Хабр·Russia·Friday, September 25, 2026 at 07:01 AM

Радио почти из ничего. Самодельные радиодетали 1920-х. Аккумуляторы

Translate

BabayMazay24 минуты назад

На заре радио, когда ещё не существовало налаженного промышленного производства компонентов, необходимых для самостоятельной сборки приборов, либо такие элементы были дефицитны и дороги — любителям того же радио приходилось собственноручно и из подножных материалов изготовлять почти всё нужное — не только коробку (шасси) прибора, антенну с заземлением, но и, например, резисторы [1], конденсаторы [2], детекторы [3] для первых детекторных радиоприёмников. Появление катодных ламп позволило конструировать приёмники с усилением по низкой и высокой частоте, чтобы принимать не только мощную местную станцию, но заглянуть в радиоэфир дальше и слышать передачу лучше. Здесь, однако, кроме прочего, вставал вопрос питания радиоламп — в отсутствие осветительной сети, нужно было изобрести десятки вольт для анода и несколько сильных вольт для накала. Чаще всего лампы питали гальваническими элементами — самодельными «мокрыми» нескольких доступных типов [4], а позже и фабричными сухими элементами и анодными батареями. Интересное дело: наряду с самодельными гальваническими элементами, в радиолюбительской среде были широко распространены и рукодельные свинцово-кислотные аккумуляторы множества исполнений. Полюбуемся же примерами творчества предков, восхитимся их находчивостью и энтузиазмом.

1. Зачем?

Читатель внимательный, конечно, спросит, — зачем условному сельскому умельцу прошлого, вообще понадобилось изготовлять аккумуляторные батареи, а это трудоёмкая кропотливая работа и непременная едкая кислота, в отсутствие осветительной сети, сиречь — возможности сделанные аккумуляторы удобно и на постоянной основе заряжать? Отвечу: существовали самодельные (брёвна, проволока, доски, гвозди) конструкции небольших ветро- и гидрогенераторов, а в любительской литературе даже приводилась схема устройства сельского динамо на конной тяге типа «Пони бегает по кругу». Опять же, кое-где начали появляться разношёрстные местные электрические сети, действующие периодически. Все эти случаи, однако, были ограничены, зато комбинация аккумуляторов с гальваническими элементами использовалась очень часто, позволяя получать ощутимые преимущества.

*Рис. 1.1. Старинный эскиз с первыми аккумуляторами (элемент Планте), заряжаемыми от гальванических элементов*

Последнее поясним: кислотный электролит «сильных» гальванических элементов непрерывно ел цинковый электрод, в том числе и в состоянии покоя, когда ток от элемента не отбирался. Чтобы пресечь этот паразитный процесс, целые батареи (!) из такого рода элементов снабжались сложными подъёмными механизмами, извлекающими электроды из электролита в перерывах работы. Проще это было сделать в элементах с одним раствором, существовали, однако, хорошие кислотные гальванические элементы с двумя растворами, разделёнными полупроницаемой перегородкой, и вынимать стаканчики со вторым раствором, а из них второй электрод, было слишком сложно. Зато быстро перекачать выработанную энергию в аккумулятор и с комфортом ею в дальнейшем распоряжаться, оказалось удобно. Удобно было иметь и недорогие, но слабые и капризные гальванические элементы, заряжающие аккумуляторы в период простоя радиоустановки, а при её работе такая батарея давала нужный ровный сильный ток. Подобная организация питания позволяла и полнее расходовать материалы для гальванических элементов.

Рис. 1.2. Восхитительно изящное решение и остроумная находка — высоковольтная (анодная) аккумуляторная батарея (Планте) с переключением соединения элементов «последовательно-параллельно» для зарядки от низковольтного источника (гальванические элементы)

Заметим, самодельные аккумуляторы против самодельных же гальванических элементов были компактней, проще, дешевле, не требовали добавки или замены химикатов и электродов, работали стабильней.

