Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.
Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: - энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.
Среднее рабочее напряжение составляет 6 В, достигая точности 64%. Переключение осуществляется путем отключения мостовой схемы, показанной в таблице. Шум в выходном напряжении источника был охарактеризован блокирующим усилителем. Уровень шума источника высокого напряжения, представленный в этой работе, на порядок лучше, чем вышеупомянутый коммерческий источник, который имеет хорошее качество и расширенное использование, хотя и не очень экономичен.
Таблица: Деталь уровня шума в цепи в частотном диапазоне, типичном для работы с пьезоэлектрическими двигателями. Источник питания, разработанный в этой работе, был успешно интегрирован в управляющую электронику, которая управляет пьезоэлектрическим двигателем для нанопозиционирования проводящего наконечника туннельного микроскопа с боковым пространственным разрешением в диапазоне субангстрома.
Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа
) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.
Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается. Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.
Представленные здесь характеристики достоинства и характеристики электропитания показывают, что это правильный выбор для силовых приводов, датчиков или других высоковольтных электронных устройств для проведения лабораторных экспериментов с низким уровнем электронного шума. В заключение схема, представленная здесь, представляет собой решение, которое может быть специально сконструировано для реализации источника высокого напряжения и низкого уровня шума, который должен быть интегрирован в управляющую электронику для применений нанопосенсионамина.
Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.
Блоки на схеме:
1 - выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 - транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 - тороидальный трансформатор
4 - резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения
5 - люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником
Многоканальный высоковольтный программируемый драйвер для пьезоэлектрического преобразователя, Отв. Нерегулируемый источник питания имеет особый тип шума, называемый пульсацией, в результате измельчения и зарядки конденсаторов. Его основная частота составляет 100 Гц, а с тех пор есть гармоники, которые декодируют амплитуду. Обычно он измеряется в процентах и поэтапно составляет от 10 до 1%, при этом 5% является обычным. Мы будем относиться к пульсации как подающий шум.
Это одно, но есть еще: напряжение сети колеблется на очень низких частотах, менее 1 Гц, и это также изменяет шум и многое другое. Мы доходим до того, что нас интересует: отказ от шума в клапанных ступенях. Между ними и следующим этапом соединение обычно является емкостным, и хотя один из полюсов выходного конденсатора относится к напряжению питания, другой относится к земле. Подающий шум находит очень хороший способ присоединиться к сигналу и усиливаться. В трансформаторном соединении это не происходит, но оно значительно увеличивает стоимость.
КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.
Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.
Предложенная схема состоит из высоковольтного регулятора для предыстории и некоторых секций в усилителях клапанов или транзисторов в специальных конфигурациях. Он состоит из системы обратной связи с ограничением тока на выходе, регулируемым и производящим отказ от шума питания порядка 50 дБ. Его выходной импеданс составляет менее 1 Ом даже на высоких частотах.
Ограничение тока полностью необходимо по двум причинам: зарядные конденсаторы - тяжелая работа для транзистора, он имеет тенденцию создавать токовые пики, которые в конечном итоге приводят к необратимому повреждению транзистора. Другая причина - наша собственная безопасность, высокое напряжение очень опасно и может привести к смерти.
Строчники также бывают разных размеров и форм.
Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод - общий и пара других выводов - первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.
Это заставит его поглощать ток от источника, уменьшая выходное напряжение. Он может быть модифицирован с помощью соответствующих транзисторов, чтобы обеспечить более высокое напряжение, но он оставлен на усмотрение читателя. Максимальный выходной ток составляет 80 мА, но может быть изменен по мере необходимости.
Типичная схема. Они срабатывают при помощи «пилообразного» сигнала на частоте видеосигнала. В компьютерных мониторах такая частота обычно составляет от 30 кГц до 150 кГц. Знание частоты, для которой был разработан обратный ход, является большим и продуктивным шагом в разработке схемы обратного хода. В некоторых случаях в триггерах могут использоваться даже первичные обмотки обратного хода; однако большинство из них требуют дополнительной намотки над открытым ферритовым сердечником для увеличения мощности.
Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.
На фото выше вы можете видеть устройство в работе.
И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод - это "плюс". Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.
Проект 1 - Осциллятор обратного хода Хартли Для тех, кто начнет эксперименты с плазменной лампой, электрическим звуковым сигналом, транзисторной катушкой Тесла, экспериментами с электростатикой и т.д. Это наиболее показанная схема. Клемма высокого напряжения может быть подключена к одной из клемм общей лампы накаливания 100 или 200 Вт. Красивая и функциональная плазменная лампа!
Помните, что в условиях, описанных выше, высокое выходное напряжение чередуется! Выпрямление этого напряжения предполагает добавление диодного выпрямителя для высокого напряжения и конденсатора высокой изоляции. Это не пролет, ни обмотки на его свободной ноге; виновником является транзистор! Одним из решений проблемы является использование оригинального транзистора, который вызвал обратную связь.
Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.
Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте - он был рабочий.
Проект 2 - Цепь тягового и обратного осциллятора. Это, пожалуй, самая «типичная» схема генератора, которая использует обратную передачу для генерации высоких напряжений. «Дублирующая» версия проекта 1. Ничто не будет критично для значений сопротивления резисторов и их мощности, если время использования не превышено. Электрический контур и компоненты.
Однако с этой целью мы не должны превышать время использования в течение нескольких минут, рискуя сжечь обратную связь и транзисторы. Из них мы будем использовать только ферритовый сердечник и высоковольтную обмотку; как первичная обмотка, так и повторная подача должны производиться изготовителем. Этот источник должен быть оснащен хорошими выпрямителями, конденсаторным фильтром и даже использовать «шок». Первичная обмотка выполнена в ноге ядра, противоположном высокому напряжению, и состоит из 10 оборотов 1 мм жесткой или эмалированной проволоки с центральным краном; катушка обратной подачи производится на первичной обмотке и состоит из 4 катушек с 0, 5 мм эмалированной или спиральной сетчатой проволокой.
Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил "в воздухе". Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил - схема заработала, но резистор быстро сгорел.
Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.
Если при подаче напряжения питания в обмотке не обнаружено высокого напряжения из-за текущего стока, провода обратной обмотки, которые поступают на основания транзисторов, должны быть инвертированы для правильной регулировки фаз на способствуют колебаниям. Если напряжение питания не превышает 12 В, резисторы делителя напряжения для источников питания могут составлять 100 Ом и 20 Ом. Однако, как и при любой «домашней» настройке, эксперименты, направленные на повышение производительности, всегда рекомендуются.
Точная регулировка обоих потенциометров позволит получить длинные дуги на клемме высокого напряжения. Конструкция 5 - Осциллятор с общим источником питания. Этот генератор позволяет получать от малого непрерывного напряжения высокое переменное напряжение при малом токе.
Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!
Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.
2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.
Источник высокого напряжения - это устройство, которое имеет входное напряжение на обычных уровнях и на его выходе обеспечивает высокое напряжение. Определение того, что такое высокое напряжение, является относительным. Напряжение выше 60 В уже опасно для людей.
Высокое напряжение присутствует в природе, и его наиболее очевидной формой является электрический луч. В повседневной жизни источники и оборудование, использующие высокое напряжение, очень близки к нам, но часто мы этого не понимаем. Примерами являются микроволновые печи и электрическая распределительная сеть. До недавнего времени телевизоры и компьютерные мониторы, использующие кинескоп, были повсюду. Эти устройства также используют высокое напряжение в своем принципе работы.
Используйте конденсатор на соответствующее напряжение! У меня был на 400 Вольт, взятый из балласта другой энергосберегающей лампы.
При проведении опытов с высоким напряжением будьте предельно осторожны! Высокое напряжение опасно для жизни!
Лампа мощностью 65 Ватт, обеспечивает ток порядка 65 мА (65Ватт/1000В). А сила тока более чем 50 мА, смертельна опасна для жизни и вызывает остановку сердца!
Развитие источников высокого напряжения было усилено во Второй мировой войне за счет разработки радаров, которые помогли союзникам выиграть войну. Понимание или визуализация «электрического напряжения» - непростая задача. Для постоянного тока электрические заряды всегда идут в одном направлении и в конечном итоге происходят в одной и той же точке несколько раз, потому что они закрывают электрическую цепь.
Для переменного тока электроны находятся в постоянном обратном движении, усредняя одно и то же место. Генерация высокого напряжения в переменном токе кажется более простой, чем при непрерывном токе, потому что трансформатора достаточно. Генерация непрерывного тока может быть выполнена путем добавления схемы выпрямителя в высоковольтном выходе трансформатора или цепях умножителя напряжения.
Прежде чем мы перейдём к описанию предлагаемого для сборки источника высокого напряжения, напомним о необходимости соблюдать общие меры безопасности при работе с высокими напряжениями. Хотя это устройство даёт выходной ток чрезвычайно малого уровня, оно может быть опасным и вызовет довольно неприятный и болезненный удар, если случайно каснуться в неположенном месте. С точки зрения безопасности, это один из самых безопасных высоковольтных источников, поскольку выходной ток сравним с током обычных электрошокеров. Высокое напряжение на выходных клеммах - постоянного тока около 10-20 киловольт, и если подключить разрядник, то можно получить дугу 15 мм.
Хотя принцип работы генерации высокого напряжения прост, разработка надежного и надежного источника требует более глубоких знаний, чем базовая электроника и электрические схемы, поскольку появляются другие явления, которые объясняются и понимаются только в области электромагнетизма, таких как эффект Короны, разрушение диэлектрика и генерация плазмы.
Эксперименты с высоким напряжением опасны и могут нанести вам вред или даже привести к смерти людей, использующих кардиостимуляторы, или болезни сердца или любой другой сердечной слабости. Если вы знаете только несколько вещей о высоком напряжении или электричестве и электронике, пожалуйста, обратитесь за помощью к более квалифицированному человеку. Хотя лифтеры, похоже, очень забавная игра, их нет! Рассмотрите это как реальные научные эксперименты и будьте настолько серьезны, насколько можете, чтобы защитить себя и других в своем доме или «лаборатории».
