Svi visokonaponski generatori o kojima smo gore govorili imali su kondenzator kao uređaj za skladištenje energije. Ništa manje zanimljivi su uređaji koji koriste induktivnost kao takav element.
Velika većina dizajna ove vrste pretvarača u ranim godinama sadržavala je prekidač mehaničke induktivnosti. Nedostaci takvog rješenja kola su očigledni: povećano trošenje kontaktnih parova, potreba za njihovim periodičnim čišćenjem i podešavanjem, te visoka razina smetnji.
Pojavom modernih elektronskih prekidača, dizajn pretvarača napona sa komutiranim induktivnim skladištenjem energije postao je značajno pojednostavljen i postao konkurentan.
Osnova jednog od najjednostavnijih visokonaponskih generatora (slika 12.1) je induktivni uređaj za skladištenje energije.
Rice. 12.1. Električno kolo visokonaponskog generatora na bazi induktivnog skladišta energije
Pravougaoni generator impulsa sastavljen je na 555 čipu (KR1006VI1). Parametri impulsa se regulišu potenciometrima R2 i R3. Frekvencija kontrolnih impulsa zavisi i od kapacitivnosti vremenskog kondenzatora 01. Impulsi sa izlaza generatora se preko otpornika R5 dovode do baze ključnog (preklopnog) elementa - moćnog tranzistora VT1.
Ovaj tranzistor, u skladu sa trajanjem i brzinom ponavljanja kontrolnih impulsa, prebacuje primarni namotaj transformatora T1.
Kao rezultat toga, na izlazu pretvarača se formiraju impulsi visokog napona. Za zaštitu tranzistora VT1 (2N3055 - KT819GM) od kvara, preporučljivo je spojiti diodu, na primjer, tipa KD226 (katoda na kolektor) paralelno s prijelazom emiter-kolektor.
Visokonaponski generator (slika 12.2), razvijen u Bugarskoj, takođe sadrži glavni generator kvadratnog talasa na 555 čipu (K1006VI1). Frekvencija impulsa se glatko kontroliše otpornikom R2 od 85 do 100 Hz. Ovi impulsi se šalju kroz RC kola do sklopnih elemenata na tranzistorima VT1 i VT2. Zener diode VD3 i VD4 štite tranzistore od oštećenja pri radu induktivnog opterećenja.
Rice. 12.2. Kolo visokonaponskog generatora zasnovanog na induktivnom uređaju za skladištenje energije
Generator visokog napona (slika 12.2) može se koristiti ili samostalno - za dobijanje visokog napona (obično do 1...2 kV), ili kao međufaza "pumpanja" drugih pretvarača.
Tranzistori BD139 se mogu zamijeniti sa KT943V.
Snažni bipolarni tranzistori se već dugi niz godina koriste kao ključni elementi pretvarača s induktivnim skladištenjem energije. Njihovi nedostaci su očigledni: zaostali naponi na otvorenom prekidaču su prilično visoki, što rezultira gubicima energije i pregrijavanjem tranzistora.
Kako su se tranzistori s efektom polja poboljšali, potonji su počeli potiskivati bipolarne tranzistori u strujnim krugovima i naponskim pretvaračima.
Za moderne tranzistore sa efektom polja velike snage, otpor otvorenog prekidača može doseći deset...stotinki oma, a radni napon može doseći 1...2 kV.
Na sl. Na slici 12.3 prikazano je električno kolo pretvarača napona, čiji je izlazni stepen napravljen pomoću MOSFET tranzistora sa efektom polja. Da bi se generator uskladio sa tranzistorom sa efektom polja, uključen je bipolarni tranzistor sa visokim koeficijentom prijenosa.
Električno kolo visokonaponskog impulsnog generatora sa ključnim tranzistorom sa efektom polja
Glavni oscilator je sastavljen na /SMO/7-čip CD4049 prema standardnom kolu. I sami izlazni stupnjevi i stupnjevi za generiranje upravljačkog signala prikazani na sl. 12.1 - 12.3 i dalje su zamjenjivi i mogu se koristiti u bilo kojoj kombinaciji.
Izlazni stepen visokonaponskog generatora elektronskog sistema paljenja koji je dizajnirao P. Bryantsev (slika 12.4) izrađen je na modernoj domaćoj bazi elemenata.
Kada se upravljački impulsi primjenjuju na ulaz kola, tranzistori VT1 i VT2 se nakratko otvaraju. Kao rezultat toga, induktor je nakratko povezan s izvorom
Rice. 12.4. Dijagram izlaznog stupnja visokonaponskog generatora P. Bryantseva koji koristi kompozitni tranzistor
Rice. 12.5. Električno kolo visokonaponskog generatora sa glavnim oscilatorom na bazi Schmitt trigera
ishrana. Kondenzator C2 izglađuje vrh naponskog impulsa. Otporni djelitelj (R3 i R5) ograničava i stabilizuje maksimalni napon na kolektoru tranzistora VT2.
Zavojnica za paljenje B115 korištena je kao transformator T1. Njegovi glavni parametri: Ri=1,6 Ohm,\ Sljedeća dva kruga visokonaponskih generatora napona koji koriste induktivne uređaje za skladištenje energije (sl. 12.5, 12.6) razvio je Andres Estaban de la Plaza. Prvi od uređaja sadrži glavni generator pravougaonog impulsa, srednji i izlazni stepen i visokonaponski transformator. Električno kolo visokonaponskog generatora sa glavnim oscilatorom na bazi operacionog pojačala Glavni oscilator je baziran na Schmitt okidaču (KMO/7-čip tip 4093). Korištenje Schmitt okidača umjesto NOT logičkih elemenata (pogledajte, na primjer, sliku 12.3) omogućava vam da dobijete impulse sa strmijim ivicama i, prema tome, smanjite gubitke energije na ključnim elementima. Koordinaciju KMO/7-elemenata sa tranzistorom snage VT2 vrši pretpojačalo na tranzistoru VT1. Izlazni transformator T1 se uključuje energetskim bipolarnim tranzistorom VT2. Ovaj tranzistor je instaliran na ploči hladnjaka. Frekvencija impulsa generatora se postepeno mijenja prekidačem SA1. Odnos između trajanja impulsa i pauze i brzine ponavljanja impulsa se glatko podešavaju potenciometrima R1 i R2. Prekidač SA2 uključuje/isključuje otpornik R6 povezan serijski sa primarnim namotajem pojačanog transformatora. Tako se izlazna snaga pretvarača prilagođava postupno. Radna frekvencija generatora u njegovih pet podopsegva je podesiva unutar 0,6...8,5 kHz; 1,5…20 kHz; 5,3…66 kHz; A3…MO kHz; 43…>200 kHz. Primarni namotaj transformatora T1, namotan na jezgro od horizontalnog skener transformatora, ima 40 zavoja prečnika 1,0 mm. Izlazni napon pretvarača na frekvencijama ispod 5 kHz je 20 kV, u opsegu frekvencija 50...70 kHz izlazni napon opada na 5...10 /sv. Izlazna snaga visokofrekventnog signala uređaja može doseći do 30 W. S tim u vezi, kada se koristi ovaj dizajn, na primjer, za fotografiju s plinskim pražnjenjem, potrebno je poduzeti posebne mjere za ograničavanje izlazne struje. Vuvolt generator, sl. 12.6, ima složeniji dizajn. Njegov glavni oscilator je baziran na operacionom pojačalu DA1 (CA3140).Za napajanje glavnog oscilatora i baferskog stepena (DDI čip tip 4049), koristi se 12S stabilizator napona na integrisanom kolu DA2 tipa 7812. Predterminalna kaskada na komplementarnim tranzistorima VT1 i VT2 osigurava rad završne kaskade na moćnom tranzistoru VT3. Odnos trajanja/pauze se podešava potenciometrom R7, a frekvencija impulsa potenciometrom R4. Frekvencija generisanja može se postepeno mijenjati promjenom kapacitivnosti kondenzatora C1. Početna frekvencija generisanja je blizu 20 kHz. Primarni namotaj modificiranog transformatora horizontalnog skeniranja ima 5 ... 