юстировку делают по среднему конвертору. Затем:

• Подключаем телевизор и конвертор к ресиверу, включаем оборудование, задаем в меню ресивера («Установка антенны» -> «Ручной поиск») нужные параметры сигнала, по инструкции к нему.
• Включаем режим поиска сигнала.
• Осторожно и плавно качаем антенну вверх-вниз, пока ресивер не «схватит» спутник. При 60 см тарелке и если все поправки правильно учтены, коррекции азимута не требуется.
• Если «не ловится», проверяем еще раз азимут и, меняя его шагами по 3 градуса вправо-влево, повторяем процедуру «качания». Для зеркала 1,2 м шаг 2 градуса.
• Когда сигнал пойман, очень осторожно, «не дыша», чуть-чуть поворачивая и качая антенну, добиваемся наилучшего качества и уровня сигнала. Приоритет – за качеством. При 60% уровня и 80% качества устойчивость приема будет вдвое выше, чем наоборот.
• Осторожно, по диагональной схеме, в несколько приемов туго затягиваем гайки крепления антенны. При этом нужно все время контролировать сигнал. Если при затягивании какой-то гайки сигнал «поплыл», ее пока оставляют, и подтягивают диагональную ей.
• Из главного меню ресивера проверяем, тот ли спутник пойман. Если все параметры были выставлены вручную, сбоев, как правило, не бывает. Но если «вдруг» – ослабляем тарелку, и – начинай сначала.
• Включаем опять «Уровень – качество» и, осторожно передвигая взад-вперед и чуть поворачивая конвертер в гнезде, добиваемся еще лучшего, насколько возможно.

Внимание! Юстировку делаем, стоя за зеркалом и держа рукой кронштейн конвертора. За зеркало ворочать нельзя – оно может погнуться, а от любого предмета, оказавшегося в апертуре антенны или перед головкой конвертора, сигнал пропадет.

Дополнительные каналы приема

1. Подключаем к ресиверу следующий конвертор. В меню выставляем его параметры.
2. НЕ ТРОГАЯ АНТЕННЫ, плавно и осторожно поворачиваем конвертор вправо-влево, пока он не «схватит» спутник.
3. Убеждаемся, что «поймали» то, что нужно, как описано выше.
4. Двигая конвертор вперед-назад (это т.наз. дофокусировка) и вращая (юстировка по плоскости поляризации), добиваемся наилучшего сигнала.
5. Аналогично юстируем третий конвертор.

После «поимки» всех спутников аккуратно обматываем разъемы сырой резиной, укладываем и прикрепляем кабели. Затем переносим оборудование в дом на место, подключаем коммутатор питания. В меню «Установка конвертора» для каждого спутника выставляем DiSEqC, задаем им произвольные пользовательские номера и/или названия.

Все, на этом установка спутниковой антенны окончена. Осталось в меню ресивера выбрать и настроить нужные программы (каналы). Но это – отдельная тема. Как и установка антенны на мотоподвес, который сам находит любой спутник безо всяких усилий хозяина.

Видео: как поймать стабильный сигнал

Содержание

1. Принцип действия водонагревательных приборов различного типа
2. Общие советы по установке водонагревателя своими руками
3. Вариант “А”: установка накопительного водонагревателя
4. Вариант “Б”: установка проточного водонагревателя
5. Другие виды нагревателей воды
> Обсуждение

Бытовые нагреватели воды предназначены для обеспечения горячей водой отдельных квартир, загородных домов или дачных домиков. Это условие характеризуется ограниченным количеством проживающих в квартире или доме людей. Для тех, кто обладает базовыми навыками сантехнических работ, установка водонагревателя своими руками позволяет сохранить семейный бюджет и получить ни с чем несравнимое удовольствие от результата своего труда.

Для начала необходимо определить самый оптимальный вид прибора для нагрева воды. Водонагревательные агрегаты различаются:

1. по источнику питания;
2. по принципу работы.

По источнику питанию существуют две группы устройств: газовые и электрические.

По принципу работы – накопительные и проточные.