Фото 1.3. Гальванический элемент Лекланше [4]. Простой и сравнительно недорогой, был весьма популярным способом добычи электричества в эпоху начала радио. Работал, однако, элемент скверно — и без того невеликое напряжение по мере эксплуатации сильно падало

2. Устройство свинцово-кислотного аккумулятора

Может быть совершенно элементарным — в сосуд со слабым водным раствором серной кислоты (1 объёмная часть кислоты на 5…6 частей воды), на небольшом расстоянии друг от друга опущены две свинцовые пластины.

Рис. 2.1. Первый свинцовый аккумулятор — элемент Планте представлял собой два свёрнутых в рулон тонких свинцовых листа, изолированных друг от друга шерстяной тканью. Рулон помещался в ёмкость с водой, подкислённой серной кислотой

Аккумулятор в любом направлении заряжается постоянным током. Увы, ёмкость подобного простейшего прибора будет очень невелика, однако, после нескольких десятков или даже сотен циклов заряд-разряд, пластины становятся пористыми и насыщаются окисями — формуются, отчего электрическая ёмкость аккумулятора сильно увеличивается. Процесс такой формовки электродов слишком трудоёмок, поэтому в практических конструкциях электроды часто снабжаются уже готовыми окисями, заполняя ими ячейки свинцового каркаса-решётки. При этом ёмкость аккумуляторов многократно превышает таковую у простых электродов-пластин, даже после длительной формовки последних.

Рис. 2.2. Электрохимические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе. При заряде на положительном электроде свинец превращается в диоксид свинца (PbO2), отрицательный электрод остаётся губчатым металлическим свинцом. При разряде оба электрода покрываются сульфатом свинца (PbSO4), отдавая накопленную энергию, а серная кислота постепенно расходуется, превращаясь в воду. При следующем заряде реакция полностью обращалась — Рис. 2.2. Электрохимические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе. При заряде на положительном электроде свинец превращается в диоксид свинца (PbO₂), отрицательный электрод остаётся губчатым металлическим свинцом. При разряде оба электрода покрываются сульфатом свинца (PbSO₄), отдавая накопленную энергию, а серная кислота постепенно расходуется, превращаясь в воду. При следующем заряде реакция полностью обращалась

Существовали и способы сравнительно быстрой формовки свинцовых электродов с помощью азотной кислоты. Слаботочные анодные аккумуляторные батареи прилично работали и с простыми свинцовыми пластинами, накальные же аккумуляторы старались делать со свинцовыми решётками и набивкой их «активной массой» (свинцовый сурик — Pb₃O₄ и свинцовый глёт — PbO замешенные на водном растворе H₂SO₄).

Фото 2.3. Ранние автомобильные аккумуляторные батареи. Справа — никель — железная, со щелочным электролитом — около 1.2 вольта на элемент

Кроме существенно большего, чем у гальванического элемента, разрядного тока, свинцово-кислотный элемент-аккумулятор давал и большее напряжение — 2.1 вольта. Отсюда происходят некоторые стандартные, дошедшие до наших дней, напряжения — 6.3 вольта (батарея из трёх аккумуляторов); 12.6 вольта (шесть элементов-аккумуляторов).

3. Любительские анодные элементы и батареи с простыми электродами

Характерны предельной простотой и небольшими размерами ячеек с электродами из чистого свинца.

Рис. 3.1. Простой элемент для анодной аккумуляторной батареи мог иметь конструкцию, подобную конденсатору — стопка листиков свинцовой фольги, изолированных друг от друга слоями шерстяной ткани. Вся стопка плотно связывалась шерстяной же ниткой и помещалась в ёмкость с электролитом. Свинцовую фольгу, наряду со станиолем — фольгой оловянной, в 1920-х применяли для упаковки чая. Тонкие пластины для элементов можно было и отлить из свинцового лома в деревянной, или даже картонной, натёртой мелом, форме

Хорошо собранные (плотно упакованные) конденсаторообразные элементы-аккумуляторы с шерстяными прокладками имели приятную особенность: при окончании зарядки, выделяющиеся на электродах газы выталкивали из шерсти электролит, и цепь размыкалась.

