„zpěvný oblouk“ od Williama Duddella. Vysoké napětí a další

Ahoj všichni! V tomto článku vám řeknu, jak vyrobit „Singing Arc“ nebo „Ionophone“, nejoblíbenější a nejoblíbenější hudební gadget pro začínající radioamatéry. V roce 1959 na šestnácté Všesvazové výstavě radioamatérů v Moskvě skupina leningradských radioamatérů B. Karatejeva, V. Pruitse a E. Plotkina poprvé ukázala světu zvukově reprodukující jednotku s ionofonem, bezprecedentní v těch dnech se v některých vědeckých zdrojích nazývá plazmový reproduktor. Tento gadget byl předveden v akci a hrál na něm různé melodie. Kvalita zvuku byla vynikající díky rozšíření frekvenčního rozsahu, na rozdíl od elektrodynamických reproduktorů nemělo toto zařízení žádné mechanické zkreslení, zvuk byl reprodukován z elektrického oblouku vznikajícího mezi dvěma elektrodami. Zdrojem elektrického oblouku byl blokovací generátor s transformátorem zvyšujícím napětí.

Seznam rádiových dílů pro sestavení ionofonu nebo zpívajícího oblouku:

• Line scan transformátor TVS-110PTs15 nebo TVS-90LTs5 a další podobné ze sovětských elektronkových a tranzistorových televizorů
• Integrovaný časovač NE555 nebo sovětský analog KR1006VI1
• Rezistory R1 50R, R2 1K, P1 10K
• Kondenzátory C110n, C2 100n, C3 330n
• Tranzistory IRFZ44, IRF470, IRF3808 a další podobné, čím výkonnější, tím lepší
• Čím větší je chladič počítače, tím lépe, tranzistor se velmi zahřeje

Tento obrázek ukazuje jednoduchý obvod ionofonu vyrobený z linkového transformátoru.

Obvod se skládá z generátoru čtvercových impulsů postaveného na integrovaném časovači NE555 s možností modulace zvuku. Důležitým prvkem vysokonapěťového generátoru je linkový transformátor TVS-110PTs15.

Na magnetické jádro transformátoru je nutné navinout nové primární vinutí sestávající z dvanácti závitů měděného drátu o průměru jeden milimetr. K primárnímu vinutí je paralelně připojen kondenzátor, který zdvojnásobuje délku elektrického oblouku.

Všechny díly ionofonu se snadno vejdou na malou desku plošných spojů o rozměrech 4 krát 2,5 centimetru.

Umístěte tranzistor s efektem pole na radiátor z počítače. Deska má trimovací rezistor určený k nastavení frekvence generátoru v rozsahu 12-48 kHz. Zvukový signál z přehrávače nebo mobilního telefonu je přiváděn na pátý pin časovače NE555 přes oddělovací kondenzátor. To umožňuje řídit dobu trvání výstupních impulsů. Třetí kolík mikroobvodu je zatížen výkonným tranzistorem s efektem pole, který pohání vysokonapěťový transformátor.

Napájecí napětí generátoru je 12 voltů. Jako zdroj energie je vhodná počítačová jednotka nebo jakákoliv jiná s proudem alespoň 2 A Ionofon k tomu potřebuje při prvním zapnutí mírnou úpravu frekvence generátoru nastavte odpor proměnného rezistoru P1 na 3,2 kOhm.

Poté zapalte oblouk a otáčejte proměnným odporem P1, abyste dosáhli maximální délky oblouku. Tím je konfigurace zpěvového oblouku dokončena. Po připojení přehrávače ke generátoru si vychutnáváme křišťálově čistý zvuk vycházející z hořícího plazmového oblouku.

Pak jsem se rozhodl dát ionofonu normálnější vzhled. Transformátor a deska plošných spojů s radiátorem byly umístěny na kusu MDF. Pro plazmu jsem vyrobil jiskřiště z měděného drátu. Výsledkem je takový ionofon.

Po malém hraní jsem se začal zajímat o to, na jaké frekvenci můj vysokonapěťový generátor pracuje a rozhodl jsem se frekvenci změřit připojením osciloskopu. Ukazuje se, že pracovní frekvence generátoru je 20 kHz.