Принцип действия водонагревательных приборов различного типа

Накопительный

Нагрев воды в случае накопительного принципа работы осуществляется в резервуаре с водой. Этот вид приборов для обеспечения горячей водой является наиболее распространенным. Их популярность объясняется привлекательностью цены и отсутствием специфических требований к электропроводке.

Проточный

В проточном нагревателе вода прогревается, когда она подается через особую колбу, оснащенную электрическим нагревательным элементом. Такой прибор размещается непосредственно на кран с водой, которая поступает из водопровода. При таком принципе действия вода нагревается приблизительно до 300С. К недостаткам относится то, что проточный нагреватель требует большое количество энергии, что не всегда под силу старым постройкам. По мощности потребляемой энергии устройства подразделяются на однофазные и трехфазные. Кроме того, одним из определяющих факторов является нагревательный элемент: спираль или ТЭН. Если вода в доме или на даче жесткая, то предпочтительней спиральный элемент нагревания. Стоит отметить, что ТЭН потребляет на 10 – 20% электроэнергии меньше, чем устройство со спиралью.

Видео: немного о выборе водонагревателя

Общие советы по установке водонагревателя своими руками

Базовые этапы работ

Независимо от типа устройства для нагрева воды монтаж водонагревателя производится в полном соответствии с общими правилами безопасности и требованиями конкретных производителей. До начала работ необходимо определить состояние и условия:

• Обеспечить свободный доступ к прибору в течение всего срока эксплуатации;
• Правильно выбрать стену для крепления. К примеру, при емкости резервуара в 80 л стена должна выдерживать двойную нагрузку – 160 кг;
• Выявить состояние проводки, ее сечение и способность выдержать мощность электронагревателя (при необходимости заменить электропроводку);
• Определить состояние стояков и труб в квартире или доме (в некоторых случаях необходимо поменять трубы, чтобы обеспечить установку нагревательного прибора).

Необходимые инструменты и материалы

Кроме того, для комфортной работы необходимо заранее подготовить нужные инструменты и материалы:

перфоратор с соответствующей насадкой, рулетку, разводный и гаечные ключи, кусачки, отвертки 2-х типов, пассатижи, лента фум или паста, льняные нити, фитинги, труба из металлопластика (метраж определяется в зависимости от места и условий подключения), 2 соединительных шланга, запорные краны (2 ед. для проточного водонагревательного прибора и 3 ед. для накопительного), а также, два или три тройника – соответственно.

Вариант “А”: установка накопительного водонагревателя

Шаг 1: крепление нагревателя

Пошаговая инструкция для установки накопительного водонагревателя проста и выполнима:

1. На выбранной стене отметить место для крепления агрегата. С помощью рулетки измерить расстояние между отверстиями анкеров прибора;
2. Нанести места отверстий на стену. С помощью перфоратора высверлить отверстия (2 или 4 в зависимости от конструкции);
3. Вставить дюбеля и забить или закрутить крючки.

Важное примечание для крепления устройства: нужно измерить расстояние от отверстий в анкерах до самой верхней точки прибора. Чтобы надеть его на крючки, должно быть соблюдено такое же расстояние на стене: от дюбелей до потолка плюс небольшой запас.

Шаг 2: подключение прибора к водоснабжению

Когда устройство уже закреплено на стене, можно приступать к подключению водонагревателя. Самые простые и легкие условия для осуществления этой процедуры, когда выведены места подключения. Остается только соединить их с вводом и выходом прибора посредством труб или гибких шлангов. Герметичность соединения с помощью гибких шлангов обеспечивается уплотнительной резиновой прокладкой. Ввод холодной воды в нагревательное устройство обозначен синим цветом и именно на него устанавливается особый клапан, который позволяет сбросить избыточное давление. Для комфортного технического обслуживания рекомендуется установить дополнительный тройник перед запорным краном и подсоединить его. В дальнейшем он позволит спускать воду из резервуара. Важно обеспечить герметичность – наматывать фум ленту или нити с пастой на все места, где были произведены соединения.