Рис. 3.2. Анодные аккумуляторные батареи с элементами-чашечками, вероятно, родились как подражание вольтову столбу. Вариант А — чашечки из пропитанного парафином и покрытого асфальтным лаком картона, оклеены свинцовой фольгой, прокладками-изоляторами служат капли сургуча; Б — чашечки сформованы из тонкого листового свинца на крокетном шаре Ø 6…7 см, с прокладками из того же сургуча или смолы. Стопки-батареи установлены на гипсовых подставочках

Столбчатые батареи с элементами-чашечками просто устроены и экономны в смысле материалов, однако, их неудобно герметизировать, а при «кипении» электролита, кислота здорово разбрызгивается.

Рис. 3.3. Анодная аккумуляторная батарея с элементами в пробирках: А — плохонькое, но — фото одной секции на 20 элементов (~40 вольт); Б — размер и форма одного электрода из листового свинца, для пробирки Ø 20 мм (для увеличения активной площади электрода, рекомендовалось ножом процарапать этакую штриховку); В — способ крепления электродов и пробирки между двумя дощечками (Р — резиновая прокладка, О — заливка смолой)

Рис. 3.4. Ещё одна изящная конструкция анодной аккумуляторной батареи с элементами без нарочитых ёмкостей-стаканчиков — электролит заливается в пространство между чередующимися пластинами (А, В), стянутыми через резиновые прокладки (С) — схема, часто применяющаяся в электролизёрах для получения кислород — водородной смеси из водного раствора щёлочи. Конструкция, однако, требует повышенного расхода свинца, его пластины (лист) должны быть весьма ровными, без вмятин, заломов и существенных дефектов

Рис. 3.5. Любительский вариант анодной батареи Планте — с удобным переключением элементов «последовательно-параллельно» для их зарядки в период простоя от нескольких гальванических элементов Калло [4]. На эскизе: А — устройство станочка с контактами и барабаном-переключателем; Б — схема включения элементов во время зарядки; В — схема включения элементов во время работы лампы

4. Свинцово-кислотный аккумулятор из дроби

Существенно увеличить площадь электродов в элементе можно было, выполнив их из свинцовой мелочи или дроби, насыпным образом.

Рис. 4.1. Насыпные аккумуляторы из дроби: А — вариант с полупроницаемой перегородкой; Б — с разделением на секции

Тонкостенный полупроницаемый стакан выполнялся из неглазурованной белой, слабо обожжённой глины, иногда с добавлением в состав песка. Изделие фабричное, их следовало искать в магазинах электротоваров. Такой стакан, наполненный водой на весу, должен быть снаружи слегка влажным, но без капель и протекания. Предложенная конструкция (Рис. 4.1. А) имела размеры: наружный стеклянный стакан — h=240 мм, Ø145 мм; пористый внутренний — h=240 мм, Ø90 мм. Контактные полоски из листового свинца, ёмкость такого элемента — 20…22 А/ч. Вариант второй, с секциями и перегородками из издырявленного шилом листового свинца (Рис. 4.1. Б), собранный в обрезанной водочной бутылке, при расстоянии между электродами 15 мм, вмещал около 3 кг (возможно более мелкой) дроби, имея при этом ёмкость выше 20 А/ч.

5. Любительские кислотные аккумуляторы с активной массой

Активная масса — паста из свинцового сурика — Pb₃O₄ и свинцового глёта — PbO, растёртого с добавлением H₂SO₄, причём для положительных пластин состав готовится с преобладанием сурика, для отрицательных, с преобладанием глёта. Застывая, масса твердеет, с металлическим свинцом электродов, однако, связь имеет слабую, отчего ячейки каркаса приходится делать особой формы, иначе, вывалившиеся комочки окислов устраивают внутренние замыкания. Готовая аккумуляторная пластина выходит не слишком жёсткой — для сильноточных элементов не рекомендуется делать электроды очень большой площади, предпочтя «конденсаторную» конструкцию с чередованием пластин. Для увеличения жёсткости, в чистый свинец во время плавки можно добавить сурьму.

