Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Высоковольтные схемы, а вернее результат их работы, как правило, всегда выглядит очень завораживающее — именно по этой причине многие люди начинают заниматься электроникой, чтобы своими руками создать нечто такое, что не купишь просто так в магазине. Сюда относятся различные конструкции всех категорий сложности — начиная от небольших лестниц Иакова, заканчивая крупномасштабными генераторами высокого напряжения, способными создавать и поддерживать разность потенциалов в миллионы вольт. Конечно, в домашних условиях получить настолько больше напряжение весьма затруднительно, ведь как минимум, потребуется много места для обеспечения хорошей изоляции, к тому же, электрические поля высокой напряжённости пагубно скажутся на находящихся по близости электроприборах. А вот построить своими руками миниатюрную, но полностью работающую лестницу Иакова очень даже много, такая высоковольтная игрушка будет выглядеть достаточно интересно и позволит удивить друзей, но в то же время для её постройки не потребуется покупка каких-либо дорогих компонентов, всё можно найти буквально в ближайшей барахолке либо магазине радиодеталей.
Лестница Иакова — название устройства звучит очень величественно, на деле же данная конструкция представляет собой два металлических прутка, расположенных друг относительно друга буквой V, таким образом, внизу расстояние между прутками минимально (они не соединяются накоротко), а наверху — максимально. К этим металлическим пруткам подводится высокое напряжение в 5-20 кВ, например, со строчного трансформатора, и если расстояние между прутками в нижней части подобрано правильно, то там возникает пробой воздуха, загорается плазменная дуга. Как известно, такая дуга имеет очень высокую температуру и порой даже способна плавить металлы, она нагревает воздуха вокруг себя и благодаря этому тянется вверх по дугам, до самого верхнего края. Там электроды заканчиваются, дуга разрывается, и вместо неё внизу точно так же загорается новая, ползёт вверх и процесс повторяется циклично. Может возникнуть вопрос, почему дуга внизу прутков появляется только тогда, когда «предыдущая» дуга разорвётся — дело в том, что высоковольтная плазменная дуга представляет собой канал ионизированного воздуха, его проводимость гораздо выше, чем у воздуха, который наоборот является неплохим диэлектриком. Таким обзорам, дуга загорается и как бы поддерживает сама себя. В качестве высоковольтного источника может послужить самый распространённый высоковольтный генератор — строчник, или он же строчный трансформатор из кинескопного телевизора. Применить для создания лестницы Иакова можно практически любой такой трансформатор, независимо от того, имеет он встроенный умножитель, или просто представляет собой две обмотки на ферритовом сердечнике. А для запуска этого трансформатора понадобится специальная схема, которая преобразует постоянное напряжение в прямоугольные импульсы заданной частоты. Если обычные сетевые трансформаторы на железных сердечниках предназначены для работы с переменным током частотой всего в 50 Гц, то вот импульсному строчному трансформатору для эффективной работы требуется частота в 20-70 кГц.
В данной схеме в роли генератора импульсов выступает широко распространённая и знакомая многим микросхема-таймер NE555. Элементы в левой части схемы задают частоту работы генератора, а поэтому при сборке нужно строго придерживаться их номиналов. Резисторы и конденсаторы во всей схеме используются самые обычные — мощность резисторов 0,25Вт, конденсатор керамический либо плёночный. Также не лишним будет поставить электролитический конденсатор на 220-1000 мкФ параллельно питанию схемы, в соответствии с полярностью, это увеличит мощность схемы и стабильность работы. В правой части схемы показан транзистор, который коммутирует первичную обмотку строчного трансформатора — вторичная же обмотка обозначена небольшой молнией. Данный транзистор — довольно важная часть схемы, ведь от его надёжности будет зависеть надёжность работы всей схемы. Применить здесь можно мощный биполярный НПН структуры, например, КТ805АМ, либо аналогичные импортные. Но более предпочтительные вариантом будет полевой транзистор, например, подойдут распространённые экземпляры IRF630, IRF740, IRF840 — с ними схема будет работать более эффективно, увеличится длина дуги на выходе трансформатора и вместе с этим уменьшится нагрев самого транзистора. При работе транзистор, даже полевой, будет неслабо нагреваться поэтому его обязательно нужно установить на радиатор большой площади с использованием термопасты, можно даже применить активное охлаждение — обдув кулером.
