Качер отличается от блокинг-генератора электронной плазмой образующейся в p-n-переходе, за счёт которой мы и получаем достаточно высокое напряжение на выходе без применения высоковольтного трансформатора , . В этом можно убедиться, если собрать несложную схемку приведенную ниже. Единственный трансформатор в ней — это две обмотки на ферритовых кольцах на 20 и 5 витков. Несмотря на свою простоту, при 12В питания схема даёт на выходе X1 порядка 1700 Вольт импульсного напряжения (без нагрузки).
Схема может работать в двух режимах: экономичном (разомкнут переключатель SA1) и обычном (контакт SA1 замкнут). В экономичном режиме, при 12В питания, устройство потребляет ток 200..300мА.
Самая интересная в схеме деталь — ферритовый трансформатор TV1.
Он мотается на двух вместе сложенных ферритовых кольцах диаметром 10мм.
Коллекторная обмотка составляет 5 витков, а базовая — 20, причём, если первая мотается по часовой стрелке, то вторая — против.
Провод желательно использовать во фторопластовой изоляции, диаметром 0.05-0.3мм. Коллекторную обмотку лучше намотать более толстым проводом.
Транзисторы для данной схемы испытывались разные. Закономерность выяснилась следующая: чем выше паспортное максимальное напряжение коллектор-эмиттер, и чем круче ВАХ транзистора, тем большее напряжение можно получить на выходе. Идеально подошел импульсный высоковольтный MJE13005 . Его нужно будет установить на небольшой радиатор.
Дроссели L1 и L2 стандартные, на 100мкГн. Конденсаторы выбирайте на напряжение не ниже 100В.
Настройка
Здесь потребуется осцилограф с высокоомным выходом, щуп которого нужно расположить рядом с выходом X1. Лучше не подключаться напрямую, т.к. высокое напряжение может повредить осцилограф. Установите R1 в среднее положение, переключатель SA1 разомкните, и подключите питание 12В. Если осцилограф не показывает качерных испульсов, то поменяйте выводы базовой обмотки TV1.
Если нет осцилографа, то настройку устройства можно произвести с помощью «вилки Авраменко». Её нужно подключить одним-единственным входом к выходу качера.
При работающем качере светодиод HL1 будет светиться несмотря на то, что второй конец этого нехитрого устройства никуда не подключён.
В зависимости от решаемых задач может потребоваться подключать качер к разным нагрузкам. Самое простое — через диод (лучше SF56) и сглаживающий конденсатор запитать лампу дневного света рассчитанную на 220В. При замкнутом SA1 и напряжении питания 15В можно зажигать 10-ти Ваттную лампочку.
Для некоторых задач нужна быстрая зарядка конденсатора до высоких напряжений. Это можно сделать по предыдущей схеме, но конденсатор д.б. неэлектролитическим и рассчитанным на напряжение в 2000В. Также, в этом случае, вместо одного нужно поставить 4-е последовательно соединённых диода.
Самый интересное подключение — длинная линия, обычно — коаксиальный кабель. Его оплётка соединяется с общим проводом схемы, а центральная жила — с выходом X1.
А что будет, если в схеме качера вместо одного транзистора поставить два и заставить их работать попеременно? Читайте об этом .
Используемые материалы
- Коротков Д.А. Разработка и исследование генераторов мощных наносекундных импульсов на основе дрейфовых диодов с резким восстановлением и динистров с глубокими уровнями
- Пичугина М.Т. Мощная импульсная энергетика
Горчилин Вячеслав, 2014 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав
ПОЧЕМУ не работает «качер Бровина»?
Почему же может не работать такой простой генератор и как его настроить? Для надежной работы генератора необходимо соблюсти ряд простых требований к элементам схемы.
1. Катушка должна быть длинной и многовитковой. Намотка должна быть плотной. Короткая маловитковая катушка с редко намотанными витками резонирует на чрезмерно высоких частотах. К такому же результату приводят пробелы в сплошной намотке, получающиеся, например, при спайке порванного при намотке провода и наличии большого промежутка между соседними витками в этом месте.
