Очередной интересный ознакомительный проект, связанный с высоким напряжением. Поэтому устраивайтесь поудобнее. В ходе ролика канала Aka Kasyan соберем одну очень познавательную конструкцию – “Ионофон”, или поющую другу. Возможно, многим это название ни о чем не говорит, но такие игрушки довольно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево можно купить в этом китайском магазине .
Мы привыкли к тому то что звук должен воспроизводиться с громкоговорителя или динамика. Ионофон же позволит воспроизводить тот же звук, используя ионизированный поток или же высоковольтную дугу.
И прямо сейчас вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.
На самом деле конструкция такой интересной игрушки довольно проста. Состоит из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального полевого транзистора и высоковольтного трансформатора от строчной развертки советского телевизора.
Начнем с генератора. Микросхема NE55 работает в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц с помощью подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы или вывод контроля через разделительный конденсатор. Позволяет это управлять длительностью выходных импульсов. Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.
Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Желательно взять полевики на 100 вольт. Использовать можно доступные IRFZ44, 46, 48 или им подобные, можно и высоковольтные.
А теперь перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. Первым делом на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам. В принципе диаметр провода может быть от 0,7 до 1,5-2 мм. Потом нужно найти выход высоковольтной обмотки. Как правило, это обмотка с самым большим сопротивлением. Мультиметр в этом деле поможет. Либо можно скачать документацию в интернете, где все подробно показано. В случае аналогичных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке – второй снизу. Определить его очень легко, поскольку к нему подключен провод в изоляции.
Далее подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Длина отрезков 15-20 сантиметров.
Потом собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для наиболее эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Можно питать поющую дугу и от аккумуляторов.
Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета или мобильного телефона, используя штатной разъем для наушников.
Ну а теперь и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах. Собирается на здоровье, но не забывайте о мерах безопасности! Еще мастеров электроники.
Основа - генератор прямоугольных импульсов построенный на микросхем 555. В схеме также применен силовой ключ, в роли которого N-канальный полевой транзистор IRL3705.
Активных компонентов в схеме всего два - таймер и транзистор, ниже распиновка выводов таймера.
Обмотка 3-4 4витка (сопротивление обмотки 0,1 Ом)
Обмотка 4-5 8витков (сопротивление обмотки 0,1 Ом
Обмотка 9-10 16витков (сопротивление обмотки 0,2 Ом)
Обмотка 9-11 45витков (сопротивление обмотки 0,4 Ом)
Обмотка 11-12 100витков (сопротивление обмотки 1,2 Ом)
Обмотка 14-15 1080витков (сопротивление обмотки 110-112 Ом)
В этой стать будет рассмотрена детальная конструкция с подробным описанием всех используемых компонентов.
Думаю, никаких затруднений с выводами не будет.
Силовой транзистор имеет следующую цоколевку.
Схема не новинка, ее давно используют в самодельных конструкциях где есть необходимость получения повышенного напряжения (электрошоковые устройства, гаусс-пушки и т.п.).
Аудио-сигнал подается на вывод контроля микросхемы через пленочный конденсатор (можно и керамический), емкость которого желательно подобрать опытным путем.
Хочу сказать, что устройство работает и достаточно хорошо, но не советуется включать на долгое время поскольку схема не имеет дополнительного драйвера для усиления выходного сигнала микросхемы, поэтому последняя может перегреться.
Если уж решили сделать такое устройство в качестве сувенира, то стоит использовать схему ниже.
Такая схема уже может работать в течении долгого времени.
В ней таймер питается от пониженного напряжения, этим обеспечивается долговременная работа без перегревов, а драйвер снимает перегруз с микросхемы. Этот преобразователь отличный вариант, хотя компонентов на порядок больше. В драйвере можно использовать буквально любые комплементарные пары малой и средней мощности, начиная от КТ316/361 заканчивая КТ814/815 или КТ816/817.
Схема может работать и от пониженного напряжения 6-9 вольт. В моем случае установка питается от аккумулятора бесперебойника (12 Вольт 7А/ч).
Трансформатор - использован готовый. Если установка собирается для показов, то стоит мотать высоковольтный трансформатор самому. Это резко уменьшит размеры установки. В нашем случае был использован строчный трансформатор типа ТВС-110ПЦ15. Ниже представляю намоточные данные используемого строчного трансформатора.
Без подачи сигнала на вывод контроля таймера, схема будет работать как повышающий преобразователь напряжения.