10 zavoja, njegova induktivnost je približno 0,5 mH. Izlazni tranzistor je zaštićen od prenapona uključivanjem varistora R9 paralelno s ovim namotom. Tranzistor 2N2222 može se zamijeniti sa KT3117A, KT645; 2N3055 - na KT819GM; BD135 - na KT943A, BD136 - na KT626A, diode 1N4148 - na KD521, KD503, itd. Mikrokrug DA2 može se zamijeniti domaćim analogom - KR142EN8B(D); DDI - K561TL1. Sljedeći tip visokonaponskih generatora napona su samooscilirajući pretvarači napona s induktivnom povratnom spregom. Samopobudni impulsni pretvarač proizvodi pakete visokofrekventnih visokonaponskih oscilacija (slika 12.7). Rice. 12.7. Električni krug samopobudnog impulsnog pretvarača napona Autogenerator visokonaponskih impulsa na tranzistoru VT1 prima povratni signal od transformatora T1 i ima zavojnicu za paljenje T2 kao opterećenje. Frekvencija generisanja je oko 150 Hz. Kondenzatori C*, C2 i otpornik R4 određuju način rada generatora. Transformator T1 je izrađen na magnetnom jezgru Ø 14×18. Namotaj I se sastoji od 18 zavoja žice PEV-2 0,85 mm, namotane u dvije žice, a Namotaj II se sastoji od 72 zavoja PELSHO 0,3 mm žice. VD2 zener dioda je montirana u sredini duralumin radijatora dimenzija 40x40x4 mm. Ova zener dioda može se zamijeniti lancem snažnih zener dioda ukupnog napona stabilizacije od 150 V. Tranzistor VT1 je također ugrađen na radijator dimenzija 50x50x4 mm. Samopobudni rezonantni pretvarač napona opisan je u radu E. V. Krylova (slika 12.8). Izrađen je na visokofrekventnom snažnom tranzistoru VT1 tipa KT909A. Transformator pretvarača je izrađen na fluoroplastičnom okviru prečnika 12 mm pomoću feritne šipke 150HF dimenzija 10x120 mm. Zavojnica L1 sadrži 50 zavoja, L2 - 35 zavoja LESHO žice 7×0,07 mm. Zavojnice niskonaponske polovine uređaja imaju po jedan zavoj žice Rice. 12.8. Kolo rezonantnog visokonaponskog generatora sa povratnom spregom transformatora fluoroplastična (politetrafluoroetilen) izolacija. Namotani su na zavojnicu L2. Izlazni napon pretvarača je 1,5 kV (maksimalni - 2,5 kV). Frekvencija konverzije - 2,5 MHz. Potrošnja - 5 W. Izlazni napon uređaja varira od 50 do 100% kako se napon napajanja povećava od 8 do 24 V. Koristeći varijabilni kondenzator 04, transformator se podešava na rezonantnu frekvenciju. Otpornik R2 postavlja radnu tačku tranzistora, reguliše nivo pozitivne povratne sprege i oblik generisanih signala. Pretvarač je siguran za rad - kod opterećenja niskog otpora dolazi do kvara na visokofrekventnoj generaciji. Sljedeći dijagram visokonaponskog impulsnog izvora napona sa dvostepenom konverzijom prikazan je na Sl. 12.9. Električni krug njegove prve faze je prilično tradicionalan i praktički se ne razlikuje od prethodno razmatranih dizajna. Razlika između uređaja (slika 12.9) je upotreba drugog stepena za povećanje napona na transformatoru. Ovo značajno povećava pouzdanost uređaja, pojednostavljuje dizajn transformatora i obezbeđuje efektivnu izolaciju između ulaza i izlaza uređaja. Transformator T1 je izrađen na jezgri u obliku slova W od transformatorskog čelika. Poprečni presjek jezgra je Rice. 12.9. Kolo visokonaponskog pretvarača sa povratnom spregom transformatora i dvostrukom transformatorskom konverzijom napona 16x16 mm. Na kolektorskim namotajima imam 2×60 zavoja žice prečnika 1,0 mm. Povratni namotaji II sadrže 2x14 zavoja žice prečnika 0,7 mm. Pojačani namotaj III transformatora T1, namotan kroz nekoliko slojeva međuslojne izolacije, ima 20 ... 130 zavoja žice promjera 1,0 mm. Zavojnica za paljenje automobila od 12 ili 6 V koristi se kao izlazni (naponski) transformator. Visokonaponski generatori sa induktivnim uređajima za skladištenje energije uključuju uređaje o kojima se govori u nastavku. Da bi dobili visokonaponske nanosekundne impulse, V. S. Belkin i G. I. Shulzhenko razvili su upravljačko kolo bazirano na drift diodama i zasićenoj induktivnosti sa jednostranim pretvaračem sinhronizovanim sa drajverom, a takođe su pokazali mogućnost kombinovanja funkcija upravljačkog prekidača i upravljačkog sklopa. konverter. Kolo pretvarača sinhronizovano sa drajverom prikazano je na Sl. 12.10; Verzija upravljačkog kola sa zasebnim ključnim elementima prikazana je na Sl. 12.11, a vremenski dijagrami koji karakterišu rad pojedinih komponenti upravljačkog kola su na Sl. 12.12. Glavni generator pravougaonih impulsa (slika 12.10) generiše impulse koji otključavaju tranzistorski prekidač VT1 Rice. 12.10. Kolo visokonaponskog oblikača impulsa sa zajedničkim ključem za pretvarač i oblikovnik Rice. 12.11. Fragment kola za formiranje visokonaponskih impulsa sa zasebnim prekidačima Rice. 12.12. Vremenski dijagram rada pretvarača za vrijeme 1n i zaključavanje za vrijeme \^ (slika 12.12). Njihov zbir određuje period ponavljanja pulsa. Vremenom struja I„ teče kroz induktor L1. Nakon što se tranzistor isključi, struja kroz diodu VD1 puni kapacitet za pohranu drajvera C1 na napon u^, dioda VD1 se zatvara i isključuje kondenzator C1 od izvora napajanja. Tabela 12.1 daje podatke o mogućoj upotrebi poluvodičkih uređaja u visokonaponskom oblikuvaču impulsa. Amplituda generiranih impulsa data je za opterećenje niskog otpora od 50 Ohma. Tabela 12.1. Izbor elemenata za visokonaponske oblikovalce impulsa Trajanje pulsa, NS Generirana amplituda impulsa, V KD204, KD226 (KT858, KT862) DL112-25(KT847) DL122-40 (KP953) KD213 (KT847) DL132-80 (KP953) Bipolarni tvornici impulsa bazirani na serijskim diodama imaju amplitudu svakog poluvala od 0,2...1 kV za usklađeno opterećenje od 50...75 Ohma s punim trajanjem impulsa od 4...30 NS i frekvencijom ponavljanja od do 20 kHz. Generatori impulsa su uređaji koji mogu stvoriti valove određenog oblika. Frekvencija takta u ovom slučaju zavisi od mnogo faktora. Smatra se da je glavna svrha generatora sinhronizacija procesa u električnim uređajima. Na taj način korisnik ima mogućnost konfiguracije različite digitalne opreme. Primjeri uključuju satove i tajmere. Glavni element uređaja ove vrste smatra se adapterom. Dodatno, kondenzatori i otpornici zajedno sa diodama su ugrađeni u generatore. Glavni parametri uređaja uključuju indikator pobude oscilacija i negativnog otpora. Generator impulsa možete napraviti vlastitim rukama pomoću invertera kod kuće. Da biste to učinili, trebat će vam adapter bez kondenzatora. Najbolje je koristiti poljske otpornike. Njihov parametar prijenosa impulsa je na prilično visokom nivou. Kondenzatori za uređaj moraju se odabrati na osnovu snage adaptera. Ako je njegov izlazni napon 2 V, tada bi minimum trebao biti na 4 pF. Dodatno, važno je pratiti parametar negativnog otpora. U prosjeku, mora fluktuirati oko 8 oma. Danas je pravokutni generator impulsa s regulatorima prilično uobičajen. Da bi korisnik mogao podesiti maksimalnu frekvenciju uređaja potrebno je koristiti modulator. Proizvođači ih na tržištu predstavljaju u rotacijskim i tipkama. U ovom slučaju, najbolje je odabrati prvu opciju. Sve ovo će vam omogućiti da fino podesite postavke i ne plašite se kvara u sistemu. Modulator je ugrađen u generator kvadratnog impulsa direktno na adapter. U tom slučaju lemljenje se mora obaviti vrlo pažljivo. Prije svega, trebali biste temeljito očistiti sve kontakte. Ako uzmemo u obzir adaptere bez kondenzatora, njihovi izlazi su na gornjoj strani. Osim toga, postoje analogni adapteri, koji su često dostupni sa zaštitnim poklopcem. U ovoj situaciji, mora se ukloniti. Da bi uređaj imao visoku propusnost, otpornici moraju biti instalirani u paru. Parametar pobude oscilacije u ovom slučaju mora biti na nivou.Kao glavni problem, pravougaoni generator impulsa (dijagram je prikazan ispod) ima naglo povećanje radne temperature. U tom slučaju trebate provjeriti negativni otpor adaptera bez kondenzatora. Da biste napravili generator impulsa vlastitim rukama, najbolje je koristiti analogni adapter. U ovom slučaju nije potrebno koristiti regulatore. To je zbog činjenice da nivo negativnog otpora može premašiti 5 oma. Kao rezultat toga, otpornici su podložni prilično velikom opterećenju. Kondenzatori za uređaj biraju se s kapacitetom od najmanje 4 oma. Zauzvrat, adapter je na njih povezan samo izlaznim kontaktima. Glavni problem kod generatora impulsa je asimetrija oscilacija, koja nastaje zbog preopterećenja otpornika. Jednostavan generator impulsa ovog tipa moguće je napraviti samo pomoću invertera. U takvoj situaciji najbolje je odabrati adapter analognog tipa. Na tržištu košta mnogo manje od modifikacije bez kondenzatora. Osim toga, važno je obratiti pažnju na vrstu otpornika. Mnogi stručnjaci savjetuju odabir kvarcnih modela za generator. Međutim, njihova propusnost je prilično niska. Kao rezultat, parametar pobude oscilacije nikada neće preći 4 ms. Osim toga, postoji rizik od pregrijavanja adaptera. Uzimajući u obzir sve navedeno, preporučljivije je koristiti otpornike na polju. u ovom slučaju to će ovisiti o njihovoj lokaciji na ploči. Ako odaberete opciju kada su ugrađeni ispred adaptera, u ovom slučaju brzina pobude oscilacija može doseći i do 5 ms. U suprotnoj situaciji, ne možete računati na dobre rezultate. Možete provjeriti rad generatora impulsa jednostavnim povezivanjem napajanja od 20 V. Kao rezultat, nivo negativnog otpora bi trebao biti oko 3 oma. Da bi se rizik od pregrijavanja sveo na minimum, dodatno je važno koristiti samo kapacitivne kondenzatore. Regulator se može ugraditi u takav uređaj. Ako uzmemo u obzir rotacijske modifikacije, tada je modulator serije PPR2 prikladan kao opcija. Po svojim karakteristikama danas je prilično pouzdan. Okidač je uređaj koji je odgovoran za prijenos signala. Danas se prodaju jednosmjerno ili dvosmjerno. Za generator je prikladna samo prva opcija. Gornji element se postavlja u blizini adaptera. U tom slučaju lemljenje treba obaviti tek nakon temeljnog čišćenja svih kontakata. Možete čak i direktno odabrati analogni adapter. Opterećenje će u ovom slučaju biti malo, a razina negativnog otpora s uspješnom montažom neće prelaziti 5 Ohma. Parametar za pobudu oscilacija sa okidačem je u prosjeku 5 ms. Glavni problem generatora impulsa je: povećana osjetljivost. Kao rezultat toga, ovi uređaji ne mogu raditi s napajanjem većim od 20 V. Obratimo pažnju na mikro kola. Generatori impulsa ovog tipa uključuju upotrebu snažnog induktora. Osim toga, treba odabrati samo analogni adapter. U ovom slučaju potrebno je postići visoku propusnost sistema. U tu svrhu koriste se kondenzatori samo kapacitivnog tipa. Najmanje moraju biti u stanju izdržati negativan otpor od 5 oma. Za uređaj je prikladan širok izbor otpornika. Ako ih odaberete zatvorenog tipa, tada je za njih potrebno osigurati poseban kontakt. Ako se odlučite za korištenje otpornika s efektom polja, promjena faze u ovom slučaju će potrajati prilično dugo. Tiristori su praktički beskorisni za takve uređaje. Krug generatora impulsa ovog tipa omogućava korištenje samo adaptera bez kondenzatora. Sve je to neophodno kako bi se osiguralo da je brzina pobude oscilacija najmanje na nivou od 4 ms. Sve ovo će također smanjiti toplinske gubitke. Kondenzatori za uređaj se biraju na osnovu nivoa negativnog otpora. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir vrstu napajanja. Ako uzmemo u obzir impulsne modele, njihov nivo izlazne struje je u prosjeku oko 30 V. Sve to u konačnici može dovesti do pregrijavanja kondenzatora. Kako bi izbjegli takve probleme, mnogi stručnjaci savjetuju ugradnju zener dioda. Zalemljeni su direktno na adapter. Da biste to učinili, morate očistiti sve kontakte i provjeriti napon katode. Koriste se i pomoćni adapteri za takve generatore. U ovoj situaciji oni igraju ulogu dial-up primopredajnika. Kao rezultat, parametar pobude oscilacije se povećava na 6 ms. Postavljanje visokonaponskog generatora impulsa s kondenzatorima ovog tipa prilično je jednostavno. Pronalaženje elemenata za takve uređaje na tržištu nije problem. Međutim, važno je odabrati visokokvalitetan mikro krug. Mnogi ljudi kupuju višekanalne modifikacije u tu svrhu. Međutim, prilično su skupi u trgovini u odnosu na obične vrste. Tranzistori za generatore su najpogodniji jednospojni. U ovom slučaju, parametar negativnog otpora ne bi trebao biti veći od 7 Ohma. U takvoj situaciji se može nadati stabilnosti sistema. Da bi se povećala osjetljivost uređaja, mnogi savjetuju korištenje zener dioda. Međutim, okidači se koriste izuzetno rijetko. To je zbog činjenice da je propusnost modela značajno smanjena. Glavni problem kod kondenzatora se smatra pojačanjem granične frekvencije. Kao rezultat toga, promjena faze se događa s velikom marginom. Da biste pravilno postavili proces, prvo morate konfigurirati adapter. Ako je nivo negativnog otpora na 5 oma, tada bi maksimalna frekvencija uređaja trebala biti približno 40 Hz. Kao rezultat toga, opterećenje na otpornicima je uklonjeno. Vrlo često se može naći visokonaponski impulsni generator sa navedenim kondenzatorima. Štaviše, može se koristiti čak i sa napajanjem od 15 V. Njegova propusnost zavisi od vrste adaptera. U ovom slučaju važno je odlučiti se za otpornike. Ako odaberete terenske modele, tada je preporučljivije instalirati adapter tipa bez kondenzatora. U ovom slučaju, parametar negativnog otpora će biti oko 3 oma. Zener diode se u ovom slučaju često koriste. To je zbog naglog smanjenja nivoa granične frekvencije. Za nivelaciju idealne su zener diode. Obično se instaliraju u blizini izlaznog porta. Zauzvrat, najbolje je lemiti otpornike u blizini adaptera. Indikator oscilatorne pobude ovisi o kapacitetu kondenzatora. Uzimajući u obzir modele od 3 pF, imajte na umu da gornji parametar nikada neće premašiti 6 ms. Glavni problem kod uređaja sa PP5 kondenzatorima smatra se povećana osjetljivost. Istovremeno, termalni indikatori su takođe na niskom nivou. Zbog toga često postoji potreba za korištenjem okidača. Međutim, u ovom slučaju je i dalje potrebno izmjeriti izlazni napon. Ako prelazi 15 V s blokom od 20 V, tada okidač može značajno poboljšati rad sistema. Krug generatora impulsa s ovim regulatorom uključuje samo otpornike zatvorenog tipa. U ovom slučaju, mikrokrugovi se čak mogu koristiti u seriji PPR1. U ovom slučaju potrebna su samo dva kondenzatora. Nivo negativnog otpora direktno ovisi o vodljivosti elemenata. Ako je kapacitet kondenzatora manji od 4 pF, tada se negativni otpor može čak povećati na 5 oma. Za rješavanje ovog problema potrebno je koristiti zener diode. U ovom slučaju, regulator je instaliran na generatoru impulsa u blizini analognog adaptera. Izlazni kontakti moraju biti temeljno očišćeni. Također biste trebali provjeriti granični napon same katode. Ako prelazi 5 V, tada se podesivi generator impulsa može spojiti na dva kontakta. Pravokutni impulsni generatori se koriste u mnogim radioamaterskim uređajima: elektronskim brojilima, slot mašinama, a najviše se koriste pri postavljanju digitalne opreme. Predstavljamo vam izbor sklopova i dizajna pravokutnih impulsnih generatora Glavni i rasprostranjeni tip relaksacionog generatora je simetrični multivibrator s dva tranzistora, čiji je krug prikazan na donjoj slici. U njemu su dva standardna stepena pojačala na tranzistorima VT1 i VT2 povezana u serijski lanac, odnosno izlaz jednog stepena je povezan sa ulazom drugog preko razdjelnih kondenzatora C1 i C2. Oni takođe određuju frekvenciju generisanih oscilacija F, tačnije njihov period T. Podsetiću vas da su period i frekvencija povezani jednostavnom relacijom Ako je kolo simetrično i ocjene dijelova u oba stupnja su iste, tada izlazni napon ima oblik meandra. Generator radi ovako: odmah nakon uključivanja, dok kondenzatori C1 i C2 nisu napunjeni, tranzistori se nalaze u "linearnom" modu pojačanja, kada se otpornicima R1 i R2 postavi neka mala bazna struja, ona određuje struju kolektora. Vst puta veći, a napon na kolektorima je nešto manji od napona napajanja zbog pada napona na otpornicima opterećenja R3 i R4. U ovom slučaju, najmanje promjene napona kolektora (barem zbog toplinskih fluktuacija) jednog tranzistora se prenose kroz kondenzatore C1 i C2 do osnovnog kola drugog. Pretpostavimo da je napon kolektora VT1 blago opao. Ova promjena se prenosi preko kondenzatora C2 do osnovnog kola VT2 i lagano ga blokira. Napon kolektora VT2 raste, a tu promjenu kondenzator C1 prenosi na bazu VT1, on se otključava, struja kolektora mu raste, a napon kolektora još više opada. Proces se odvija poput lavine i vrlo brzo. Kao rezultat toga, tranzistor VT1 je potpuno otvoren, njegov napon kolektora neće biti veći od 0,05...0,1 V, a VT2 je potpuno zaključan, a napon kolektora jednak je naponu napajanja. Sada trebamo pričekati da se kondenzatori C1 i C2 ponovo napune i da se tranzistor VT2 lagano otvori strujom koja teče kroz prednaponski otpornik R2. Lavini proces će ići u suprotnom smjeru i dovesti do potpunog otvaranja tranzistora VT2 i potpunog zatvaranja VT1. Sada morate sačekati još jednu poluperiodu potrebno za punjenje kondenzatora. Vrijeme punjenja je određeno naponom napajanja, strujom kroz otpornike Rl, R2 i kapacitetom kondenzatora Cl, C2. U ovom slučaju govore o "vremenskoj konstanti" lanaca Rl, C1 i R2, C2, koja približno odgovara periodu oscilacija. Zaista, proizvod otpora u omima i kapacitivnosti u faradima daje vrijeme u sekundama. Za vrijednosti prikazane na dijagramu na slici 1 (360 kOhm i 4700 pF), vremenska konstanta je oko 1,7 milisekundi, što ukazuje da će frekvencija multivibratora ležati u audio opsegu reda stotina herca. Frekvencija raste sa povećanjem napona napajanja i smanjenjem vrednosti Rl, C1 i R2, C2. Opisani generator je vrlo nepretenciozan: u njemu možete koristiti gotovo sve tranzistore i mijenjati vrijednosti elemenata u širokom rasponu. Možete spojiti telefone visoke impedancije na njegove izlaze da čujete zvučne vibracije, ili čak zvučnik - dinamičku glavu sa transformatorom za smanjenje, na primjer, zvučnik za pretplatničko emitiranje. Na ovaj način možete organizirati, na primjer, generator zvuka za učenje Morzeove azbuke. Telegrafski ključ se postavlja u strujni krug, u seriji sa baterijom. Kako su dva antifazna izlaza multivibratora rijetko potrebna u radioamaterskoj praksi, autor je krenuo u dizajn jednostavnijeg i ekonomičnijeg generatora sa manje elemenata. Šta se dogodilo prikazano je na sljedećoj slici. Ovdje se koriste dva tranzistora s različitim vrstama vodljivosti - p-p-p i p-n-p. Otvaraju se istovremeno, kolektorska struja prvog tranzistora služi kao bazna struja drugog. Zajedno, tranzistori takođe čine dvostepeno pojačalo, pokriveno PIC-om kroz lanac R2, C1. Kada su tranzistori isključeni, napon na kolektoru VT2 (izlaz 1 V) pada na nulu, ovaj pad se prenosi kroz PIC lanac do baze VT1 i potpuno ga isključuje. Kada se kondenzator C1 napuni na približno 0,5 V na lijevoj ploči, tranzistor VT1 će se lagano otvoriti, struja će teći kroz njega, uzrokujući još veću struju do tranzistora VT2; Izlazni napon će početi rasti. Ovo povećanje se prenosi na bazu VT1, uzrokujući da se još više otvara. Događa se gore opisani proces sličan lavini, potpuno otključavajući oba tranzistora. Nakon nekog vremena potrebnog za punjenje C1, tranzistor VT1 će se zatvoriti, jer struja kroz otpornik visoke vrijednosti R1 nije dovoljna da ga potpuno otvori, a proces sličan lavini će se razviti u suprotnom smjeru. Radni ciklus generisanih impulsa, odnosno odnos trajanja impulsa i pauza, reguliše se izborom otpornika R1 i R2, a frekvencija oscilovanja izborom kapacitivnosti C1. Odabirom otpornika R5 postiže se stabilna generacija na odabranom naponu napajanja. Takođe može regulisati izlazni napon u određenim granicama. Tako, na primjer, sa ocjenama navedenim na dijagramu i naponom napajanja od 2,5 V (dvije alkalne disk baterije), frekvencija generiranja je bila 1 kHz, a izlazni napon je bio tačno 1 V. Struja potrošena iz baterije je bila oko 0,2 mA, što ukazuje na veoma visoku efikasnost generatora. Opterećenje generatora R3, R4 je napravljeno u obliku djelitelja sa 10, tako da se može ukloniti niži napon signala, u ovom slučaju 0,1 V. Još niži napon (podesivi) se uklanja sa motora promjenjivog otpornika R4. . Ovo podešavanje može biti korisno ako trebate odrediti ili uporediti osjetljivost telefona, testirati visoko osjetljivi ULF primjenom malog signala na njegov ulaz i tako dalje. Ako takvi zadaci nisu postavljeni, otpornik R4 se može zamijeniti konstantnim jednim ili drugim razdjelnikom (0,01 V) dodavanjem još jednog otpornika od 27 Ohma na dnu. Pravougaoni signal sa strmim ivicama sadrži širok raspon frekvencija - pored osnovne frekvencije F, i njegove neparne harmonike 3F, 5F, 7F i tako dalje, sve do radiofrekventnog opsega. Stoga se generator može koristiti za testiranje ne samo audio opreme, već i radio prijemnika. Naravno, amplituda harmonika se smanjuje kako se njihova frekvencija povećava, ali dovoljno osjetljiv prijemnik omogućava vam da ih slušate u cijelom rasponu dugih i srednjih valova. To je prsten od dva invertora. Funkcije prvog od njih obavlja tranzistor VT2, na čiji je ulaz povezan emiterski sljedbenik na tranzistoru VT1. Ovo je učinjeno kako bi se povećao ulazni otpor prvog pretvarača, što omogućava generiranje niskih frekvencija s relativno malim kapacitetom kondenzatora C7. Na izlazu generatora je uključen element DD1.2, koji djeluje kao bafer element koji poboljšava usklađivanje izlaza generatora sa krugom koji se testira. U seriji sa vremenskim kondenzatorom (potrebna vrijednost kapacitivnosti se bira prekidačem SA1), spojen je otpornik R1, promjenom otpora čiji se reguliše izlazna frekvencija generatora. Za podešavanje radnog ciklusa izlaznog signala (omjer perioda impulsa i njegovog trajanja), otpornik R2 se uvodi u krug. Uređaj generiše impulse pozitivnog polariteta sa frekvencijom od 0,1 Hz...1 MHz i radnim ciklusom od 2...500. Frekvencijski opseg generatora je podeljen u 7 podopsega: 0,1...1, 1,10, 10 ...100, 100 ...1000 Hz i 1...10, 10...100, 100...1000 kHz, koji se podešavaju prekidačem SA1. Krug može koristiti silikonske tranzistore male snage s pojačanjem od najmanje 50 (na primjer, KT312, KT342, itd.), integrirana kola K155LNZ, K155LN5. Pravokutni generator impulsa na mikrokontroleru u ovom krugu bit će odličan dodatak vašoj kućnoj mjernoj laboratoriji. Karakteristika ovog oscilatorskog kola je fiksni broj frekvencija, tačnije 31. I može se koristiti u raznim rješenjima digitalnih kola gdje je potrebno mijenjati frekvencije oscilatora automatski ili pomoću pet prekidača. Izbor jedne ili druge frekvencije se vrši slanjem petobitnog binarnog koda na ulaz mikrokontrolera. Kolo je sastavljeno na jednom od najčešćih mikrokontrolera, Attiny2313. Delitelj frekvencije sa podesivim omjerom podjele ugrađen je u softver, koristeći frekvenciju kvarcnog oscilatora kao referencu. Generator impulsne struje Generator impulsne struje je uređaj koji generiše strujne impulse velike snage. Generatori impulsne struje koriste se prilikom ispitivanja visokonaponske opreme i prilikom proučavanja električnih pražnjenja. Također, pri povezivanju generatora impulsne struje sa generatorom impulsnog napona, dobija se uređaj koji može stvoriti umjetnu munju. Generator impulsne struje uključuje paralelno povezane kondenzatore, ispravljač i punjač za varnice. Prvo, kondenzatori se polako pune do napona čija vrijednost ne prelazi napon proboja razmaka. Nakon toga, impuls napona se primjenjuje na elektrodu za paljenje svjećice, što rezultira probijanjem iskrišta. Kondenzatori se zatim ispuštaju na ispitni objekat. Da biste povećali trenutnu vrijednost, morate smanjiti induktivnost i povećati kapacitivnost; za to morate kondenzatore približiti što je moguće bliže uređaju koji se testira. Dodatak 5 Krive maksimalnih strujnih odnosa strujnih transformatora 10 kV i 35 kV Na sl. A5.1, a prikazuje krive maksimalnih strujnih multiplicitnosti CT tipa TPL-10 sa dozvoljenom greškom od 10%: 1 - za CT sa omjerima transformacije od 5/5 do 300/5 klase P; 2 - za TT sa koeficijentima Generator jednosmerne struje Generator jednosmerne struje je mašina sposobna da pretvara mehaničku rotaciju u električnu energiju jednosmerne struje Istorija stvaranja generatora jednosmerne struje Godine 1831. Majkl Faradej je otkrio zakon magnetne indukcije, Generator impulsnog napona Generator impulsnog napona je uređaj čiji je zadatak da stvori visokonaponske električne impulse i generira ih amplitudom do 10.000.000 V. Generator impulsnog napona uključuje grupu Impulsni modulator Impulsni modulator je poseban uređaj bilo koje pulsne stanice, čiji je zadatak da kontroliše rad generatora visokofrekventnih oscilacija.Pulsni modulator se sastoji od visokonaponskog ispravljača, zavojnice Impulsni transformator Impulsni transformator je visokofrekventni transformator. Koristi se za prijenos signala male snage u širokom frekventnom rasponu bez izobličenja oblika impulsa, za stvaranje visokonaponskih impulsa, za promjenu polariteta Izvori struje Izvori struje su posebni uređaji sposobni da stvore električno polje u provodniku, kao i električnu mrežu.Talijanski naučnik L. Galvano je 1786. godine objavio knjigu u kojoj je ispitivao uticaj električne struje na žive organizme. Book Pulsni raketni motor Pulsni raketni motor je raketni motor koji daje impuls vozilu zbog kratkotrajnog stvaranja značajnog potiska. Način rada takvog motora sastoji se od brojnih kratkotrajnih impulsa, Čini se da je u naše prosvijećeno doba tranzistor toliko proučavan da više nije moguće saznati ništa novo o njemu. 