Toto zařízení lze použít jako zapalovač. Oblouk je tak horký, že snadno zapálí papír a zahřeje kovové předměty do červena.

Přátelé, přeji vám hodně štěstí a dobré nálady! Uvidíme se v nových článcích!

V roce 1899 nebo 1900 anglický fyzik William Du Bois Duddell experimentoval s obloukovými lampami, aby snížil nežádoucí zvukový efekt, který produkovaly. Výsledek byl však opačný. Ukázalo se, že když je paralelně k oblouku připojen oscilační obvod, vznikají v systému vlastní oscilace na frekvenci právě tohoto obvodu. Oblouk začíná „zpívat“. (Abych byl upřímný, je hnusné kvičet).

Kdo to potřebuje, podívejte se na video:

Pro začátek obvod, který pípá v mém videu.

Na tento experiment není potřeba 600 V (stejně většina zhasne předřadníkem), jen jsem měl po ruce hotovou jednotku s hotovým předřadníkem. Vypočtená frekvence obvodu s uvedenými jmenovitými hodnotami prvku je 2800 Hz. Výška skřípání je podobná.

Nejprve jsem nainstaloval 2 grafitové elektrody, poté jsem vyměnil anodu za měděnou. Generační pípání je tak hlasitější a stabilnější.

Ale ne všechno tam je ve skutečnosti tak jednoduché. Ke generování dochází v důsledku přítomnosti klesající části na proudově-napěťové charakteristice oblouku. Minimálně se tedy musíte dostat do této oblasti. Vše ovlivňuje: materiál elektrod, vzdálenost mezi nimi, prostředí, ve kterém oblouk hoří, elektrické parametry samotného obvodu.

Pokud půjdete ještě hlouběji, jsou možné 2 režimy oscilace: kontinuální (čistá sinusovka nízkého výkonu) a přerušovaný (asymetrická sinusovka s periodickým zhasínáním oblouku). Ale pokud je to podrobné, zabralo by to celou přednášku. Na této věci je pozoruhodné, že hlasová rádiová komunikace byla poprvé implementována na tomto principu. Předtím uměla telegrafovat pouze Morseova abeceda.

Pravda, ve své nejjednodušší formě tento generátor není schopen produkovat frekvenci nad 20-30 kHz. Chcete-li vstoupit do rádiového dosahu, musíte oblouk umístit minimálně do atmosféry vodíku nebo látek bohatých na vodík (alkohol, petrolej). Poté je vhodné vyrobit anodu měděnou a chlazenou vodou. Byla uplatněna i řada dalších zvláštních opatření. Tyto inovace později představil švédský inženýr Paulsen. Takové radiostanice byly svého času velmi běžné (například slavná Šuchova věž v Moskvě) a byly stavěny s výkonem až stovek kW.

Mimochodem, na tento princip se v moderní radiotechnice nezapomnělo. Pouze místo oblouku jsou použity tunelové diody, které mají rovněž spádovou část charakteristiky, ale umožňují provoz i v mikrovlnné oblasti.

Myslím, že to zatím stačí.

Takové schéma není vůbec exkluzivní, dlouho se používá v domácích amatérských rádiových návrzích, kde je potřeba získat vysoké napětí (elektrické paralyzéry, gaussové zbraně atd.). Zvukový signál by měl být přiváděn na ovládací kolík mikroobvodu NE555 přes filmový kondenzátor (můžete použít i keramický), jehož kapacitu bude nutné experimentálně vybrat.

Sestavené zařízení funguje poměrně spolehlivě, ale pokud jej zapnete po dlouhou dobu, mikroobvody se mohou přehřát, abyste tomu zabránili, měli byste použít buď silnější ovladač, nebo umístit mikrosestavu na domácí radiátor.

Pokud se tedy rozhodnete sestavit takové zařízení jako suvenýr, můžete použít spolehlivější obvod.

Druhá možnost může fungovat poměrně dlouho. Časovač v něm je napájen ze sníženého napětí, což zajišťuje dlouhodobý a spolehlivý provoz bez přehřívání mikroobvodu a tranzistorový ovladač odstraňuje z mikrosestavy vzniklé přetížení. Tento převodník je lepší varianta, i když obsahuje řádově více prvků. Ovladač může využít téměř jakékoli doplňkové dvojice nízkého a středního výkonu, od legendárních KT316/361 až po výkonnější KT814/815 nebo KT816/817. Zařízení může pracovat i se sníženým napájecím napětím v rozsahu 6-9 voltů. V mém příkladu je obvod napájen 12V 7A/h olověnou baterií UPS.

Jako vysokonapěťový transformátor byla použita stará vložka typu TVS-110PTs15.

Bez signálu přicházejícího na ovládací kolík časovače bude obvod fungovat jako převodník napětí boost. Standardní vinutí linkového transformátoru neumožní získat dlouhý oblouk na výstupu konstrukce zpívajícího oblouku, takže své vinutí můžete navinout na volnou stranu jádra. Skládá se z 5-10 závitů měděného drátu 0,8-1,2 mm.

Základem je obdélníkový pulzní generátor postavený na 555 mikroobvodech. Obvod dále využívá výkonový spínač, kterým je N-kanálový tranzistor IRL3705.

V obvodu jsou pouze dvě aktivní součástky - časovač a tranzistor níže je pinout pinů časovače.

Vinutí 3-4 4 otáčky (odpor vinutí 0,1 Ohm)

Vinutí 4-5 8 závitů (odpor vinutí 0,1 Ohm

Vinutí 9-10 16 otáček (odpor vinutí 0,2 Ohm)

Vinutí 9-11 45 otáček (odpor vinutí 0,4 Ohm)

Vinutí 11-12 100 otáček (odpor vinutí 1,2 Ohm)

Vinutí 14-15 1080 otáček (odpor vinutí 110-112 Ohm)

Tento článek se podívá na detailní návrh s podrobným popisem všech použitých komponent.

Myslím, že s vyvozováním závěrů nebudou žádné potíže.

Výkonový tranzistor má následující pinout.

Obvod není nový, dlouho se používá v domácích konstrukcích, kde je potřeba získat zvýšené napětí (elektrošoková zařízení, gaussovy zbraně atd.).

Zvukový signál je na řídicí pin mikroobvodu přiváděn přes fóliový kondenzátor (lze použít i keramický), jehož kapacitu je vhodné volit přednostně experimentálně.

Chci říci, že zařízení funguje docela dobře, ale nedoporučuje se jej zapínat na dlouhou dobu, protože obvod nemá další ovladač pro zesílení výstupního signálu mikroobvodu, takže se může přehřát.

Pokud jste se již rozhodli vyrobit takové zařízení jako suvenýr, měli byste použít níže uvedený diagram.

Toto schéma již může fungovat po dlouhou dobu.

V něm je časovač napájen ze sníženého napětí, což zajišťuje dlouhodobý provoz bez přehřátí a ovladač odstraňuje přetížení mikroobvodu. Tento převodník je výbornou variantou, i když komponentů je řádově více. Ovladač může použít doslova jakékoli doplňkové páry nízkého a středního výkonu, od KT316/361 po KT814/815 nebo KT816/817.

Obvod může také pracovat se sníženým napětím 6-9 voltů. V mém případě je instalace napájena nepřerušitelným napájecím akumulátorem (12 Volt 7A/h).

Transformátor - použitý hotový. Pokud se instalace montuje pro výstavy, pak stojí za to navinout vysokonapěťový transformátor sami. Tím se dramaticky zmenší velikost instalace. V našem případě byl použit linkový transformátor typu TVS-110PTs15. Níže uvádím data vinutí použitého linkového transformátoru.

Bez přivedení signálu na ovládací kolík časovače bude obvod fungovat jako zvyšovací převodník napětí.

Standardní vinutí linkového transformátoru neumožňují získat na výstupu dlouhý oblouk, proto si můžete navinout vlastní vinutí. Je navinuta na volné straně jádra a obsahuje 5-10 závitů drátu 0,8-1,2 mm. Níže se podíváme na umístění pinů linkového transformátoru.