Напряжение может регулироваться изменением количества ступеней в умножителе, например, если вы хотите, чтобы оно зажгло неоновые лампы - можно использовать одну, если хотите, чтобы работали свечи зажигания - можно использовать две или три, и если нужно более высокое напряжение - можно использовать 4, 5 и более. Меньше каскадов означает меньшее напряжение, но больший ток, что может увеличить опасность этого устройства. Парадокс, но чем больше напряжение, тем менее сложным будет нанести ущерб из-за питания, поскольку ток падает до пренебрежительно малого уровня.
Будьте особенно внимательны к детям, которые могут попытаться воспроизвести ваши эксперименты, когда вас не будет дома. Примечание: согласно вашему собственному источнику питания некоторые компоненты следующих схем могут быть бесполезными. Изменения магнитного поля в первичной обмотке генерируют индуцированный ток во вторичной обмотке.
Если вы используете источник постоянного тока с питанием от сети вместо батарей, вам может и не понадобиться. Обратите внимание, что схема была спроектирована с меньшим весом в качестве приоритета, и никакие защитные цепи не были включены Если вы продолжаете поворачивать банк, не контролируя выход, вы можете взорвать свой транзистор. Без этого диода схема может работать нормально, пока ваш подъемник не дует, но лучше быть в безопасности. Кроме того, постарайтесь не оставлять металлическую часть цепи несвязной.
После нажатия кнопки, ИК-диод включается и луч света попадает на датчик оптрона, этот датчик имеет выходное сопротивление около 50 Ом, что достаточно для включения транзистора 2n2222. Этот транзистор подаёт энергию батареи для питания таймера 555. Частоту и скважность импульсов можно регулировать изменением номиналов компонентов обвязки. В данном случае частота может регулироваться с помощью потенциометра. Эти колебания, через транзистор BD679, усиливающий импульсы тока, поступают на первичную катушку. Со вторичной снимается переменное напряжение, увеличенное в 1000 раз, и выпрямляется ВВ умножителем.
Микросхема - любой таймер серии КР1006ВИ1. Для катушки - трансформатор с отношением сопротивления обмоток 8 Ом:1 кОм. Первое, на что необходимо обратить внимание при выборе трансформатора - это размер, так как количество энергии, которое они могут обрабатывать, пропорционально их размерам. Например размером с большую монету даст нам больше энергии, чем небольшой трансформатор.
Первое, что необходимо сделать для его перемотки, это удалить ферритовый сердечник для доступа к самой катушке. В большинстве трансформаторов две части склеиваются клеем, просто держите трансформатор плоскогубцами над зажигалкой, только осторожно, чтоб не расплавить пластик. После минуты клей должен расплавиться и надо разломить его на две части сердечника.
Учитывайте, что феррит очень хрупкий и трескается довольно легко. Для намотки вторичной катушки использовался эмалированный медный провод 0,15 мм. Намотка почти до заполнения, чтоб потом хватило ещё на один слой более толстого провода 0,3 мм - это будет первичка. Она должна иметь несколько десятков витков, около 100.
Почему здесь установлен оптрон - он обеспечит полную гальваническую развязку от схемы, с ним не будет электрического контакта между кнопкой замыкания питания, микросхемой и высоковольтной частью. Если случайно пробьёт высокое напряжение по питанию, то вы будете в безопасности.
Сделать оптрон очень легко, любой ИК-светодиод и ИК-датчик вставьте в термоусадочную трубку, как показано на картинке. В крайнем случае, если не хочется усложнять дело, уберите все эти элементы и подавайте питание замкнув К-Э транзистора 2N2222.
Обратите внимание на два выключателя в схеме, так сделано потому, что каждая рука должна быть задействована чтобы активировать генератор - это будет безопасно, уменьшает риск случайного включения. Также при работе устройства вы не должны прикасаться к чему-либо еще, кроме кнопок.
При сборке умножителя напряжения не забудьте оставить достаточный зазор между элементами. Обрежьте все торчащие выводы, поскольку они могут привести к коронным разрядам, которые сильно снижают эффективность.
Рекомендуем изолировать все оголенные контакты умножителя с термоклеем или другим аналогичным изоляционным материалом и, после этого, обернуть в термоусадочную трубку или изоленту. Это не только уменьшит риск случайных ударов, но и повысит эффективность схемы путем уменьшения потерь через воздух. Также для страховки добавили кусок пенопласта между умножителем и генератором.
Потребляемый ток должен быть примерно 0,5-1 ампер. Если больше - значит схема плохо настроена.
Было испытано два различных трансформатора - оба с отличными результатами. Первый имел меньший размер ферритового сердечника и, следовательно, меньше индуктивность, работал на частоте 2 кГц, а в другом около 1 кГц.
При первом запуске сначала проверьте генератор NE555, работает ли он. Подключите маленький динамик к ноге 3 - при изменении частоты вы должны услышать звук, исходящий из него. Если все сильно нагревается можно увеличить сопротивление первичной обмотки, намотав её проводом потоньше. И небольшой радиатор для транзистора рекомендуется. Да и правильная частота настройки является важной, чтобы избежать этой проблемы.