Generatori sa inverterima
Pravokutni impulsni model sa regulatorom
Generator preklapajućih impulsa
Simetrični impulsni uređaj
Generator sa okidačem
povećano opterećenje?
Modeli sa kvarcnom stabilizacijom
Generatori sa kondenzatorima PP2
Modeli sa PP5 kondenzatorima
Problemi sa glavnim generatorom
Uređaji na MKM25 regulatorima
Amplituda generiranog signala u takvim generatorima je vrlo stabilna i blizu napona napajanja. Ali oblik oscilacija je vrlo daleko od sinusoidnog - signal je pulsiran, a trajanje impulsa i pauza između njih je lako podesivo. Pulsima se lako može dati izgled meandra kada je trajanje pulsa jednako trajanju pauze između njih.
Neobičan način rada tranzistora.
Međutim, nedavno sam otkrio oscilatorno kolo koje je vrlo stabilno i ima dobar kapacitet opterećenja, iako se čini da to uopće ne bi trebalo raditi.
.gif)
Fig.1. Generatorsko kolo.
Za pokretanje generatora potrebno je nakratko kratko spojiti kolektor i emiter tranzistora kroz otpor niskog otpora ili primijeniti kratak okidački impuls na tranzistorski ulaz.
Model generatora sa okidačkim impulsom prikazan je na slici 2.
.gif)
Fig.2. Dijagram modela generatora.
Vremenski dijagrami rada generatora prikazani su na slici 3.
Plava - struja u bazi tranzistora.
Crvena - napon na bazi.
Generator se pokreće jednim impulsom napona iz generatora V2. Iz dijagrama proizilazi da generiranje počinje nakon završetka okidačkog strujnog impulsa u bazi tranzistora.
Tokom prolaska impulsa okidačke struje, tranzistor se otvorio, struja je počela teći u induktivitetu L1, a energija se akumulirala u obliku magnetskog polja. Nakon isključivanja tranzistora, kako je opisano u mnogim udžbenicima, energija magnetnog polja se pretvara u energiju električnog polja, koja se akumulira u kondenzatoru C1. Napon na kondenzatoru se povećava na određenu vrijednost, nakon čega počinje obrnuti proces. Napon na kondenzatoru počinje opadati, a struja u zavojnici se povećava, mijenjajući svoj smjer u suprotan.
Kada napon na kondenzatoru padne na nulu, struja u zavojnici ima maksimalnu vrijednost, od ovog trenutka napon na kondenzatoru mora promijeniti svoj predznak i povećati drugi polaritet. Ali to se ne događa, jer napon na kolektoru tranzistora postaje negativan i njegov kolektorski spoj se otvara, pristrasan u smjeru naprijed. Kroz ovaj spoj, struja akumulirana u induktoru počinje teći u bazu tranzistora. Iz dijagrama se može vidjeti da napon na bazi također postaje negativan, emiterski spoj se zatvara i počinje igrati ulogu kolektora - tranzistor radi potpuno u inverznom modu, sa niskim strujnim pojačanjem, ali i dalje u tranzistorskom modu. . Dio struje se grana u emiter i vraća u izvor napajanja. Ostatak struje se također na kraju vraća u izvor napajanja, nakon što je obavio posao na prevazilaženju emf izvora V3 i gubitaka u drugim elementima kola.
Nakon što napon na terminalu zavojnice spojenom na kolektor tranzistora postane nula, tranzistor prelazi iz inverznog načina rada u normalan rad. Sve to vrijeme ostaje otvoren, zbog čega se napon izvora napajanja primjenjuje na zavojnicu za vrijeme dovoljno da akumulira energiju potrebnu za sljedeći period oscilovanja.
Radi boljeg razumijevanja procesa (ako neko iznenada želi), na slici 4 prikazani su dijagrami struja u tranzistoru.
Rice. 4. Vremenski dijagrami struja u tranzistoru.
Smjerovi struja dati su struji u bazi.
Plava - struja u bazi tranzistora.
Crvena - struja u kolektoru.
Crna - struja u emiteru
Iz dijagrama struje može se vidjeti da je struja emitera gotovo uvijek jednaka struji kolektora, sa izuzetkom početne faze procesa.
Ako se nekome čini da takav generator nema praktičnu primjenu, to nije tako. U dizajnu kola za alternativnu energiju, takvo rješenje se često nalazi. Pokušaji da se shvati što se događa u takvim krugovima doveli su do pojave ovog članka.
Ja ću dati svoj doprinos tako što ću predložiti šemu za pogon Teslinog transformatora pomoću ovog generatora. Razlikuje se od dobro poznatog kruga napajanja po tome što oba terminala Teslinog zavojnice ostaju slobodna. Razlikuje se od ostalih strujnih kola u kojima su oba kraja Tesline zavojnice slobodna, jer nema povratne zavojnice.
Model takvog kola prikazan je na slici 5.
Fig.5. Šema kacher modela.
Na dijagramu, L2 je induktor, L3 je Teslin kalem.
Na slici 6 prikazani su dijagrami napona na kolektoru tranzistora i napona na Teslinoj zavojnici.
Rice. 6. Vremenski dijagrami napona.
Zelena - napon na kolektoru.
I na kraju, dijagram koji se može naći na internetu. Razlikuje se od dijagrama na slici 5 po prisutnosti povratne zavojnice. Takvom krugu nije potreban impuls za pokretanje, već se sam pokreće. Razlikuje se od kruga pumpe s povratnom zavojnicom po tome što frekvenciju impulsa pumpe ne postavlja rezonantna frekvencija Tesline zavojnice, već frekvencija oscilirajućeg kruga formiranog induktivnošću L1 i kapacitivnošću C1.
Model samopokrećućeg kola prikazan je na slici 7.
.gif)
Fig.7. Dijagram modela vozača automobila sa automatskim startom.
Vremenski dijagram koji ilustruje proces pokretanja prikazan je na slici 8.
Rice. 8. Vremenski dijagrami napona u strujnom kolu s autostartom.
Zelena - napon na kolektoru.
Braon - napon na Teslinoj zavojnici.