2. Транзистор должен быть достаточно высокочастотным для генерации на частоте колебательного контура. Обычно используемые транзисторы КТ805 с разными буквами имеют граничную частоту около 20 МГц, КТ903 - 120 МГц, КТ902 - 35 МГц, КТ819 - 3 МГц. При коротких катушках не все транзисторы могут генерировать на требуемой частоте. Хорошие результаты должны давать высокочастотные (но дорогие) транзисторы КТ921А с граничной частотой до 300 МГц.
3. Нужно правильно подобрать режим транзистора по постоянному току. Ток через транзистор очень сильно и нелинейно зависит от напряжения между базой и эмиттером транзистора. При значении этого напряжения менее 0,5 В транзистор ток не проводит и еще не усиливает и не генерирует. При значении 0,7-1,0 В ток может резко меняться от очень маленького значения до 3-5 ампер, транзистор усиливает и генерирует. При напряжении 1,5 В через транзистор идет максимально возможный ток, транзистор уже не усиливает и не генерирует.
Установить нужный ток 0,5-1,5 ампера можно с помощью резисторов. Для этого при 12-15-вольтовом питании проще всего впаять нижний резистор постоянного номинала 150-300 Ом, а вместо верхнего впаять цепочку из резистора 1 кОм и последовательно включенного с ним переменного резистора на 10 кОм. Используются один из крайних и средний (подвижный) выводы. В начальном положении расстояние между подвижным и крайним выводами (а, значит, и сопротивление между ними) должно быть максимальным. В разрыв одного из проводов питания нужно включить амперметр на 2-10 ампер и, поворотом ручки резистора выставить ток 0,5-1,5 ампера. Если такого амперметра нет, то нужно отслеживать появление генерации с помощью неоновой или люминесцентной ламп, расположенных близко от катушки. Если генерации нет, то нужно поменять местами выводы первичной обмотки, и повторить настройку.
Ток через транзистор сильно зависит от его нагрева при работе генератора. При длительной работе транзистор может стать неуправляемым от перегрева и выйти из строя (перегореть). Для уменьшения этого эффекта можно впаять в эмиттерную цепь резисторноминалом 1 Ом мощностью 2 Вт.
4. Для надежной генерации, не зависящей от параметров источника питания, в схеме между плюсом и минусом должна быть емкостная развязка, желательно из двух параллельно включенных конденсаторов: один электролитический емкостью примерно 1000 мкФ, выдерживающий с запасом напряжение источника питания, другой бумажный или керамический емкостью 0,1-0,5 мкФ с теми же требованиями к рабочему напряжению. Электролитический конденсатор обычно имеется внутриисточника питания, поэтому его можно не ставить.
Идея доработать известную многим схему качера Бровина возникла у меня после того, как некоторые из моих знакомых не могли запустить качер из-за отсутствия источника питания с напряжением 12 Вольт и выше, которое указано на стандартной схеме. Чтобы обойти это препятствие, я решил совместить схему качера и блокинг-генератора, что позволило мне понизить напряжение питания до 5-6 Вольт (можно поднимать до 15 Вольт). Схема качера приведена ниже.
Список необходимых деталей:
- любое ферритовое кольцо (высота 0,7 см, наружный диаметр 1,5-2 см, внутренний диаметр 0,5-0,7 см; размеры не критичны);
- 2 резистора 1 кОм 0,5 Вт;
- подстроечный резистор 220 Ом 0,25 Вт;
- 2 транзистора КТ805;
- 2 радиатора для транзисторов4
- 1 выпрямительный диод 1 А;
- конденсатор 10000 мкФ 50 В;
- обмоточный провод 0,25 мм;
- провод медный однопроволочный 1,5 кв. мм (для первичной катушки);
- провод 0,5 кв. мм одножильный многопроволочный (для соединения всех деталей вместе);
- кусок пластиковой (не металлопластиковой!) трубы 30 см от обычного водопровода (0,5"") и дощечки для изготовления подставки.
