Nije teško sastaviti visokonaponski generator kod kuće, u ovom ćemo članku pogledati jednostavan autooscilatorski krug, čije su karakteristične karakteristike jednostavnost i velika izlazna snaga.
Autooscilator je samouzbudljivi sistem sa povratnom spregom, koji zauzvrat osigurava održavanje oscilacija. U takvom sistemu frekvencija i oblik oscilacija određuju se osobinama samog sistema, a nisu specificirani vanjskim parametrima.
Dijagram uređaja je prikazan u nastavku: 
Uređaj je push-pull samogenerirajući pretvarač. Tranzistori sa efektom polja VT1, VT2 se uključuju naizmjenično, na primjer, ako je tranzistor VT1 uključen, napon na njegovom odvodu se smanjuje, dioda VD4 se otvara, čime se napon na kapiji tranzistora VT2 smanjuje, sprečavajući ga da se otvori. Zaštitne diode VD2, VD3 štite kapije tranzistora od prenapona. Oblik impulsa na transformatoru T1 je blizak sinusoidnom.
Glavni element kola je visokonaponski transformator T1. Najprikladniji su linearni transformatori (TVS) sovjetskih crno-bijelih televizora. Magnetna jezgra takvih transformatora je feritna i sastoji se od dva dijela u obliku slova U. Visokonaponski sekundarni namotaj izrađen je u obliku čvrste plastične zavojnice, u pravilu, smještene odvojeno od bloka primarnih namotaja. Koristio sam magnetno jezgro iz linijskog transformatora TVS-110L4 (magnetna permeabilnost 3000NM) i uklonio visokonaponski namotaj sa TVS-110LA transformatora. Originalni primarni namotaj se mora demontirati i namotati novi od emajlirane bakarne žice prečnika 2 mm, ukupno 12 zavoja sa odvodom iz sredine (6+6). Prilikom montaže, između dijelova magnetskog kola u obliku slova U, na spoju, potrebno je položiti kartonske odstojnike, debljine cca 0,5 mm, kako bi se smanjilo zasićenje magnetnog kola.
Induktor L1 je namotan na feritno magnetno jezgro u obliku slova W, 40-60 zavoja emajlirane bakrene žice promjera 1,5 mm, između spojeva magnetne jezgre položena je brtva debljine 0,5 mm. Feritni prstenovi ili dio magnetskog kruga horizontalnog transformatora u obliku slova U mogu se koristiti kao jezgro.
Kondenzator C3 sastoji se od 6 paralelno povezanih kondenzatora marke K78-2 0,1 μm x 1000V, dobro su prikladni za rad u visokofrekventnim krugovima. Bolje je ugraditi otpornike R1, R2 snage najmanje 2W. Visokofrekventne diode VD4, VD5 mogu se zamijeniti sa HER202, HER303 (FR202,303).
Za napajanje uređaja prikladno je nestabilizirano napajanje s naponom od 24-36V i snagom od 400-600W. Koristim transformator OSM-1 (ukupne snage 1 kW) sa premotanim sekundarnim namotajem od 36V.
Električni luk se pali s udaljenosti od 2-3 mm između terminala visokonaponskog namota, što približno odgovara naponu od 6-9 kV. Ispada da je luk vruć, debeo i rasteže se do 10 cm. Što je luk duži, to je veća struja koja se troši iz izvora napajanja. U mom slučaju je maksimalna struja dostigla 12-13A pri naponu napajanja od 36V. Za postizanje ovakvih rezultata potreban vam je snažan izvor napajanja, u ovom slučaju to je od primarne važnosti.
Radi jasnoće, napravio sam "Jakovljeve ljestve" od dvije debele bakrene žice, na dnu je razmak između vodiča 2 mm, to je potrebno da dođe do električnog sloma, iznad provodnika se razilaze, dobiva se slovo "V" , na dnu se zapali luk, zagrije se i podiže se, gdje se prekida. Dodatno sam ugradio malu svijeću ispod tačke maksimalnog pristupa provodnika kako bih olakšao nastanak kvara. Video ispod prikazuje proces kretanja luka duž vodiča.
Koristeći uređaj, možete promatrati koronsko pražnjenje koje se javlja u vrlo nehomogenom polju. Da bih to učinio, izrezao sam slova iz folije i sastavio frazu Radiolaba, smjestivši ih između dvije staklene ploče, te dodatno položio tanku bakrenu žicu za električni kontakt svih slova. Zatim se ploče postavljaju na list folije, koji je spojen na jedan od terminala visokonaponskog namota, drugi terminal je povezan sa slovima, kao rezultat toga, oko slova se pojavljuje plavkasto-ljubičasti sjaj i pojavljuje se jak miris ozona. Rez folije je oštar, što doprinosi stvaranju oštro nehomogenog polja, što rezultira koronskim pražnjenjem.
Kada se jedan od terminala namotaja približi štedljivoj lampi, možete vidjeti neujednačen sjaj lampe; ovdje električno polje oko terminala uzrokuje kretanje elektrona u žarulji napunjenoj plinom. Elektroni, zauzvrat, bombardiraju atome i prenose ih u pobuđena stanja; pri prelasku u normalno stanje emituje se svjetlost.
Jedini nedostatak uređaja je zasićenje magnetnog kruga horizontalnog transformatora i njegovo snažno zagrijavanje. Preostali elementi se lagano zagrijavaju, čak se i tranzistori lagano zagrijavaju, što je važna prednost, međutim, bolje ih je ugraditi na hladnjak. Mislim da će čak i početnik radio-amater, ako želi, moći sastaviti ovaj samooscilator i provesti eksperimente s visokim naponom.
Iz ovog članka naučit ćete kako vlastitim rukama dobiti visoki napon, visoke frekvencije. Trošak cijele konstrukcije ne prelazi 500 rubalja, uz minimalne troškove rada.
Da biste ga napravili, trebat će vam samo 2 stvari: - štedljiva lampa (glavna stvar je da postoji radni balastni krug) i linijski transformator iz TV-a, monitora i druge CRT opreme.
Štedne lampe (tačan naziv: kompaktna fluorescentna lampa) su već čvrsto ušli u našu svakodnevicu, pa mislim da neće biti teško pronaći lampu sa neradnom sijalicom, ali sa ispravnim krugom balasta.
CFL elektronska prigušnica generiše visokofrekventne naponske impulse (obično 20-120 kHz) koji napajaju mali transformator za povećanje, itd. lampica se upali. Moderne prigušnice su vrlo kompaktne i lako se uklapaju u bazu E27 utičnice.
Balast lampe proizvodi napon do 1000 Volti. Ako spojite mrežni transformator umjesto sijalice, možete postići zadivljujuće efekte.
Malo o kompaktnim fluorescentnim lampama
Blokovi na dijagramu:
1 - ispravljač. Pretvara naizmjenični napon u jednosmjerni napon.
2 - tranzistori spojeni prema push-pull krugu (push-pull).
3 - toroidni transformator
4 - rezonantni krug kondenzatora i induktora za stvaranje visokog napona
5 - fluorescentna lampa, koju ćemo zamijeniti oblogom
CFL se proizvode u širokom rasponu snaga, veličina i faktora oblika. Što je veća snaga lampe, veći napon mora da se primeni na sijalicu. U ovom članku koristio sam CFL od 65 W.
Većina CFL-ova ima isti tip dizajna kola. I svi imaju 4 pina za spajanje fluorescentne lampe. Bit će potrebno spojiti izlaz balasta na primarni namotaj linijskog transformatora.
Malo o linijskim transformatorima
Ulošci također dolaze u različitim veličinama i oblicima.
Glavni problem pri povezivanju linijskog čitača je pronaći 3 pina koja su nam potrebna od 10-20 koje obično imaju. Jedan terminal je uobičajen, a nekoliko drugih terminala su primarni namotaj, koji će se zalijepiti za CFL balast.
Ako nađete dokumentaciju za košuljicu, ili šemu opreme na kojoj je nekada bila, onda će vam zadatak biti znatno lakši.
Pažnja! Obloga može sadržavati preostali napon, stoga je obavezno ispraznite prije rada s njom.
Finalni dizajn
Na gornjoj fotografiji možete vidjeti kako uređaj radi.
I zapamtite da je ovo stalna napetost. Debela crvena igla je plus. Ako vam je potreban izmjenični napon, tada morate ukloniti diodu iz košuljice ili pronaći staru bez diode.
Mogući problemi
Kada sam sastavio svoje prvo visokonaponsko kolo, proradilo je odmah. Zatim sam koristio balast od 26-vatne lampe.
Odmah sam poželeo više.
Uzeo sam snažniji balast iz CFL-a i tačno ponovio prvi krug. Ali shema nije uspjela. Mislio sam da je balast izgoreo. Ponovo sam spojio sijalice i upalio ih. Lampa se upalila. To znači da nije u pitanju balast - radio je.
Nakon malo razmišljanja, došao sam do zaključka da bi elektronika prigušnice trebala odrediti nit žarulje. A koristio sam samo 2 eksterna terminala na sijalici, a unutrašnje ostavio "u zraku". Stoga sam postavio otpornik između vanjskog i unutrašnjeg terminala balasta. Uključio sam ga i krug je počeo raditi, ali je otpornik brzo izgorio.
Odlučio sam koristiti kondenzator umjesto otpornika. Činjenica je da kondenzator prolazi samo naizmjeničnu struju, dok otpornik prolazi i naizmjeničnu i jednosmjernu struju. Takođe, kondenzator se nije zagrejao, jer davao mali otpor putu naizmenične struje.
Kondenzator je radio odlično! Ispostavilo se da je luk veoma velik i debeo!
Dakle, ako vaš krug ne radi, najvjerovatnije postoje 2 razloga:
1. Nešto je bilo pogrešno spojeno, bilo na strani balasta ili na strani mrežnog transformatora.
2. Elektronika prigušnice je vezana za rad sa filamentom, i od tada Ako ga nema, onda će kondenzator pomoći da ga zamijeni.
Danas se često u smeću mogu naći zastarjeli CRT televizori, koji s razvojem tehnologije više nisu relevantni, pa ih se sada uglavnom rješavaju. Možda su svi vidjeli na stražnjem zidu takvog televizora natpis u duhu „Visokog napona. Ne otvaraj". I tu visi s razlogom, jer svaki televizor sa cijevnom cijevi ima vrlo zanimljivu stvarčicu koja se zove TDKS. Skraćenica je skraćenica za “diodno-kaskadni linijski transformator”; na TV-u služi, prije svega, za stvaranje visokog napona za napajanje slikovne cijevi. Na izlazu takvog transformatora možete dobiti konstantan napon od čak 15-20 kV. Izmjenični napon iz visokonaponske zavojnice u takvom transformatoru povećava se i ispravlja pomoću ugrađenog množitelja dioda-kondenzator.
TDKS transformatori izgledaju ovako:
Debela crvena žica koja se proteže od vrha transformatora, kao što možete pretpostaviti, dizajnirana je za uklanjanje visokog napona iz njega. Da biste pokrenuli takav transformator, morate namotati svoj primarni namotaj oko njega i sastaviti jednostavan krug koji se zove ZVS drajver.
Šema
Dijagram je predstavljen u nastavku:
Isti dijagram u drugom grafičkom prikazu:
Nekoliko riječi o shemi. Njegova ključna karika su IRF250 tranzistori sa efektom polja; IRF260 su takođe dobro prilagođeni ovde. Umjesto njih možete ugraditi druge slične tranzistore sa efektom polja, ali ovi su se najbolje pokazali u ovom kolu. Između kapije svakog tranzistora i minusa kruga postavljene su zener diode za napon od 12-18 volti; ugradio sam zener diode BZV85-C15, za 15 volti. Također, ultra-brze diode, na primjer, UF4007 ili HER108, su povezane na svaku od kapija. Kondenzator od 0,68 µF spojen je između drenova tranzistora za napon od najmanje 250 volti. Njegov kapacitet nije toliko kritičan; možete sigurno instalirati kondenzatore u rasponu od 0,5-1 µF. Kroz ovaj kondenzator teku prilično značajne struje, pa se može zagrijati. Preporučljivo je postaviti nekoliko kondenzatora paralelno, ili uzeti kondenzator za veći napon, 400-600 volti. Na dijagramu se nalazi prigušnica, čija ocjena također nije jako kritična i može biti u rasponu od 47 - 200 µH. Možete namotati 30-40 zavoja žice na feritni prsten, to će raditi u svakom slučaju.
Manufacturing
Ako se induktor jako zagrije, tada biste trebali smanjiti broj zavoja ili uzeti žicu debljeg poprečnog presjeka. Glavna prednost kruga je njegova visoka efikasnost, jer se tranzistori u njemu gotovo ne zagrijavaju, ali ipak ih treba ugraditi na mali radijator radi pouzdanosti. Prilikom ugradnje oba tranzistora na zajednički radijator, neophodno je koristiti toplotno provodnu izolacijsku brtvu, jer metalna stražnja strana tranzistora povezana je s njegovim odvodom. Napon napajanja kruga je u rasponu od 12 - 36 volti; pri naponu od 12 volti u praznom hodu, krug troši približno 300 mA; kada luk gori, struja raste na 3-4 ampera. Što je veći napon napajanja, veći će napon biti na izlazu transformatora.
Ako pažljivo pogledate transformator, možete vidjeti da je razmak između njegovog tijela i feritnog jezgra otprilike 2-5 mm. Sama jezgra treba biti namotana sa 10-12 zavoja žice, po mogućnosti bakrenom. Žica se može namotati u bilo kojem smjeru. Što je žica veća, to bolje, ali žica koja je prevelika možda neće stati u otvor. Možete koristiti i emajliranu bakrenu žicu; ona će stati i u najuži razmak. Zatim morate napraviti slavinu iz sredine ovog namota, izlažući žice na pravom mjestu, kao što je prikazano na fotografiji:
Možete namotati dva namotaja od 5-6 zavoja u jednom smjeru i spojiti ih, u ovom slučaju dobijate i slavinu iz sredine.
Kada se krug uključi, pojavit će se električni luk između visokonaponskog priključka transformatora (debela crvena žica na vrhu) i njegovog negativnog terminala. Minus je jedna od nogu. Traženi minus nogu možete jednostavno odrediti tako što ćete redom staviti “+” pored svake noge. Zrak se probija na udaljenosti od 1 - 2,5 cm, pa će se između željene noge i plusa odmah pojaviti plazma luk.
Možete koristiti takav visokonaponski transformator da napravite još jedan zanimljiv uređaj - Jakovljeve ljestve. Dovoljno je postaviti dvije ravne elektrode u obliku slova "V", spojiti plus na jednu, a minus na drugu. Iscjedak će se pojaviti na dnu, početi puzati prema gore, pucati na vrhu i ciklus će se ponoviti.
Ploču možete preuzeti ovdje:
(preuzimanja: 582)
Na internetu sam naišao na jednu vrlo kul stvar - plazma kuglu napravljenu od lampe sa žarnom niti. Suština je da visoki napon iz visokonaponskog generatora jonizuje gas u sijalici obične staklene sijalice (možda čak i pregorele).Unatoč obilju složenih pretvarača, odlučio sam smisliti jednostavnije kolo - za početnike radio-amatere. Nismo mogli smisliti ništa posebno, ali smo uspjeli pojednostaviti proces montaže do krajnjih granica. Kao osnovu koristio sam balast iz štedljive lampe. Blok dijagram domaće plazma lampe:
Najbolje je uzeti CFL lampu od 40 vati - radi prilično stabilno, palio sam je čak i na sat vremena i radi bez problema. Kao pojačani visokonaponski transformator koristio sam gotov transformator horizontalnog skeniranja TVS 110PTs15. Povezao sam ga na pinove broj 10 i 12. Takvi linijski transformatori mogu se naći u starim sovjetskim televizorima, iako možete uzeti novi, samo što se proizvode s ugrađenim množiteljem.
Postoje dva izlaza iz transformatora: jedan je faza, drugi je nula, faza dolazi iz zavojnice, a nula je zadnja noga na transformatoru (to je broj 14).
Fazu spajamo na žarulju sa žarnom niti, a drugu žicu koja dolazi iz nulte noge treba uzemljiti. Općenito, na sljedećoj fotografiji sve je detaljno oslikano i nacrtano.
Ako i dalje nešto ne razumijete, pogledajte ovaj trening video u HD kvalitetu:
Takođe, ako na izlaze gorivnog sklopa povežete množitelj napona, moći ćete da posmatrate sjaj fluorescentne lampe iz stvorenog eksplozivnog polja.
Linearni transformatori su među najčešće korištenim visokonaponskim hobistima, uglavnom zbog svoje jednostavnosti i dostupnosti. Svaki CRT televizor (veliki i težak) koji ljudi bace sada ima takav transformator.
Za razliku od mnogih transformatora koji se nalaze u drugoj elektronici, koji su dizajnirani za rukovanje uobičajenom izmjeničnom strujom od 50 Hz, i transformatorima za smanjenje, linijski transformator radi na višoj frekvenciji, oko 16 KHz, a ponekad i više. Mnogi moderni mrežni transformatori proizvode jednosmjernu struju. Stari transformatori su proizvodili naizmjeničnu struju, što vam je omogućilo da radite bilo što s njima. AC mrežni transformatori su snažniji jer nemaju ugrađeni ispravljač/multiplikator. Transformatore istosmjerne struje je lakše pronaći i preporučuju se za ovaj projekt. Uvjerite se da vaš mrežni transformator ima zračni razmak. To znači da jezgro nije zatvoreni krug, već podsjeća na slovo C, sa razmakom od oko milimetra. Gotovo svi moderni horizontalni transformatori ga imaju, tako da ako koristite moderan horizontalni transformator, ne morate to provjeravati.
Ovo kolo koristi tranzistor 2N3055, što je ono što graditelji linijskih transformatora vole i mrze. Vole ih zbog dostupnosti i mrze jer obično smrde. Oni imaju tendenciju da izgaraju prilično spektakularno, ali sklop radi nevjerovatno dobro s njima. 2N3055 je stekao lošu reputaciju kada se koristio u jednostavnim jednotranzistorskim kolima u kojima je visok napon prisutan na tranzistoru. Ovaj sklop dodaje nekoliko dijelova koji značajno povećavaju njegovu izlaznu snagu. Teorija rada kola je napisana u nastavku.
Šema
U ovom krugu ima vrlo malo elemenata i svi su opisani na ovoj stranici. I mnogi dijelovi se mogu zamijeniti.
Vrijednost otpornika od 470 Ohma može se promijeniti. Koristio sam otpornik od 450 oma napravljen od tri serijski spojena otpornika od 150 oma. Njegova vrijednost nije kritična za rad kruga, ali da biste smanjili zagrijavanje, koristite maksimalnu vrijednost otpornika na kojoj krug radi.
Donja vrijednost otpornika može se promijeniti kako bi se povećala snaga. Koristim otpornik od 20 oma napravljen od dva 10 ohmska otpornika spojena u seriju. Što je njegova vrijednost niža, to je viša temperatura i kraće vrijeme rada kruga.
Kondenzator koji se nalazi pored tranzistora (0,47 µF) može se zamijeniti radi povećanja snage. Što je njegova vrijednost veća, to je veća izlazna struja (i temperatura luka) i niži napon. Odlučio sam se na kondenzator od 0,47uF.
Broj zavoja na zavojnici s povratnom spregom (trostruki namotaj) može promijeniti izlaznu snagu. Što je više zavoja, veća je struja, ali ne i napon.
Ovaj sklop se razlikuje od uobičajenijeg kućišta s jednim tranzistorom po tome što mu se dodaju dioda i kondenzator, koji je spojen paralelno s diodom. Dioda štiti tranzistor od napona obrnutog polariteta, koji može spaliti tranzistor. Možete koristiti drugu vrstu diode. Koristio sam diodu GI824 izvađenu iz TV-a. Prilikom odabira diode obratite pažnju na napon i brzinu prebacivanja. Da biste saznali je li vaša dioda prikladna, pronađite tablicu za diodu BY500, a zatim za vašu diodu i usporedite parametre. Ako je vaša dioda uporediva ili bolja od ove, onda je prikladna.
Kondenzator je ključ za veliku izlaznu snagu. Tranzistor generiše frekvenciju postavljenu uglavnom primarnim namotajem i povratnom zavojnicom. Kondenzator i primarni namotaj formiraju LC kolo. LC kolo radi na određenoj frekvenciji, a ako podesite krug tako da ova frekvencija bude ista kao i frekvencija tranzistora, izlazna snaga će se značajno povećati. Teorija LC kola je slična onoj Tesline zavojnice. Ovaj krug se može prilagoditi promjenom vrijednosti kondenzatora i broja zavoja na primarnom/sekundarnom namotu.
Ovaj krug zahtijeva snažno napajanje, što je opisano u nastavku.
pogonska jedinica
Električni luk se pali s udaljenosti od 2-3 mm između terminala visokonaponskog namota, što približno odgovara naponu od 6-9 kV. Ispada da je luk vruć, debeo i rasteže se do 10 cm. Što je luk duži, to je veća struja koja se troši iz izvora napajanja. U mom slučaju je maksimalna struja dostigla 12-13A pri naponu napajanja od 36V. Da biste postigli takve rezultate, potrebna vam je prehrana, u ovom slučaju to je od primarnog značaja.
Radi jasnoće, napravio sam "Jakovljeve ljestve" od dvije debele bakrene žice, na dnu je razmak između vodiča 2 mm, to je potrebno da dođe do električnog sloma, iznad provodnika se razilaze, dobiva se slovo "V" , na dnu se zapali luk, zagrije se i podiže se, gdje se prekida. Dodatno sam ugradio malu svijeću ispod tačke maksimalnog pristupa provodnika kako bih olakšao nastanak kvara. Video ispod prikazuje proces kretanja luka duž vodiča.
Koristeći uređaj, možete promatrati koronsko pražnjenje koje se javlja u vrlo nehomogenom polju. Da bih to učinio, izrezao sam slova iz folije i sastavio frazu Radiolaba, smjestivši ih između dvije staklene ploče, te dodatno položio tanku bakrenu žicu za električni kontakt svih slova. Zatim se ploče postavljaju na list folije, koji je spojen na jedan od terminala visokonaponskog namota, drugi terminal je povezan sa slovima, kao rezultat toga, oko slova se pojavljuje plavkasto-ljubičasti sjaj i pojavljuje se jak miris ozona. Rez folije je oštar, što doprinosi stvaranju oštro nehomogenog polja, što rezultira koronskim pražnjenjem.
Kada se jedan od terminala namotaja približi štedljivoj lampi, možete vidjeti neujednačen sjaj lampe; ovdje električno polje oko terminala uzrokuje kretanje elektrona u žarulji napunjenoj plinom. Elektroni, zauzvrat, bombardiraju atome i prenose ih u pobuđena stanja; pri prelasku u normalno stanje emituje se svjetlost.
Jedini nedostatak uređaja je zasićenje magnetnog kruga horizontalnog transformatora i njegovo snažno zagrijavanje. Preostali elementi se lagano zagrijavaju, čak se i tranzistori lagano zagrijavaju, što je važna prednost, međutim, bolje ih je ugraditi na hladnjak. Mislim da će čak i početnik radio-amater, ako želi, moći sastaviti ovaj samooscilator i provesti eksperimente s visokim naponom.
