Песочница
Бог сервера 25 февраля 2013 в 15:33Простой способ получения Высокого напряжения
- Чулан *
Наверно многие хотели бы иметь свой источник высокого напряжения, данная статья поможет вам собрать довольно надёжный источник средней мощности. Который к тому же лишён таких недостатков: как нагрев транзисторов, низкий КПД и т.п. Я бы конечно мог написать про самый простой, Блокинг генератор, но он не оправдывает ожиданий, потребляет много, греется сильно. По этому я решил описать немного сложнее схему из 10 деталей, но способную, быть домашним источником высокого напряжения. Ниже фотография того что нам понадобится:
Итак теперь список того что нужно достать/купить, что бы собрать: транзисторы IRFP250N, резисторы по 470 Ом (2-3 Ватта), конденсаторы плёнка по 100 нФ 400 Вольт, (лучше взять несколько, скажем 10 и подбирать при какой ёмкости лучше работает), диоды UF5408, стабилитроны по 12 Вольт 1.5 Ватта (если питать от БП компа то стабилитроны с резисторами по 10 Ком можно не паять), а так же конденсатор по питанию на 1000 мкФ 50 Вольт (напряжение зависит от чего питаете, если от БП компа смело ставьте на 25 Вольт), по желанию индикация в виде светодиода, у меня зелёный. И да чуть не забыл, насчёт дросселя там нужно взять либо жёлтое кольцо (распылённое железо) из фильтра БП компа, либо феррит 2000 мГн и намотать около 40 Витков, проводом от 0.7 - 2мм.
Насчёт сборки устройства, всё достаточно просто делаем методом ЛУТ (Лазерно- Утюжная Технология) плату, затем травим, сверлим, впаиваем детали, согласно схеме. Потом на радио рынке или со старого телевизора, вынимаем строчный трансформатор, оставляем только вторичную обмотку, что больше, а первичную мотаем сами многожильным проводом 10 витков с отводом от середины. Стоит отметить, что кол-вом витков в первичке и ёмкостью можно настроить преобразователь для оптимальной работы. Собственно схема устройства:
Как видно она довольна простая, но капризная в плане питания источник должен давать 12-30 Вольт (для данных транзисторов), и при этом иметь мощность от 50 Ватт, лучше 100 Ватт, какой нить старый трансформатор. Как плюсы схемы можно отметить слабый нагрев транзисторов, даже очень, в этом видео, которое я снял, что бы показать дугу. Я поставил в качестве радиатора, 2 алюминиевых профиля, и они были едва-едва нагретыми. Даже через 10 минут не нагревается, что довольно хорошо, не нужны громоздкие радиаторы, достаточна пластинки метала. Ниже видео, как работает:
Теги: HV, ZVS driver, опыты с высоким напряжением
Данная статья не подлежит комментированию, поскольку её автор ещё не является
Многие из нас хоть раз в жизни видели в интернете или в реальной жизни фотографии Высоковольтных генераторов, или сами их делали. Многие представленные в интернете схемы довольно мощные, их выходное напряжение составляет от 50 до 100 Киловольт. Мощность, как и напряжение тоже довольно высокая. Но их питание – главная проблема. Источник напряжения должен быть подобающей генератору мощности, должен уметь отдавать долговременно большой ток.
Есть 2 варианта питания ВВ генераторов:
1)аккумулятор,
2)сетевой источник питания.
Первый вариант позволяет запустить устройство далеко «от розетки». Однако, как раннее было замечено, устройство будет потреблять большую мощность и, следовательно, аккумулятор должен обеспечивать эту мощность (если вы хотите, чтобы генератор работал «на все 100»). Аккумуляторы такой мощности довольно большие и автономным устройство с таким аккумулятором не назовёшь. Если осуществлять питание от сетевого источника, то об автономности тоже говорить не придётся, так как генератор буквально «не оторвёшь от розетки».
Моё же устройство вполне автономно, так как потребляет от встроенного аккумулятора не так уж и много, однако вследствие низкого потребления мощность тоже не велика – около 10-15W. Но дугу с трансформатора получить можно, напряжение около 1 Киловольта. С умножителя напряжения по выше – 10-15 Кв.
Ближе к конструкции…
Так как этот генератор для серьёзных целей не планировал, я поместил все его «внутренности» в картонную коробку (как бы смешно это не звучало, но это так. Я прошу не судить строго мою конструкцию, так как высоковольтной технике я не специалистL). У моего устройства присутствуют 2 Li-ionаккумулятора, ёмкостью 2200 мА/ч. Их зарядка осуществляется с помощью линейного стабилизатора на 8 вольт: L7808. Он также находится в корпусе. Также имеется два зарядных устройства: от сети (12 в., 1250 мА/ч.) и от прикуривателя автомобиля.
Сама схема генерации высокого напряжения состоит из нескольких частей:
1)фильтр входного напряжения,
2)задающий генератор, построенный на мультивибраторе,
3)силовые транзисторы,
4)высоковольтный повышающий трансформатор (хочу отметить, что сердечник не должен иметь зазор, наличие зазора приводить к увеличению тока потребления и вследствие выход из строя силовых транзисторов).