Штатные обмотки строчного трансформатора не позволяют получать длинную дугу на выходе, именно в связи с этим можно мотать свою обмотку. Она мотается на свободной стороне сердечника и содержит 5-10 витков провода 0,8-1,2мм. Ниже смотрим расположение выводов строчного трансформатора.
Самый оптимальный вариант - использование обмоток 9 и 10, хотя проводились опыты и с другими обмотками, но с этими результат очевидно лучше.
В ролике, к сожалению не хорошо слышны слова, но в реале их можно четко слышать. Такой "дуговый" громкоговоритель имеет ничтожный КПД, который не превышает 1-3%, поэтому такой метод воспроизведения звука не нашел широкого применения и демонстрируется в пределах школьных лабораторий.
В 1899 или 1900 г английский физик Вильям Дуддель (William Du Bois Duddell) экспериментировал с дуговыми лампами с целью уменьшить нежелательный звуковой эффект от них. Однако, результат получился обратным. Оказалось, что при подключении параллельно дуге колебательного контура, в системе возникают автоколебания на частоте этого самого контура. Дуга начинает «петь». (Честно говоря, мерзко визжать).
Кому этого достаточно, смотрим видео:
Для начала, схема, которая у меня на видео пищит.
600 В для этого опыта нафиг не нужно (большая часть всё равно балластом гасится), просто был готовый блок с готовым балластом под рукой. Расчётная частота контура с указанными номиналами элементов выходит 2800 Гц. По высоте писка похоже.
Сначала поставил 2 графитовых электрода, потом анод заменил на медный. Так громче пищит и устойчивей генерация.
Но не всё там, на самом деле, так просто. Генерация возникает за счёт наличия падающего участка на вольт-амперной характеристике дуги. Значит, как минимум, на этот участок нужно попасть. Влияет всё: материал электродов, расстояние между ними, среда, в которой горит дуга, электрические параметры самой цепи.
Если полезть ещё глубже, возможны 2 режима колебаний: непрерывный (чистая синусоида небольшой мощности) и прерывистый (асимметричная синусоида с периодическим погасанием дуги). Но это если подробно, целая лекция выйдет. А примечательна эта штука тем, что на этом принципе впервые была осуществлена голосовая радиосвязь. До этого только морзянкой могли телеграфировать.
Правда, в простейшем виде этот генератор не способен дать частоту выше 20- 30 кГц. Для выхода в радиодиапазон нужно, как минимум, поместить дугу в атмосферу водорода или богатых им веществ (спирт, керосин). Затем, анод желательно делать медным и водоохлаждаемым. Также применялся ещё ряд специальных мер. Эти новшества шведский инженер Паульсен позже ввёл. Такие радиостанции были в своё время весьма распространены (например, знаменитая Шуховская башня в Москве) и строились на мощность вплоть до сотен кВт.
Кстати, и в современной радиотехнике этот принцип не забыт. Только вместо дуги используют туннельные диоды, также имеющие падающий участок характеристики, но позволяющие работать даже в СВЧ-диапазоне.
На этом, думаю, пока хватит.
В данном руководстве вы узнаете, как своими руками собрать одно очень увлекательное приспособление. Ионофон, или как ее в народе называют «поющая дуга». Несмотря на то что, многим данное название ни о чем не скажет, все же подобные игрушки невероятно популярны в среде начинающих радиолюбителей.
Мы все уже давно привыкшие, что звук с различных устройств воспроизводится благодаря стандартным динамикам. Но ионофон способен воспроизвести этот, же самый сигнал, за счет специального ионизированного потока.
В действительности в устройстве молодой радиолюбитель не увидит ничего сложного, ведь вся схема сделана из:
- Генератора. Он представлен микросхемой NE555;
- Силовой части, которая является мощным N-канальным полевым транзистором IRFZ44;
- Высоковольтного трансформатора состоящего из строчной развертки старого советского телевизора Tr1
Разберем подробнее данную конструкцию. Микросхема NE555 является генератором прямоугольных импульсов с возможностью модуляции аудио. С помощью строчного резистора, который находится на плате, можно настраивать частоту в пределах от шести до 48-ми кГц.
Сам звуковой сигнал должен подаваться с помощью разделительного конденсатора на пятый вывод схемы. За счет этого можно контролировать продолжительностью импульсов. А полевой транзистор, нагружает выход микросхемы 555 и раскачивает мощный высоковольтный трансформатор. Он должен располагаться сверху на радиаторе. Для этой конструкции можно использовать полевики с силой тока от 20-ти ампер и с расчетным напряжением, превышающим 40 вольт. Но лучше воспользоваться транзисторами на 100V.