Первичная катушка мотается однопроволочным проводом (медной жилой от кабеля ВВГ, например) на любой круглой оправке диаметром 5-7 см (у меня 5 см), 4 витка, оправка после изготовления катушке вынимается. Высота первички должна быть 10-15 см, т.е. первичку после растягивают до нужной длины. Вторичка мотается 800-1400 витков в один слой тонким проводом на трубе. Далее всё собирается по схеме. Конструктивно первичка должна быть вокруг нижней части вторички.
Настройка схемы предельно проста и осуществляется регулировкой R1. Если схема не заработала, меняют местами концы первички.
На транзисторы обязательно надо вешать радиаторы, т. к. первые не слабо греются.
Проверка работоспособности осуществляется путём поднесения к верхнему концу вторички энергосберегающей лампочки или индикаторной отвёртки. Они горят на расстоянии. Также при касании вторички металлическими предметами между ними и катушкой возникают искры. При большом количестве витков вторички могут возникать электрические разряды прямо в воздух.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | КТ805АМ | 2 | В блокнот | ||
| D1 | Выпрямительный диод | 1 | Любой на ток не менее 1 А | В блокнот | ||
| C1 | Электролитический конденсатор | 10000 мкФ 50В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Переменный резистор | 220 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R2, R3 | Резистор | 1 кОм | 2 | В блокнот | ||
| Bat1 | Батарейка | 1 | 5-6 В | В блокнот | ||
| S1 | Выключатель | 1 |
Всех приветствую. Перед началом, немного истории что-же это за такой Качер Бровина
Сегодня мы поговорим о Качере Бровина на полевом транзисторе. Изюминкой данного агрегата будет возможность регулирования высоковольтных разрядов, исходящих от терминала.
Параметры:
Потребление 3.4 ампера
Напряжение питания 220-250 вольт
Мощность 800 ватт
Начну со схемы.
Принцип работы
По схеме видно что устройство состоит из трех частей: блок питания, блок управления(прерыватель) и сам качер. Блок управления используется для регулировки частоты и скважности импульсов которые поступают на Т1 (мосфет), который в такт частоты то открывается то закрывается открывая переход между стоком-истоком. Тем самым по открытому переходу начинает течь ток замыкая цепь качера на блок питания, и получается импульс. За этот короткий промежуток времени пробегает искра на терминале. Опишу как оно все работает по простому: на блоке питания появилось напряжение (ток пошел в 2 направления на прерыватель и на Т1), включился прерыватель, подал импульс на затвор Т1, затвор открыл переход, через качер потек ток и цепь замкнулась.
Что чем заменить и как сделать чтобы работало?
Блок управления (прерыватель).
Прерыватель можно заменить любым генератором прямоугольных импульсов, но в данной статье он один так что рассмотрим его по подробнее. Все номиналы деталей кроме микросхем можно изменять на 10-30% но при этом схема будет работать по другому, рекомендую частоту генератора делать до 150 Гц.
По этой формуле определяется частота:
.
Блок питания.
Питается все устройство от сети 220 вольт, для защиты ставится предохранитель на 5 ампер. Собственно качер питается от 310 вольт (220 вольт выпрямленное), диодный мост рекомендую брать на ток не менее 10 ампер и напряжение не меньше 500 вольт. Прерыватель питается отдельно через развязывающий трансформатор 220/12 вольт через диодный мост 1 ампер 50 вольт и шунтируется конденсатором.
Качер.
В качере детали можно отклонять на 10-20% от их номинала. Полевой транзистор можно заменить на любой аналогичный или более мощный что вам и советую. Контурный конденсатор подстраиваете сами, само оптимально 0.5-1 мкФ более и не нужно для импульсного режима.
Катушки.
Первичная обмотка качера делается проводом в 2 квадрата, количество витков от 4 до 10. Вторичная обмотка мотается качественным ПЛШО 0.25 мм или любым другим, количество витков от 500 до 1000 (больше смысла нет), советую по окончанию намотки покрыть все лаком или эпоксидной смолой.
Дроссель L1 имеет сопротивление 15-40 Ом находится он в лампах ЛДС, можно заменить резистором с аналогичным сопротивлением и мощностью не менее 100 Ватт.
Фото качера
Готовый к эксплуатации.
Блок управления с кнопкой питания.
Электроника.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1, IC2 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 2 | В блокнот | ||
| T1, T2 | MOSFET-транзистор | IRFP460 | 2 | В блокнот | ||
| D1, D2 | Cупрессор | 1.5KE12 | 2 | В блокнот | ||
| Br1 | Диодный мост | 15А 500В | 1 | В блокнот | ||
| Br2 | Диодный мост | 1А 50В | 1 | В блокнот | ||
| C1 | 1000 мкФ 16В | 1 | В блокнот | |||
| C2 | Конденсатор | 0.6 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2, C7 | Электролитический конденсатор | 5 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| C3, C4 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | В блокнот | ||
| R1, R2 | Переменный резистор | 50 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R3, R4 | Резистор | 1 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R6 | Резистор | 50 кОм | 1 |
В этом обзоре представляем вашему вниманию схему сборки качера Бровина или трансформатора Теслы.
Нам понадобится:
- обмоточный провод;
- NPN транзистор;
- резистор на 47 кОм;
- светодиод;
- пластиковая или полипропиленовая труба длиной 140 мм и диаметром 22 мм;
Обмоточный провод можно не покупать, поскольку он присутствует в каждом зарядном устройстве или блоке питания. Если вы решили снять провод из блока питания, то отметим, что он обмотан на «Ш» или «Е» образном трансформаторе. Одна из катушек на трансформаторе имеет толстый довольно короткий провод. Провод на второй катушке значительно тоньше и его намного больше. В любом случае трансформатор нужно разобрать, чтобы добраться до провода. Это можно сделать постучав молотком по корпусу, благодаря чему лак постепенно разломается и трансформатор будет распадаться на части.
Далее нужно убрать слой изоленты на проводах и освободить обмоточный провод.
Начнем с катушки. Для начала нужно найти длину провода одного витка. Для этого умножаем число Пи (3.14) на наружный диаметр трубы. В случае использования трубы диаметром 22 мм, получится 6.9 см.
Теперь берем длину витка и умножаем на нужное количество витков. В случае автора, их будет 450. В результате получается, что нам нужно 31 м провода, чтобы сделать катушку в 450 витков на трубе, который использует автор.
Далее на рабочем столе отмеряем расстояние в один метр. Это нужно для точной отметки провода.
Обматываем катушку. Это можно сделать вручную, но также можно построить несложный агрегат из шуруповерта или дрели и сделать обмотку более легкой.
Далее берем резистор на 47 кОм, один светодиод, катушку и NPN транзистор. Автор не советует использовать маленькие транзисторы, поскольку они не выдерживают не высоких напряжений, не нагрузок. Лучшим из всех транзисторов, которые использовал автор оказался транзистор BD241.
Начнем саму сборку схемы, которую автор делает на BreadBoard-е для большей наглядности.
На схеме видно, что плюс проходит через резистор и попадает на транзистор, но также идет на катушку, откуда тоже попадает на транзистор. Поэтому первым делом подключаем транзистор.
Распиновка транзистора проста. Представляем ее на рисунке ниже, где B означает базовый, C – это коллектор
Резистор подключаем к базовой ножке.
Второй плюс должен идти на катушку, который в данном случае является простым проводом с пятью витками вокруг провода, который намотали вначале. Подключаем один конец провода к коллектору. Второй конец провода подключаем к одному контакту с катушки.
Второй контакт с катушки подключаем прямо к плюсу.