Также к высоковольтному выходу можно подключить «симметричный» умножитель напряжения или… люминесцентную лампу, тогда ВВ генератор превращается в фонарь. Хотя на самом деле изначально это устройство планировалось сделать как фонарь. Схема преобразователя выполнена на макетной плате, при желании можете создать печатную плату. Максимальное потребление схемы – до 2-3 Ампера, это стоит учитывать при выборе выключателей. Стоимость устройства зависит от того, где вы брали компоненты. Я большую половину комплектации нашёл у себя в ящике или в коробке для хранения радиодеталей. Купить мне пришлось всего лишь линейный стабилизатор L7808, ИВЛМ1-1/7 (на самом деле сюда вставил ради интереса, а купил из любопытства J), также мне пришлось купить электронный трансформатор для галогенных ламп (из него я взял всего лишь трансформатор). Провод для намотки вторичной (повышающей, высоковольтной) обмотки взял из давно сгоревшего строчного трансформатора (ТВС110ПЦ), и Вам советую делать тоже самое. Так провод в строчных трансформаторах высоковольтный и с пробоем изоляции проблем быть не должно. С теорией вроде бы разобрались – теперь перейдём к практике…
Внешний вид…
Рис.1 – вид на управляющую панель:
1)индикаторы работоспособности
2)индикатор присутствия зарядного напряжения
3)вход от 8 до 25 вольт (для зарядки)
4)кнопка включения заряда аккумулятора (включать только при подключённом зарядном устройстве)
5)переключатель аккумуляторов (верхнее положение – основной, нижнее - запасной)
6)выключатель ВВ генератора
7)высоковольтный выход
На лицевой панели присутствуют 3 индикатора работоспособности. Их здесь такое количество, потому что семисегментный индикатор является моим инициалом (на нём светиться первая буква моего имени: «А»J), светодиоды над выключателем и переключателем изначально планировались быть дополнительными индикаторами заряда батареи, но со схемой индикации возникла проблема, а отверстия в корпусе уже были сделаны. Пришлось поставить светодиоды, но уже в качестве просто индикаторов, дабы не портить внешний вид.
Рис.2 – вид на вольтметр и индикатор:
8)вольтметр – показывает напряжение на аккумуляторе
9)индикатор – ИВЛМ1-1/7
10)предохранитель (от случайного включения)
Вакуумно-люминесцентный индикатор установил ради интереса, так как это мой первый индикатор такого типа.
Рис.3 – внутренний вид:
11)корпус
12)аккумуляторы (12,1-основной, 12,2-запасной)
13)линейный стабилизатор 7808 (для зарядки аккумуляторов)
14)плата преобразователя
15)теплоотвод с полевым транзистором КП813А2
Тут, думаю нечего пояснять.
Рис.4 – зарядные устройства:
16)от сети 220 в. (12 в., 1250 мА.)
17)от прикуривателя автомобиля
Рис.5 – нагрузки для АВВГ:
18)9 W люминесцентная лампа
19)«симметричный» умножитель напряжения
Рис.6 – принципиальная схема:
USB 1 – стандартный выход USB
BAT 1, 2 – Li - ion 7,4 в. 2200 мА/ч (18650 Х 2)
R 1, 2, 3, 4 – 820 Ом
R 5 – 100 КОм
R 6, 7 – 8,2 Ом
R 8 – 150 Ом
R 9, 12 – 510 Ом
R 10, 11 – 1 КОм
L 1 – сердечник от дросселя из энергосберегающей лампы, 10 витков по 1,5 мм.
C 1 – 470 мкФ 16 в.
C 2, 3 – 1000 мкФ 16 в.
C 4, 5 – 47 нФ 250 в.
C 6 – 3,2 нФ 1,25 Кв.
C 7 – 300 пФ 1,6 Кв.
С8 – 470 пФ 3 Кв.
С9, 10 – 6,3 нФ
C 11, 12, 13, 14 – 2200 пФ 5 Кв.
D 1 – красный светодиод
D 2 – АЛ307ЕМ
D 3 – АЛС307ВМ
VD 1, 2, 3, 4 – КЦ106Г
HL 1 – ЗЛС338Б1
HL 2 – NE 2
HL 3 – ИВЛМ1-1/7
HL 4 – ЛДС 9 W
IC 1 – L 7808
SB 1 – кнопка 1А
SA 1 – выключатель 3А (ON - OFF с неоновой лампой)
SA 2 – переключатель 6А (ON - ON )
SA 3 – выключатель 1А (ON - OFF )
PV 1 –М2003-1
T 1 – повышающий трансформатор:
ВВ обмотка: 372 витков ПЭВ-2 0.14мм. R=38.6ом
Первичная обмотка: 2 по 7 витков ПЭВ-… 1мм. R=0.4ом
VT 1 – КТ819ВМ
VT 2 – КП813А2
VT 3, 4 – КТ817Б
Общее количество компонентов: 53.