Напряжение питания схемы составляет 9-15В, при этом чем больше напряжение питания — тем больший ток будет потреблять схема и соответственно увеличится длина и «жирность» высоковольтных дуг. Но поднимать напряжение питания выше 15В не следует, так как микросхема может сгореть, а транзистор просто не выдержать. Данную схема максимально проста — следствием является её не слишком большая мощность, если есть необходимость «выжать» максимум из высоковольтного трансформатора, то следует использовать и более сложные схема, например, полумостовые или так называемый «пуш-пулл». В качестве источника питания весьма удобно использовать компьютерный блок питания, он как раз имеет на выходе подходящее напряжение (12В), а его мощности хватит с лихвой. Подойдут практически любые блоки питания на нужное напряжение — главное не использовать маломощные, ведь при горящей дуге схема потребляет довольно значительный ток, вплоть до десятка ампер.
Несколько слов о строчном трансформаторе, а вернее о намотке своей первичной обмотке. Можно использовать и штатную — но в этом случае схема будет менее эффективно работать, получить максимум напряжения не выходе не выйдет, так как штатные первичные обмотки рассчитаны на более высокое напряжение питания, чем у данной схемы. Поэтому намотать нужно свою, наматывается она прямо на ферритовом сердечнике, на место штатной первичной, либо рядом и состоит из 4-6 витков медного провода в изоляции, использовать также можно и медный эмалированный провод, если места под свою обмотку не много. Толщина этого провода выбирается по принципу «чем больше — тем лучше», но перебарщивать не стоит, иначе провод просто будет слишком жёстким, либо не войдётся в зазор сердечника. Направление обмотки не имеет значения. При этом вторичную (высоковольтную) обмотку трансформатора нужно оставить без изменений, как правило, для лучше изоляции она залита пластиком, от неё торчит только два вывода — с них и будет сниматься высокое напряжения для лестницы Иакова.
Вся схема собирается на миниатюрной печатной плате, файл с платой можно скачать в архиве в конце статьи. Процесс изготовления стандартный — ЛУТ метод для перенесения рисунка на текстолит, затем травление, после этого на плату запаиваются детали. Микросхема желательно установить в панельку, чтобы можно было легко заменить, если она вдруг сгорит. Фото готовой платы ниже. Транзистор с платы выводится на радиатор тремя проводками — их диаметр также не должен быть слишком маленьким.
Наконец — испытания. Схема не требует какой либо настройки и запускается сразу после подачи питания, если всё собрано правильно. Единственное, что может потребоваться — настройка формы электродов для того, чтобы дуга не останавливалась и всегда уверенно ползла вверх. Обратите внимание, что использовать здесь нужно максимально гладкие прутки, так как если ни них будут даже небольшие заусенцы — дуга застрянет. Для того, чтобы облегчить путь дуге наверх, можно поддувать снизу на «лестницу» небольшим компьютерным вентилятором, либо просто поставить свечку для дополнительного нагрева. Также материал электродов не должен быть легкоплавким — иначе металл начнёт плавится и появятся микронеровности. Ниже показаны две фотографии работающей лестницы, в первом случае в схеме использован биполярный транзистор, во втором — полевой. Удачной сборки!
generator_na_555.rar
[2,28 Kb] (скачиваний: 19)
Источник (Source)
Подборки: Схема Плата Электроника Транзистор Микросхема Трансформатор NE555 Высокое напряжение
Источник: