Варианты блока питания «Люстры Чижевского»
В февральском номере журнала редакция обратилась к читателям с просьбой присылать свои варианты схемотехнических решений блока питания «Люстры Чижевского». На эту просьбу одним из первых откликнулся автор публикуемой статьи, предложивший несколько вариантов таких блоков. И среди них — блок питания с использованием промышленного телевизионного умножителя напряжения. Кстати, такой же вариант использовал в своей конструкции А. Михайловский из Санкт-Петербурга — об этом он сообщил редакции.
Известно, что постоянное напряжение отрицательной полярности на «люстре« должно быть не менее 25 кВ, практически же в домашних условиях на «люстру» желательно подводить напряжение около 30 кВ. Исходя из этих цифр были разработаны предлагаемые блоки питания.
Puc.1
Схема первого варианта блока питания приведена на рис. 1. Сетевое напряжение, поступающее через вилку ХР1 и выключатель SA1, подается на мостовой выпрямитель, выполненный на диодах VD1-VD4. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1. В итоге на этом конденсаторе присутствует постоянное напряжение около 300 В, которое используется для питания релаксационного генератора, составленного из элементов R3, С2, VS1, VS2. Нагрузка генератора — обмотка I трансформатора Т1. С его обмотки II импульсы амплитудой примерно 5 кВ и частотой следования 800 Гц поступают на умножитель напряжения, собранный на диодах VD5-VD10 и конденсаторах СЗ-С8.
Получившееся на выходе умножителя постоянное напряжение около 30 кВ подается через токоограничительный резистор R4 на «люстру».
Неоновая лампа HL1 — индикатор включения блока питания. Резистор R1 ограничивает броски тока, неизбежные при зарядке конденсатора С1. Предохранители FU1 и FU2 срабатывают при выходе из строя элементов выпрямителя либо высоковольтного умножителя напряжения.
Трансформатор Т1 — переделанный строчный трансформатор от черно-белого телевизора. Его высоковольтную обмотку II оставляют, остальные удаляют и вместо них наматывают обмотку I — 24 витка провода ПЭВ диаметром 0,5. 0,8 мм. Для такого варианта подойдет практически любой строчный трансформатор, поскольку данные их вторичных обмоток различаются незначительно (для некоторых из них они приведены в табл. 1). К тому же выходное напряжение блока при необходимости можно увеличить добавлением еще одного каскада умножения. Нижний по схеме вывод обмотки II — это ее начало, вывод расположен ближе к магнитопроводу.
Динисторы VS1, VS2 — серии КН102 либо устаревшие Д228. Исходя из сведений, приведенных в табл. 2, включают последовательно столько динисторов, сколько может обеспечить суммарное напряжение включения около 200 В. Конденсаторы СЗ-С8 — ПСО, КОБ или другие емкостью не менее 100 пФ на номинальное напряжение не ниже 10 кВ; С1, С2 — на напряжение не ниже 400 В. Вместо указанных на схеме диоды VD1-VD4 могут быть Д237Б, Д237В, КД105Б, КД105В.
При монтаже высоковольтной части блока желательно предусмотреть запивку умножителя компаундом с высоким удельным сопротивлением, например, парафином. В этом отношении перспективным представляется вариант использования готового умножителя
УН 8,5/25-1,2, используемого в цветных телевизорах. Правда, в телевизоре он предназначен для получения плюсового напряжения, поступающего на анод кинескопа, нам же нужно минусовое напряжение для питания «люстры».
Чтобы «перевернуть» умножитель, достаточно сделать в нем еще один вывод — Д (рис. 2) аккуратным высверливанием и спиливанием компаунда для обеспечения доступа к нужной точке внутреннего монтажа умножителя. Для этого умножитель располагают так, чтобы перед вами было неперевернутое обозначение типа и выводов (прорезь для крепления умножителя на плате окажется при этом справа), тогда расположение элементов в компаунде будет соответствовать расположению их на приведенной принципиальной схеме. Два горизонтальных выступа по краям умножителя являются местами расположения конденсаторов, а интересующая нас точка Д находится у левого края верхнего выступа.
Если использовать только доработанный умножитель, напряжение на выходе его не превысит 25 кВ. Поэтому к умножителю придется добавить еще один каскад на диоде VD7 и конденсаторе С5.
Номиналы конденсаторов СЗ и С4 (типов К15-У1, К15-4, К15-13, К73-13) соответствуют тем, что стоят в умножителе.