Без чего МОЖЕТ работать эта схема, на самом деле много без чего: IC1, R1, 2, 3, 4, 5, 8, C1, 2, 3, 4, 5, 7, 8,
Пояснения к схеме:
Минус общий, идёт от входа USB до платы преобразователя. Плюсы от аккумуляторов идут к переключателю, от него уже один вывод к выключателю (SA1), а от него к преобразователю. Также плюс идет к вольтметру (PV1), через резистор к катоду индикатора и к анодам светодиодов (для каждого светодиода отдельный резистор). Зарядка осуществляется после того как на вход USB подаётся напряжение от 8 до 25 вольт, а также после нажатия кнопки (SB1), светодиод (D1) загорается после того как подаётся напряжение для зарядки (контролировать процесс заряда можно с помощью вольтметра PV1).
Переключение между основным и запасным аккумуляторами осуществляется с помощью переключателя (SA1), дальше силовой плюс идёт к выключателю (SA2) (через выключатель SA3) ВВ генератора, неоновая лампа (HL2) находится внутри выключателя. Дальше силовые выводы поступают на блок конденсаторов и задающий генератор, построенный на мультивибраторе(VT3, 4. C9, 10. R9, 10, 11, 12), транзисторы КТ817Б можно заменить на любые другие аналоги, от него импульсы поступают на базу и затвор транзисторов(VT1, VT2), транзисторыможно использовать менее или более мощные аналоги. Здесь использованы полевой и биполярный транзисторы, сделано это для того, чтобы снизить потребление. После трансформатора высокое напряжение поступает на группы анодов-сегментов вакуумно-люминесцентного индикатора, а после на ВВ выход.
Потребление (как фонарь): за 1 минуту схема разряжает аккумулятор на 0,04 В. (40 милливольт.). Если генератор будет работать 25 минут, следовательно, разрядится на 1 вольт (25*0,04).
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.
Схема источника высокого напряжения
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.
Как это работает
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.
Детали для сборки схемы
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.
Испытания генератора ВН
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.
Этот компактный цилиндрически преобразователь способен выдавать до 400 кВ. Его можно взять за основу шокового устройства для отпугивания собак.. или людей! Также на основе этого модуля возможно создание компактной электронной зажигалки, которые сейчас так популярны. Этот повышающий преобразователь способен пробивать до 20 мм воздуха, что, согласитесь, немало. Потребление тока достаточно велико, может доходить до нескольких ампер – запаситесь мощный источником энергии.
При входном напряжении 3-7,2 В этот модуль выдает 200000 В высокого напряжении с некоторой частотой. Преобразователь может быть использован для демонстрации действия высокого напряжения, генератора негативных ионов и для любых научных экспериментов, как источник высокого напряжения.
При 4,2 В и расстоянии между электродами 3 мм потребляемый ток составил 2,9 А, при этом выходная частота очень высокая. При расстоянии же 23 мм, что немного больше заявленной при U=4,5 В ток вышел 3 А. А вот 25 мм этот step-up преобразователь осилить не смог, только контакты искрили. Естественно прохождение тока сквозь воздух сопровождается громким треском (чем больше расстоянии, тем меньше частота), который мягко говоря взбудораживает.
Рекомендуется использовать для питания две банки литий-ионных аккумуляторов, соединённых последовательно с ёмкостью минимум 2000 mA*h или 5-6 NiMH/NiCd перезаряжаемых батарей. Не смотря на свою внушительную мощность размеры этот повышающий модуль имеет более чем скромные: 24 на 64 мм.
Очень простой преобразователь на 50 кВ, который имеет в своем составе по сути три элемента. Все компоненты доступны и при желании из несложно найти.
Высоковольтный преобразователь может быть использован для различных экспериментов с высоким электричеством, как ионизатор, прибор проверки целостности изоляции и т.п.
Что потребуется:
- Трансформатор строчной развертки от любого телевизоров с кинескопом.
- Полевой транзистор IRFZ44 –
- Резистор 150 Ом (1/2 Вт).
Схема высоковольтного преобразователя
Соберем все на макетной плате без пайки. Я просто покажу работу, а если вам понравиться вы сможете перенести на более надежную плату и запаять все элементы.
Подключение транзистора, если кто не знает.
Обмотку трансформатора нужна намотать нам. Высоковольтная обмотка будет родная. Берем обычный, не совсем тонкий провод и намотаем 14-16 витком. Отвод сделаем по середине обмотки.
Теперь подключаем все к нашей схеме. В самую последнюю очередь подключается питание. Будьте осторожны, так как работаете с высоким напряжением. Не подносите руки к включенному трансформатору.
Сделайте расстояние примерно 1 см, между высоковольтным выходом трансформатора и с выводами другой стороны. И только потом подайте питание. Если искрит, значит генератор возбуждается и все работает нормально.
Если будете эксплуатировать длительное время, желательно установить транзистор на радиатор. А если искра будет маленькая, то можно увеличить напряжение до 10 или до 15 В.
