Юный техник, 2013 № 02 - страница 25
О «земляных» батареях. Выражаясь точнее, это не батареи, а гальванические элементы, в которых электродами служат проводящие пластинки или штыри, а электролитом — влажная земля с содержащимися в ней солями.
Электрический ток вырабатывается за счет химической реакции между электродами и землей.
Объединить обычные земляные элементы в батарею с последовательным соединением, чтобы увеличить напряжение, не удается, поскольку электролит у всех элементов получится общим. Неизбежно короткое замыкание и большой ток между положительными и отрицательными электродами, приводящий к их быстрой электрохимической коррозии. Параллельное соединение допустимо для увеличения снимаемого тока, но все же самое простое — увеличить площадь поверхности электродов.
Материал электродов полностью определяет электродвижущую силу (ЭДС) элемента. В имеющейся литературе рекомендуют использовать пары уголь-цинк, алюминий-медь, медь-цинк…
Они дают ЭДС 0,7–1,3 В в зависимости от состава и влажности грунта. Приводят следующие данные об ЭДС земляных элементов (таблица 1).
Первый, сразу же возникающий вопрос: где взять материал для электродов? Ответ простой — во всяком ненужном хламе! Для медного электрода идеально подходит ручка от туалетных сливных бачков. Это медный стержень, заканчивающийся пластмассовым шариком, за который удобно держать электрод, втыкая в землю. Остается лишь заострить напильником другой конец.
Цинк и уголь можно добыть из старых, отслуживших свое гальванических элементов. Стальной пруток найти тоже легко.
Сейчас зима, и втыкать электроды в промерзший грунт непросто. Можно использовать старые гальванические элементы любого типоразмера. Их емкость в бытовой технике редко используется полностью. Например, стрелочные электронные часы останавливаются или их стрелка дергается на месте уже при напряжении элемента питания 1 В.
Плееры, радиоприемники, пульты управления перестают работать при напряжении 0,8… 0,9 В.
В то же время паспортную емкость элемент отдает лишь при глубоком разряде до 0,7 В.
Такие недоразряженные элементы нам вполне подойдут и проработают еще недели и месяцы.
Иногда работоспособность совсем плохих элементов удается восстановить так: аккуратно развальцевать защитный корпус около положительного вывода, вытащить плоскогубчиками центральный угольный стержень, накапать в элемент немного чистой воды и собрать все, как было раньше. В общем, вопрос с питанием решили. Теперь о самом приемнике.
Идеология экономичности. Задумывался ли кто-нибудь: а какую нам надо получить от радиоприемника мощность звуковой частоты? Эксперименты показали, что с хорошей акустической системой (открытый ящик и несколько головок с большими диффузорами и мощными магнитами, например 8ГД-1, 6ГД-1, 4ГД-35) для озвучивания комнаты достаточно 0,2 мВт. Даже при КПД приемника 20 % ему будет достаточно 1 мВт питания, а это 1 В напряжения и 1 мА тока!
Столь экономичных приемников промышленность не выпускает, и здесь необозримое поле деятельности для радиолюбителей.
Почему-то считается нормой делать приемники с 6- или 9-вольтовым питанием, и самые экономичные потребляют 10…20 мА. А это около 100 мВт мощности (0,1 Вт). Нонсенс!
Еще печальнее дело обстоит с аппаратами, работающими на наушники.
Мои высокоомные звучат довольно громко при звуковом напряжении 40 мВ. Их сопротивление 4 кОм. Поделив одно на другое (по закону Ома), получаем ток в наушниках 10 мкА (микроампер, я подчеркиваю). Следовательно, им нужна мощность всего 0,4 мкВт (микроватта!).
Так неужели я должен раскошеливаться и тратить батарейки в угоду бессовестным производителям аппаратуры?
Схема радиоприемника. Итак, зададимся целью сделать приемник, работающий на наушники с напряжением питания 0,7… 1,3 В и минимальным потребляемым током, чтобы он мог работать и от земляного элемента, и от старых, поработавших в бытовой технике сухих элементов. Поневоле мы должны применять самые распространенные кремниевые транзисторы (германиевые, говорят, уже сняты с производства). По счастью, они (кремниевые) открываются при напряжении 0,5 В и нашего напряжения питания им достаточно. Для простоты ограничимся пока двумя транзисторами.
