Сейчас самое начало мая, а значит, скоро начнутся майские грозы. Думаю, каждый и нас видел это величественное зрелище - молнию - пламенный столб, который с невероятным грохотом прошивает воздух между землёй и небом. Происходит это явление из-за того, что между грозовой тучей и землёй скапливается большая разность потенциалов - настолько большая, что её достаточно для "пробития" всей толщи воздуха между тучей и землёй. При пробитии возникает канал ионизированного воздуха, который мы и видим в виде вспышки в небе. А что, если создать подобие такой молнии на земле? Конечно, она не сравнится по масштабам с настоящей природной молнией, но тоже будет выглядеть очень эффектно. Также на основе устройства, описанного в этой статье, можно будет собрать лестницу Иакова - занимательная конструкция, которая никого не оставит равнодушным.
Относительно недавно буквально в каждом доме стоял пузатый кинескопный телевизор, который по своим размер мог занимать целый угол комнаты. К счастью, сейчас им на смену пришли плоские, более современные телевизоры с совершенно другими технологиями. В этом для радиолюбителей есть особая радость, ведь кинескопные телевизоры сейчас стоят копейки, а найти их можно даже на ближайшей свалке. Мало того, что это кладезь полезных радиодеталей, так ещё и в них содержится ТДКС - трансформатор диодно-конденсаторный строчный. Представляет собой высоковольтный трансформатор, который в телевизоре служит для питания анода кинескопа, на выходе обеспечивает напряжение 20-30 кВ (не с проста на задних крышках телевизоров пишут об опасности высокого напряжения). Перепутать с чем-либо его достаточно трудно, все ТДКС имеют явно выраженный красный высоковольтный провод, исходящий от верха его корпуса.
Можно также купить ТДКС в магазинах радиодеталей, но порой их цена там неоправданно завышена. Также при выпаивании ТДКС с платы телевизора, и вообще их разборке есть важный нюанс - если телевизор недавно включался, то нужно выждать некоторое время (15-20 минут) перед разборкой, чтобы успел полностью зарядится высоковольтный конденсатор на выходе ТДКС, иначе можно получить неприятный удар током. Просто так "голый" ТДКС нельзя подключать к источнику питания, нужно сперва собрать специальную схему, называемую ZVS-драйвер и намотать свою собственную первичную обмотку на ферритовый сердечник ТДКС, но обо всём по порядку. Схема ZVS-драйвера представлена ниже.
Или та же самая схема, но в более наглядном представлении.
Схема основана всего на двух транзисторах, подойдут IRF250, IRF260, либо их аналоги, сходные по параметрам. К затвору каждого из транзисторов подключается по стабилитрону, можно использовать любые на напряжение 12-15В, подойдут, например, BZV85-C15. Также на схеме можно увидеть диоды, подключенные катодами к затворам, нужно использовать ультра-быстрые диоды, например, UF4007. Резисторы 470 Ом стоит взять помощней, в районе 1-2Вт, либо можно составить их из нескольких на 0,25Вт. Также на схеме можно увидеть индуктивность, номинал которой обозначен как 47 - 200 мкГн. Здесь можно использовать либо готовые индуктивности, например, из компьютерных блоков питания, либо самим намотать 30-40 виточков на ферритовый сердечник, итоговая индуктивность не так критична и может менять в больших пределах. Важно, чтобы индуктивность была рассчитана на большой ток, не менее 10 А. Ещё одна примечательная деталь на схеме - конденсатор 0,68 мкФ. Через него может протекать большой ток, поэтому желательно использовать несколько конденсаторов, включенных параллельно, чтобы их общая ёмкость была около 0,68 мкФ. Подойдёт также один, но массивный, на напряжение как минимум 400В. На схеме схематично изображены первичная и вторичная обмотки ТДКС, из этого видно, что первичная обмотка содержит 10-12 витков, с отводом от средины (5+5, либо 6+6). Отвод идёт напрямую через индуктивность к плюсу питания схемы, а крайние концы подключаются к стокам транзисторов.
Удобно выбирать такие ТДКСы, у которых между корпусом и ферритовым сердечником есть большой зазор, в этом случае намотать можно даже провод в изоляции. Чем больше будет сечение провода обмотки, тем лучше, можно использовать также и медный провод в лаковой изоляции. Провода от обмотки ТДКС и до платы не должны быть слишком длинными, оптимально 10-15см. Схема питается напряжения 10-40В, при этом длина дуги с выхода ТДКС будет зависеть, в первую очередь, именно от напряжения питания. Ток, потребляемый схемой, зависит от наличия или отсутствия дуги, если высоковольтные электроды разнесены в разные стороны, схема потребляет буквально несколько сотен миллиампер. В режиме горящей дуги между электродами ток значительно возрастает, достигая единиц ампер, чем больше напряжение питания, тем больший ток будет потреблять схема, соответственно больше будет напряжение на выходе ТДКС, жирнее и ярче будет горящая дуга.
Несколько слов о том, как найти минус у ТДКС, или откуда брать дугу. Как известно на выходе ТДКС постоянное напряжение, и если плюс - это яркий толстый высоковольтный провод с присоской, который сразу бросается в глаза, то минус - это один из контактов с основания корпуса ТДКС. Найти его просто - нужно подключить схему к питанию и аккуратно провести оголённым концом провода возле всех остальных выводов, с котором загорится дуга, тот и будет минусом. Чтобы держать высоковольтный провод, можно использовать плоскогубцы с диэлектрическими ручками, все манипуляции проводить строго одной рукой.
Схема ZVS-драйвера собирается на печатной плате, файл для открытия в программе Sprint-Layout прилагается к статье. Плата содержит клеммную колодку для подключения питания, контакты для подключения обмотки ТДКС выведены пятачками, на них запаиваются провода. Процесс сборки не представляет ничего сложного, особенно учитывая, что схема содержит немного деталей. Обратите внимание, что если вы будете использовать индуктивность с другими размерами, то следует подредактировать её посадочное место на плате, а после этого уже печатать рисунок, переводить на текстолит, травить, сверлить, залуживать дорожки, и после этого запаивать детали.
Схема не требует настройки на начинает работать сразу после подачи питания. При первом включении желательно запитать схему от низковольтного источника (10-15В) и убедится в работоспособности схемы. После подачи питания должен быть слышен характерный "шёпот" от высокого напряжения. Если происходят пробои между оголёнными выводами внизу ТДКС, то их нужно залить диэлектрическим компаундом, либо термоклеем, предварительно вывести минусовой контакт на проводе. Транзисторы при работе схемы не должны ощутимо нагреваться, но для спокойствия на них можно установить небольших радиаторы. Если схема запустилась, высокое напряжение присутствует, то можно повышать напряжение питания, подводить минусовой контакт к высоковольтному и наблюдать красивые, зрелищные плазменные дуги, их фотографии представлены ниже. Пробой должен происходить при расстоянии между электродами около 2 см, это примерно соответствует напряжению 20 кВ.
Напряжение на выходе схемы смертельно опасно, поэтому обязательно нужно соблюдать технику безопасности. Также хочу обратить внимание на то, что после отключения питания на выходе ТДКС всё ещё остаётся высокое напряжение, ведь внутри него стоит высоковольтный конденсатор. Поэтому после отключения питания нужно обязательно его разряжать, замыкая между собой высоковольтные выводы, должен быть слышен лёгкий щелчок. При этом во время работы замыкать между собой высоковольтные выводы ни в коем случае нельзя, это можно привести к выходу ТДКС из строя.
Несколько слов о лестнице Иакова - это опасное, но невероятно красивое зрелище теперь запросто может оказаться на вашем столе. Достаточно взять два ровных куска толстой проволоки, длиной около 20 см и расположить их буквой V, но при этом внизу они должны не замыкаться, а быть расположены друг от друга на расстоянии 5-7 мм. Расположить эти электроды нужно на устойчивой диэлектрической подставке. Затем подводим к этим электродам высокое напряжение с выхода ТДКС, дуга будет зажигаться внизу и за счёт своего тепла ползти вверх. Можно поставить снизу электродов свечку, если дуга сама неохотно ползёт. Вверху она разрывается, при этом снова моментально зажигаясь внизу, процесс повторяется. На фотографиях лестница Иакова выглядит по истине восхитительно, будто портал в иной мир (так оно и будет, если коснуться электродов). Удачной сборки!
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