Iznad se razmatraju samo opći principi rada generatora. U stvarnom kolu mnogo ovisi o vrijednosti referentnog napona i otpornika u osnovnom kolu. Promjenom ovih parametara možete promijeniti količinu reverzne struje u kolektoru tranzistora i dobiti oblik signala na kolektoru od impulsa do sinusnih valova. U kolu sa automatskim pokretanjem, na valne oblike utiču i induktivnosti zavojnica L2 i L4. Na primjer, tranzistor u krugu sa prisilnim pokretanjem može raditi bez ikakve pristranosti u osnovnom kolu.
Model takvog kola prikazan je na slici 9.
Fig.9. Dijagram modela bez pristranosti u osnovnom kolu.
Na slici 10 prikazan je vremenski dijagram porasta napona na Teslinoj zavojnici.
Slika 10. Vremenski dijagram napona na Teslinoj zavojnici.
Ako se kolo pokrene kratkim spojem kolektora i emitera otpornikom, tada se tranzistor može predstaviti kao mreža s dva terminala.
Model takvog kola prikazan je na slici 11.
Slika 11. Dijagram modela koji predstavlja tranzistor u obliku mreže sa dva terminala.
Na slici 12 prikazani su vremenski dijagrami impulsa struje okidanja i napona na Teslinoj zavojnici.
Rice. 12. Vremenski dijagrami.
Plava - struja u otporniku R1/.
Braon - napon na Teslinoj zavojnici.
Zanimljivo je da model radi i sa kratko spojenim emiterskim i baznim terminalima, pa čak radi i sa jednostavnom ispravljačkom diodom. Međutim, samo ako model uključuje vrijeme oporavka diode veće od vremena otvaranja. Ovo može poslužiti kao ključ za razumijevanje mehanizma pumpanja oscilatornog kruga. To jest, tokom vremena oporavka od tranzicije, više energije ulazi u kolo nego što se troši kada se otvori. Ako stvarne diode imaju ovo svojstvo, onda je izgradnja generatora sasvim moguća ako se promatraju omjeri parametara kola, koji omogućavaju način generiranja. Štaviše, ovakva kola mogu biti interesantna sa stanovišta da do vraćanja zatvorenog stanja dioda može doći gotovo trenutno, što se u praksi koristi za generisanje nanosekundnih impulsa. Ali ovo nisam testirao u hardveru i neću to još objaviti ovdje. Ovo je tema za drugi članak.
Svi ovdje opisani krugovi imaju jednu korisnu osobinu - uprkos velikim strujama koje teku u njihovim krugovima, potrošnja struje iz izvora napajanja može biti zanemariva, jer se većina vraća natrag u izvor napajanja.
* * *
Generator kratkonaponskih impulsa na diodi.
Kolo koje odgovara modelu prikazanom na slici 11 u prethodnom članku može se pokrenuti u praksi, i nastavlja raditi čak i kada su terminali emitera i baze tranzistora kratko spojeni, a struje u tranzistoru rastu. Ali s ispravljačkom diodom umjesto tranzistora nije moguće pokrenuti. Ovo, inače, ukazuje na to da tranzistor sa kratkim terminalima emitera i baze nije isto što i obična dioda.
Vjerovatno je da unutarnji otpor baze igra određenu ulogu u procesu. Kada se napon na kolektorskom spoju invertuje, on se otvara, struja teče u bazu, budući da se emiterski spoj uključuje u suprotnom smjeru i preuzima funkcije kolektorskog spoja. Zbog prisustva otpora u osnovnom kolu, neki napon pada na njemu, tranzistor se uključuje u inverznom načinu rada i većina struje počinje teći kroz emiterski spoj, određen strujnim pojačanjem tranzistora u inverznom načinu rada. Emiterski spoj vjerovatno ulazi u zasićenje. A, kada se polaritet napona na tranzistoru vrati, potrebno je još neko vrijeme da se naboji rastvore u zasićenom spoju. To jest, uvjet neophodan za rad takvog kola - vrijeme oporavka je veće od vremena otvaranja - je ispunjen.
Ali ovo je samo neprovjereni pokušaj da se objasni razlika između tranzistora s kratko spojenim emiterskim i baznim terminalima u odnosu na konvencionalnu diodu.
Tema ovog članka je da se iz krugova o kojima se raspravljalo u prethodnom članku izoluje moment oporavka diode s induktivnošću uključenom u njeno kolo, s ciljem naglog prekida struje u induktivitetu.
- Zašto nam ovo treba?
- Prvo, omogućava vam da dobijete kratke impulse visokog napona. Ponekad su traženi generatori takvih impulsa.
- Drugo, i to je najvažnije, kada uključimo Teslin kalem kao induktivitet induktora, možemo se približiti glavnom zahtevu koji je formulisao sam Tesla - da se prekine struja u induktoru tokom njenog porasta.
Danas raste interesovanje za Teslin rad, o čemu svedoče brojni internet forumi posvećeni ovoj temi. Ali praktično samo nekoliko eksperimentatora naučilo je da ispuni ovaj zahtjev. U najboljem slučaju, tranzistorski prekidači i iskrišta mogu proizvesti oštru ivicu naponskog impulsa na induktoru. I apsolutno ne mogu osigurati oštar prekid struje u induktoru.
Pojednostavljeni dijagram je prikazan na slici 1:
Fig.1. Pojednostavljena shema strujnog kola generatora kratkog napona.
Induktivitet L1 spojen je na izlaz generatora impulsa niskog nivoa, čiji je drugi kraj spojen na katodu difuzijske diode D1. Diodna anoda je povezana između priključaka izvora napona V1 i V2.
Tokom djelovanja impulsa niskog nivoa, kada je tranzistor U2 otvoren, a tranzistor U1 zatvoren, dioda D1 se otvara, kroz nju počinje teći struja čija je brzina povećanja određena naponom izvora V2, induktivnošću L1 i otpor R3 (otpor zavojnice L1, tranzistora U2, diode D1 i ne uzimamo u obzir pad napona na njemu radi jednostavnosti). Ako je trajanje impulsa dovoljno dugo, struja naprijed diode će se uspostaviti na nivou određenom naponom V1 i otporom R3.
Na kraju impulsa tranzistor U2 se zatvara, a tranzistor U1 otvara. Struja u induktivnosti počinje se smanjivati na nulu, a zatim mijenja svoj smjer i počinje rasti. Dioda se počinje obnavljati strujom induktivnosti L1. Brzina promjene struje u ovom slučaju određena je izvornim naponom V1 i induktivnošću L1, a vrijeme porasta struje i, shodno tome, iznos do kojeg će ona porasti određeni su vremenom oporavka diode D1. Nakon oporavka, dioda D1, ako je difuzna, vrlo brzo se zatvara i naglo prekida struju u induktivnosti L1. Na spoju diode i induktivnosti dolazi do napona velike amplitude.
Dakle, odabirom omjera i vrijednosti napona izvora V1 i V2, možemo podesiti struju otvorenog stanja diode, a shodno tome i njenu struju isključivanja i brzinu povećanja struje u zavojnici u režimu "pumpanja" diode iu načinu njegovog oporavka.