Стандартная схема подключения накопительного водонагревателя:

Выход горячей воды на приборе обозначен красным цветом. Его нужно соединить с краном горячей воды. После этого следует открыть вентили холодной и горячей воды, подождать, пока из крана для горячей воды выйдет весь воздух, и потечет вода. Одновременно отследить, нет ли нарушений герметичности в местах соединений.

Шаг 3: подводка электропитания

Следующий этап – подключение водонагревателя к питанию, где способ определяется лишь предпочтениями нового владельца водонагревательного прибора. Контакты на клеммах прибора обозначены следующим образом:

• А – фаза (коричневый провод);
• N – ноль (голубой цвет провода);
• Заземление (желтый или любой другой цвет в трехжильном кабеле).

После соединения следует подать напряжение. В результате, на устройстве загорится световой индикатор активности. Затем согласно инструкции производителя нужно отрегулировать температурный режим. Водонагревательное устройство накопительного типа установлено и готово к использованию.

Видеоинструкция по установке водонагревателя

Вариант “Б”: установка проточного водонагревателя

Небольшой вес и компактные размеры такого устройства позволяют осуществить установку проточного водонагревателя, к примеру, под раковину на кухне. Быстрый нагрев воды, который обеспечивает этот прибор, выдвигает особые требования к проводке и счетчику электроэнергии: кабель от четырех до шести мм2, счетчик от 40 А, автоматический выключатель от 32 до 40 А.

Для водонагревающих устройств проточного типа существует два способа инсталляции – временный и стационарный.

Временное подключение

Временное подключение использует душевой шланг, а при возобновлении централизованного горячего водоснабжения, его можно просто закрыть и не использовать. Временному типу необходимо осуществление подачи холодной воды. Для этого в трубу поступления холодной воды врезается тройник, устанавливается запорный вентиль, гибкий шланг соединяется с вводом водонагревающего устройства. Затем нужно открыть вентиль холодной воды, открыть выводящий вентиль для нагретой воды, включить в сеть. Через 30 секунд начинает поступать горячая вода.

Стационарное подключение

Стационарный вариант обеспечивает подачу и забор нагретой воды одновременно с функционированием централизованного водоснабжения. Здесь понадобятся 2 тройника, которые врезаются в трубы (горячей и холодной воды). Затем устанавливаются вентили с герметичным соединением. После этого труба с холодной водой соединяется с вводом в прибор (маркер синего цвета). С помощью металлопластиковой трубы или шланга соединяется выход нагретой воды с запорным вентилем горячей воды. Вслед за этим нужно открыть смеситель и краны, а также проверить герметичность соединений. После подключения к электропитанию из смесителя потечет нагретая вода. Стационарное подключение подразумевает перекрытие стояка горячей воды в многоквартирном доме. Такое действие предупредит отток нагретой воды в трубы соседних квартир.

Видео: установка временного решения на основе проточного нагревателя

Другие виды нагревателей воды

Газовые нагреватели

Альтернативой электрическому водонагревательному устройству является газовый нагреватель воды, который работает по проточному принципу. Установить такой прибор возможно только в случае, если уже существует газовая колонка. Если же ее нет, то самостоятельная инсталляция газовой колонки исключена, так как это является нарушением Закона. Даже при наличии газовой колонки ее модернизацию или изменения для нагревания воды следует доверить обслуживающей газовой компании, которая имеет требуемые лицензии и сертификаты. Она выполнит все работы безопасно, надежно и в соответствии со всеми правилами, нормативами и законами.

Индукционные нагреватели

Среди заслуживающих внимания видов водонагревательных устройств находится индукционный нагреватель воды. В резервуарах таких устройств не образуется накипи. Переменное магнитное поле индуктора (нагревательного элемента) не позволяет катионам магния и кальция оседать на поверхности теплообменника. Данный факт сохраняет КПД устройства в течение многих лет. У этого прибора есть ряд других преимуществ, которые в последующем, с усовершенствованием этой технологии, позволят ему стать серьезным конкурентом популярных сейчас приборов для нагревания воды.

Содержание

1. Как выбрать комплект домофона для установки?
2. Определение места трубки в доме и прокладка кабеля
3. Установка трубки домофона
4. Установка домофона в квартире: видеоинструкция
> Обсуждение

Установка домофона своими руками, конечно, достаточно сложная процедура, но вполне возможная. Главное, – четко следовать инструкциям. Самостоятельная установка домофона в квартире, несмотря на всю сложность, значительно экономит денежные средства.

Итак, начать следует с подготовки необходимых материалов и инструментов. Для работ потребуется:

• Нож
• Изоляционная лента
• Дрель
• Отвертка
• Дюбеля
• Плоскогубцы
• Инструмент для снятия изоляции с проводов
• Алебастр
• Шпатлевка
• Саморезы
• Экранированная «витая пара»
• Насадка на дрель для штробления стен
• Резиновые перчатки

Инструмент есть, теперь необходим «материал» для работы, поэтому следующим этапом будет выбор установочного комплекта.

Как выбрать комплект домофона для установки?

Самый простой вариант – это комплект, состоящий из аудиотрубки и аудиовызывающего устройства. Также есть возможность установки видеодомофона. Такой вариант состоит из аудиотрубки, базы с экраном и видеоглазка, который монтируется непосредственно на входную дверь. Для правильного монтажа такой системы необходимо четко соблюдать последовательность подключения внутренних жил кабеля согласно их цветовой маркировке.

Наиболее удобным комплектом для установки в квартире будет самое обычное изделие, так как аудиовызывающее устройство устанавливается на входной двери подъезда. Часто решение обзавестись домофоном является коллективным по желанию всех жильцов подъезда и, как правило, удобней всего в этом случае будет обычная модель. Видеодомофон, в свою очередь, больше подходит для эксплуатации в частных домах и коттеджах.

Определение места трубки в доме и прокладка кабеля

Трубка может быть установлена абсолютно в любом месте квартиры. Главное, чтобы она находилась в пределах слышимости. Традиционным местом для домофона в квартире является стена рядом с входной дверью.

Самой трудоемкой частью процедуры монтажа домофона своими руками является прокладка кабеля. Необходимо определить, где находится необходимый конец провода, идущего от аудиовызывающего устройства, расположенного на входной двери в парадную. Его можно найти внутри щитка, который находится на лестничной клетке. Когда необходимый конец кабеля найден, его необходимо удлинить. То есть соединить с экранированной «витой парой», которая будет подключаться к домофону в жилом помещении. Обязательно надо учитывать, что длина провода не должна превышать 30-40 метров, потому что на большем расстоянии сигнал может быть утерян.

Удлиненный провод прокладывается внутри стены. Для этого необходимо пробить специальные каналы в стене. Потребуется специальная насадка на дрель. После помещения кабеля в готовые каналы, штробы заделываются алебастром, затем шпаклюются.

Более безобидным для стен вариантом будет прокладка провода в специальных пластиковых кабель-каналах. Они легко прокладываются вдоль дверной коробки (если установка трубки производится у двери).

В парадной кабель помещается в гофро-трубу. Важно, что бы провод не провисал, и на нем не было заломов. Обязательно нужно следить за тем, чтобы провод идущий от домофона не прокладывался вблизи силовых кабелей.

Схема установки домофона и прокладки кабеля в квартире обычно включена в стандартную комплектацию изделия.

Установка трубки домофона

Последний этапом установки домофона является монтаж его трубки. Делается достаточно быстро и просто, по сравнению с предыдущими этапами. На стене делаются отметки в том месте, где должны быть крепления. Ориентируясь по отметкам, в стене сверлятся отверстия. Затем в них помещаются дюбеля, либо деревянные чопики. В дюбеля (или в чопики), в свою очередь, вкручиваются саморезы. К домофону подключаются провода, и он помещается на свое законное место. Если система подключена правильно, домофон может быть готов к работе. Если он не работает, значит, при выполнении инструкций была допущена ошибка.

Установка домофона в квартире: видеоинструкция

Что касается стоимости установки домофона частными мастерами, то в совокупности с прокладкой кабеля она может стоить более 10 000 рублей. Поэтому, установив домофон самостоятельно, можно сэкономить немалую сумму.