Nejlepší možností je použít vinutí 9 a 10, i když byly provedeny experimenty s jinými vinutími, ale s těmi je výsledek samozřejmě lepší.

Na videu bohužel nejsou slova jasně slyšitelná, ale v reálu jsou slyšet jasně. Takový „obloukový“ reproduktor má nevýznamnou účinnost, která nepřesahuje 1-3 %, proto tento způsob reprodukce zvuku nenašel široké uplatnění a je demonstrován ve školních laboratořích.

Další zajímavý úvodní projekt týkající se vysokého napětí. Tak si udělejte pohodlí. Během videa na kanálu Jako Kasyan Pojďme dát dohromady jednu velmi vzdělávací strukturu – „ionofon“, neboli zpívání kamarádovi. Možná toto jméno mnohým nic neříká, ale takové hračky jsou mezi začínajícími radioamatéry docela populární. Rádiové komponenty se dají levně koupit v tomto čínském obchodě.
Jsme zvyklí, že zvuk musí být reprodukován z reproduktoru nebo reproduktoru. Ionofon vám umožní reprodukovat stejný zvuk pomocí ionizovaného proudění nebo vysokonapěťového oblouku.
A právě teď uslyšíte hudbu vysokonapěťového oblouku.

Ve skutečnosti je design takové zajímavé hračky docela jednoduchý. Skládá se z generátoru ve formě mikroobvodu NE55, energetické jednotky ve formě n-kanálového tranzistoru s efektem pole a vysokonapěťového transformátoru z horizontálního skenování sovětské televize.

Začněme generátorem. Čip NE55 funguje jako generátor čtvercových impulsů s možností modulace zvuku. Pomocí trimovacího rezistoru na desce je možné upravit frekvenci v rozsahu 6-48 kHz. Zvukový signál je přiváděn na pátý kolík mikroobvodu nebo řídicí kolík přes oddělovací kondenzátor. To umožňuje řídit dobu trvání výstupních impulsů. Výstup mikroobvodu je zatížen tranzistorem s efektem pole, který pohání vysokonapěťový transformátor.

Tranzistor s efektem pole musí být nainstalován na radiátoru. Vhodné pro proud 20 A a jmenovité napětí nad 40 voltů. Je vhodné vzít 100 voltová polní zařízení. Můžete použít dostupné IRFZ44, 46, 48 nebo podobné, nebo vysokonapěťové.

Nyní přejdeme k linkovému transformátoru vhodnému pro zpěvový oblouk. V této verzi obvodu Ionophone se jedná o TVS 110 PC 15. Nejprve omotáme 12 závitů izolovaného milimetrového drátu kolem volné části jádra. V zásadě může být průměr drátu od 0,7 do 1,5-2 mm. Poté musíte najít výstup vysokonapěťového vinutí. Zpravidla se jedná o vinutí s nejvyšším odporem. V této věci pomůže multimetr. Nebo si můžete stáhnout dokumentaci na internetu, kde je vše podrobně zobrazeno. U podobných linkových transformátorů je jedna ze svorek vysokonapěťového vinutí umístěna přímo na cívce - druhá zespodu. Je velmi snadné jej identifikovat, protože je k němu připojen izolovaný vodič.
Dále připojíme dva izolované vodiče na kontakty vysokonapěťového vinutí. Délka segmentů je 15-20 centimetrů.

Poté sestavíme desku Ionophone a připojíme k ní linkový transformátor. Jako zdroj energie poslouží jakýkoli zdroj s napětím 5 voltů a proudem 2 A Pro co nejefektivnější provoz obvodu potřebujete zdroj s napětím 10-12 voltů a proudem 2 A. nebo vyšší. Zpěvový oblouk lze napájet i z baterií.

Zvukový signál je dodáván z libovolného přehrávače, tabletu nebo mobilního telefonu pomocí standardního konektoru pro sluchátka.
Tak a teď si užijme podívanou. Oblouk nejen zní, ale také mění tvar. To je patrné zejména při nízkých frekvencích. Připravte se na své zdraví, ale nezapomeňte na bezpečnostní opatření! Více mistrů elektroniky.