Что касается строчного трансформатора, то в нашем варианте используется ТВС110ПЦ15
Для начала свободная часть сердечника обматывается 12-ть раз заизолированным проводом в 1мм. Размер проводов в диаметре должен быть от 0,5-ти до двух мм.
Далее необходимо найти выход прочной обмотки с высоковольтного трансформатора. В большинстве случаев это бывает обмотка с наивысшим сопротивлением. Для того, чтобы ее отыскать можно воспользоваться мультиметром. Либо изучить данную схему:
Дуга способна не только звучать, но и менять свою форму при низких частотах.
В конце хотелось бы заострить внимание на том, что при любых экспериментах не стоит забывать о простейших правилах техники безопасности.
ПРИКРЕПЛЕННЫЕ ФАЙЛЫ –
Ветрогенератор на базе асинхронного двигателя Наша библиотека Паяем штекер к экранированному аудио кабелю
Всем привет! В этой статье я расскажу как сделать «Поющую дугу» или «Ионофон», самый любимый и популярный музыкальный гаджет начинающих радиолюбителей. В 1959 на шестнадцатой всесоюзной выставке творчества радиолюбителей в Москве группа Ленинградских радиолюбителей Б. Каратеев, В. Прютс и Е. Плоткин впервые показали миру невиданный в те времена звуковоспроизводящий агрегат с ионофоном, в некоторых научных источниках его называют плазменным громкоговорителем. Этот гаджет демонстрировали в действии, проигрывая на нем различные мелодии. Качество звучания было превосходное за счет расширения частотного диапазона, в отличии от электродинамических громкоговорителей, этот прибор не имел механических искажений, звук воспроизводился из электрической дуги возникающей между двумя электродами. Источником электрической дуги служил блокинг генератор с повышающим напряжение трансформатором.
Список радиодеталей для сборки Ионофона или Поющей дуги:
- Трансформатор строчной развертки ТВС-110ПЦ15 или ТВС-90ЛЦ5 и другие аналогичные от советских ламповых и транзисторных телевизоров
- Микросхема интегрального таймера NE555 или советский аналог КР1006ВИ1
- Резисторы R1 50R, R2 1K, P1 10K
- Конденсаторы С110n, С2 100n, C3 330n
- Транзисторы IRFZ44, IRF470, IRF3808 и другие аналогичные чем мощнее тем лучше
- Радиатор от компьютера чем больше тем лучше, транзистор будет очень сильно греться
На этом рисунке представлена простая схема ионофона из строчного трансформатора.
Схема состоит из генератора прямоугольных импульсов построенного на интегральном таймере NE555 c возможностью аудио модуляций. Важным элементом генератора высокого напряжения является строчный трансформатор ТВС-110ПЦ15.
На магнитопроводе трансформатора надо намотать новую первичную обмотку состоящую из двенадцати витков медного провода диаметром один миллиметр. Параллельно первичной обмотке подключается конденсатор, который увеличивает длину электрической дуги в два раза.
Все детали ионофона легко помещаются на маленькой печатной плате размером 4 на 2,5 сантиметра.
Полевой транзистор разместите на радиаторе от компьютера. На плате имеется подстроечный резистор предназначенный для регулировки частоты генератора в пределах 12-48 КГц. Звуковой сигнал от плеера или мобильного телефона подается на пятый вывод таймера NE555 через разделительный конденсатор. Что позволяет управлять длительностью выходных импульсов. Третий вывод микросхемы нагружен мощным полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.
Напряжение питания генератора 12 вольт. В качестве источника питания подойдет компьютерный блок или любой другой с силой тока не менее 2 А. Не смотря на свою простоту ионофон нуждается в небольшой настройке частоты генератора, для этого при первом включении надо выставить на переменном резисторе Р1 сопротивление 3,2 кОм.
Потом зажечь дугу и вращая переменный резистор Р1 добиться максимальной длины дуги. На этом настройка поющей дуги окончена. После подключения плеера к генератору наслаждаемся кристально чистым звуком исходящим от горящей плазменной дуги.
Потом я решил придать ионофону более нормальный вид. Трансформатор и печатную плату с радиатором разместил на кусочке МДФ. Для плазмы из медной проволоки изготовил разрядник. Получился вот такой ионофон.
Немного наигравшись, мне стало интересно на какой частоте работает мой генератор высокого напряжения и я решил измерить частоту подключив осциллограф. Оказывается рабочая частота генератора 20 кГц.
Это устройство можно использовать как зажигалку. Дуга на столько горячая, что легко зажигает бумагу и до красна накаляет металлические предметы.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