Рис. 5.1. Разрез свинцовой пластины-каркаса (А) с формой ячеек, предотвращающей выпадение затвердевшей активной массы; конструкция элемента с чередующимися пластинами (Б)

Электрическая ёмкость аккумулятора даётся в ампер-часах. Например, имея заряженный аккумулятор на 5 ампер-часов, от него можно получить 5 ампер в течение 1 часа или 1 ампер в течение 5 часов. Ёмкость аккумулятора зависит от площади электродов и количества активной массы (толщины пластин). Принимая толщину пластин 5…6 мм, в среднем, каждые 35…40 см² площади положительных пластин (считая с обеих сторон пластины) дадут 1 ампер-час электрической ёмкости.

Свинцовый каркас небольшого элемента можно сделать из цельной толстой пластины, насверлив в ней множество отверстий и зенковав края. Удобнее, однако, каркасы отливать — свинец легкоплавок, его обрезки и лом дешевле листа, расплавить их можно в вульгарной консервной банке на углях или пламени паяльной лампы, формочки же допустимо собрать из деревянных дощечек, отлить из глины, гипса или даже склеить из плотного картона. Дерево и картон перед каждой новой отливкой следовало тщательно натереть мелом и не частить с литьём, давая время на остывание. Для гипсовых и глиняных форм придётся изготовить мастер-модель. В одной деревянной форме удавалось отлить 80…100 каркасов.

Рис. 5.2. Пример деревянной формочки для отливки каркасов анодной (в любительской практике случай редкий) батареи, ёмкостью 1,2…1,4 ампер-часа. Каждый элемент состоит из двух пластин. Глубина вырезаемых канавок — 2 мм, элемент «С» служит только для выхода воздуха при литье и после остывания отливки удаляется

6. Итого

Помимо любопытной страницы технической истории, отметим элегантный способ получения анодного питания из подножных материалов, например, с мест сообщали — устроив переключаемую аккумуляторную батарею Планте с несколькими медно-цинковыми элементами Калло, сельский любитель из глуши тратил на питание своего малолампового радио около килограмма медного купороса и полтора кило цинковых обрезков в год.

К материалам для аккумуляторов — воду для электролита следовало брать дистиллированную, а кислоту чистую, разбавляя последнюю известным способом (только кислоту в воду, наоборот, нельзя! — вскипает и разбрызгивается). Свинец и окиси также следовало брать возможно более чистые, это улучшало работу аккумулятора, особенно это касается дроби — готовая охотничья содержала много нежелательных примесей и работала плохо.

Вполне стойка к разбавленной серной кислоте шерстяная ткань, в отличие от ткани хлопчатобумажной; выдерживают кислотный электролит — сургуч, парафин, стеарин, эбонит, битум и смоляные вары на его основе, дерево и даже картон, если тщательно пропитать их парафином, что очень облегчает конструирование аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют удобный визуальный признак окончания заряда — «кипение» электролита (кислота превращается в воду, разлагающуюся на Н₂ и О₂ постоянным током).

Литьё свинца и в целом легкоплавких металлов, во времена оные было ходовым навыком пионера — от хулиганских кастетов на костре, до солдатиков, маховиков и деталей для моделей в кружке «Умелые руки». Литьё дроби, в том числе и мелкой — задача ничуть не сложнее.

Нынешним экспериментаторам не повредит напомнить — свинец, тяжёлый токсичный металл, являющийся кумулятивным ядом (отравление сказывается позже, когда Боржоми пить уже поздно). Свинец весьма мягкий, его мельчайшие частички остаются на руках и с пищей попадают в организм — во время работы со свинцом нельзя есть, курить, ковырять в носу, а после работы следует тщательно мыть руки. Разумеется, стоит избегать вдыхания свинцовых паров.

7. Дополнительные материалы

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, сентябрь, 2026 г.

View the original on Хабр →

KioskNews shows a cleaned-up reading view extracted from the publisher’s page — the original always lives on their site, not ours.