Važno je to moći učiniti kada uključite Teslin kalem kao induktivitet. Činjenica je da induktor snažno utiče na fluktuacije napona u Teslinoj zavojnici ako je brzina porasta struje u njemu jednaka ili veća od brzine porasta napona u oscilacijama Teslinog zavojnice, a slabo utiče ako je ova brzina je niža. Da bismo izbjegli nesigurnost, mislimo na brzinu kojom struja ili napon prolazi kroz nulu, odnosno maksimum. Osim toga, tokom proračuna mora se normalizirati - podijeliti s amplitudom izmjerenog signala.
Za pravilnu kontrolu potrebno je u fazi “pumpanja” diode osigurati brzinu porasta struje u induktoru koja je manja od brzine porasta napona u Teslinoj zavojnici, a pri restauraciji diode, brzina porasta jednaka ili veća od brzine promjene napona u Teslinoj zavojnici.
Model stvarnog kola korištenog u eksperimentima prikazan je na slici 2.
Fig.2. Model stvarnog kola korištenog u eksperimentima.
Grafikoni signala u modelu prikazani su na slici 3.
Rice. 3. Vremenski dijagrami signala generatora.
Plava - napon na izlazu generatora.
Crvena - napon na induktoru.
Zelena - struja u diodi.
Dijagram pokazuje da pri niskom nivou izlaznog signala struja u diodi i zavojnici raste sporije nego na visokom nivou i postavljena je na 1,8 A. Nakon promjene nivoa izlaznog signala, struja u zavojnici se smanjuje na nula i istom brzinom nastavlja da raste do vrijednosti od 5,1 A. U ovom trenutku se dioda zatvara i struja u zavojnici naglo prestaje. Uočen je skok napona do 1000V na zavojnici.
Nažalost, nije bilo moguće pronaći dobar model diode, tako da postoje neke razlike između modela i stvarnog objekta, ali općenito slika je bliska stvarnosti. Konkretno, stvarno izmjereni prenaponi na zavojnici, ovisno o vrsti diode, iznose do 100 V. Maksimalni udar je postignut na kolektorskom spoju tranzistora 2T908A - oko 250 V, dok se ne probija. Takođe treba uzeti u obzir da su merenja vršena osciloskopom S1-65, koji ima propusni opseg od 50 MHz i vreme porasta od PH = 10 ns. Može se pretpostaviti da su u stvarnosti emisije nešto veće.
Na slikama 4-9 prikazani su oscilogrami napona i struja izmjerenih na diodi 2D230I i na kolektorskom spoju tranzistora 2T908A.
Iz oscilograma se može vidjeti da je trajanje impulsa na prosječnom nivou u oba slučaja oko 50 ns. U diodi su ponovljeni impulsi bliže grupirani i prvi udar je više nego dvostruko veći od sljedećih. Ostale diode se ponašaju slično. Kod tranzistora, razlika između amplituda impulsa je manja i ponavljani impulsi se javljaju rjeđe. To znači da je pri korištenju induktora kao induktora poželjno koristiti diode, jer će ponovljeni impulsi tranzistora smanjiti amplitudu napona u zavojnoj zavojnici. Poređenje strujnih oscilograma pokazuje da pod istim uslovima otvaranja diode koja se ispituje i kolektorskog spoja tranzistora, proces oporavka u tranzistoru traje duže, što dovodi do veće struje u trenutku oporavka u tranzistoru nego u dioda, što rezultira većom amplitudom skoka napona.
Rice. 4. Oscilogram skoka napona na katodi diode 2D230I.
Postavke: X =0,1 µs/div, Y = 20 V/div.
Rice. 5. Oscilogram skoka napona na katodi diode 2D230I.
Postavke: X = 1 µs/div, Y = 20 V/div.
Rice. 6. Oscilogram struje u zavojnici L 1 za diodu 2D230I.
Rice. 7. Oscilogram skoka napona na zavojnici za tranzistor 2T908A.
Postavke: X =0,1 µs/div, Y = 50 V/div.
Rice. 8 . Oscilogram skoka napona na kolektoru tranzistora 2T908A.
Postavke: X = 1 µs/div, Y = 50 V/div.
Rice. 9 . Oscilogram struje u zavojnici za tranzistor 2T908A.
Postavke: X = 1 µs/div, Y = 1 A/div.
Dati oscilogrami pokazuju da model prilično dobro odražava procese koji se dešavaju u stvarnim elementima, barem na kvalitativnom nivou. Kvantitativne razlike nastaju zbog nedostatka tačnih modela ispitivanih elemenata.
Razmotrimo sada model prikazan na slici 10, u kojem se kao induktivnost koristi Teslina zavojnica.
Slika 10. Model kola sa induktorom i Teslinim namotajem.
Vremenski dijagrami struje u induktoru L1 i napona na Teslinoj zavojnici L2 prikazani su na slici 11.
Rice. 11. Model vremenskih dijagrama
On Slika 12 prikazuje fragment isti dijagram, na kojem se jasno vidi da promjena struje u induktoru brzinom dva puta manjom od brzine promjene napona na Teslinoj zavojnici praktično nema utjecaja na oscilacije u Teslinoj zavojnici. Promjena struje brzinom jednakom brzini promjene napona na Teslinoj zavojnici ima snažan utjecaj na amplitudu oscilacija.
Rice. 12. Fragment prethodnog vremenskog dijagrama.
Zelena - struja u induktoru L1.
Braon - napon na Teslinoj zavojnici L2.
Za održavanje i povećanje amplitude oscilacija u Teslinoj zavojnici potrebno je povećati frekvenciju strujnih impulsa u induktoru, a svaki impuls mora pasti u željenu fazu. U praksi se to može postići sinhronizacijom generatora sa brojila, čiji se ulaz napaja oscilacijama iz Teslinog namotaja. Pošto naš zadatak nije da dizajniramo određeni čvor, jednostavno sam izabrao frekvenciju generatora u modelu. Model takvog procesa prikazan je na slici 13.
Slika 13. Model strujnog kola sa induktorom i Teslinom zavojnicom koja u sebi održava neprekidne oscilacije.
Ovaj model se razlikuje od prethodnog samo po parametru koji postavlja frekvenciju oscilovanja generatora.
Vremenski dijagrami struje u induktoru L1 i napona na Teslinoj zavojnici L2 prikazani su na slici 14.
Rice. 14. Vremenski dijagrami modela.
Zelena - struja u induktoru L1.
Braon - napon na Teslinoj zavojnici L2.
Za povećanje struje u induktoru potrebno je povećati struju u otvorenom stanju diode. U sovjetsko vrijeme proizvodile su se difuzijske diode za desetke, pa čak i stotine ampera, tako da s ove strane nema ograničenja. Radni naponi difuzijskih dioda također dostižu nekoliko kilovolti. Nema smisla spajati nekoliko dioda u seriju. Cijeli proces će odrediti koja će se dioda prva oporaviti. Barem kada su dioda i tranzistor prikazani ovdje povezani u seriju, svi dijagrami su isti kao i za diodu. Ima kraće hlađenje.
Imajte na umu da na proces u Teslinoj zavojnici ne utječe samo veličina struje u trenutku pucanja, već i veličina njene promjene, odnosno krug se ispostavlja i ekonomičan u smislu troškova energije. Promjena struje jednaka je zbroju struje diode u trenutku završetka impulsa i struje u trenutku oporavka. Gubici u krugovima otpora su proporcionalni kvadratu struje, a zbir kvadrata je uvijek manji od kvadrata zbira.