Puc.3
Схема еще одного варианта блока питания приведена на рис. 3. Релаксационный генератор в нем выполнен на элементах R1, VD1, С1, HL1, VS1. Он работает при положительных полупериодах сетевого напряжения, когда конденсатор С1 заряжается до напряжения включения аналога динистора на неоновой лампе HL1 и тринисторе VS1. Диод VD2 демпфирует импульсы самоиндукции первичной обмотки повышающего трансформатора Т1 и позволяет повысить выходное напряжение блока питания. При показанных на схеме трех каскадах умножения выходное напряжение достигает 26 кВ. Неоновая лампа — не только элемент аналога динистора, но и сигнализатор включения блока в сеть.
Высоковольтный трансформатор -самодельный, его наматывают на отрезке стержня диаметром 8 и длиной 60 мм из феррита М400НН. Вначале наматывают первичную обмотку — 30 витков провода ПЭЛШО 0,38, а затем вторичную — 5500 витков ПЭЛШО 0,05 или большего диаметра. Между обмотками и через каждые 800. 1000 витков вторичной обмотки прокладывают слой изоляции из обычной поливинилхлоридной изоляционной ленты.
В любом из описанных блоков возможно введение дискретной (а при желании — и плавной) многоступенчатой регулировки выходного напряжения коммутацией включенных в последовательной цепи аналогов динисторов (рис. 3,б) либо динисторов (рис. 3,в). В первом варианте обеспечиваются две ступени регулирования, во втором — до десяти (при использовании динисторов КН102А с напряжением включения 20В).
Источник
Блок питания для «Люстры Чижевского»
В январском и февральском номерах журнала «Радио» текущего года рассказывалось об уникальном изобретении нашего соотечественника А.Л.Чижевского — аэроионизаторе, названном впоследствии «Люстрой Чижевского». В редакцию звонят и пишут сотни читателей, заинтересовавшихся этой установкой, способной создать в квартире уголок отдыха с горным воздухом. Сегодняшний рассказ посвящен еще двум вариантам блока высокого напряжения, необходимого для питания электроэффлювиальной люстры-генератора отрицательных аэроионов.
Как уже сообщалось в [1], подаваемое на электроэффлювиальную люстру постоянное напряжение отрицательной полярности не должно быть ниже 25 000 В, иначе нужного эффекта от аэроионизатора не будет. Поэтому любой блок питания, собранный по опубликованным в [1, 2] схемам либо сконструированный самостоятельно, должен отвечать именно этому наиважнейшему требованию.
Puc.1
Схема одного из вариантов подобного блока приведена на рис. 1. Это преобразователь напряжения, выполненный на двух мощных транзисторах VT1, VT2. Они работают в генераторе, собранном по двухтактной схеме. Коллекторные выво-ды транзисторов соединены с обмоткой I трансформатора, а выводы базы — с обмоткой II. Самовозбуждение генератора возникает из-за положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзисторов. Этому процессу способствует также цепочка R1C2, определяющая режим работы транзисторов.
В итоге самовозбуждения генератора на выводах обмотки I появляется переменное (точнее импульсное) напряжение частотой 3000. 4000 Гц. Оно повышается в сотни раз выходной обмоткой III и подается на выпрямитель, собранный по схеме умножения напряжения на высоковольтных диодах VD5-VD10 и конденсаторах СЗ-С8. Выпрямленное напряжение отрицательной полярности подается на люстру через ограничительный резистор R2.
Для питания генератора использован выпрямитель, собранный на мощных диодах VD1-VD4 по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1. Переменное напряжение на выпрямитель снимается со вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1.
Первичная обмотка трансформатора включается в сеть через предохранитель FU1, выключатель SA1 и вилку Х1.
Трансформатор Т1 можно изготовить самостоятельно на магнитопроводе из трансформаторного железа Ш20 при толщине набора 30 мм. Обмотка I должна содержать 2200 витков провода ПЭВ-1 0,25, обмотка II -120 витков ПЭВ-1 1,2. Для более точного подбора выпрямленного напряжения желательно сделать отводы от 90, 100, 110-го витков. Подойдет и готовый трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 10. 12 В при токе нагрузки до 2 А.
Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом магнитопроводе от телевизионного строчного трансформатора серии ТВС, состоящем из двух половинок (1) — рис. 2.
Puc.2
Высоковольтную обмотку (3) наматывают на каркасе, склеенном из текстолита, стеклотекстолита или органического стекла толщиной 1 мм. Ширина каркаса — не менее 30 мм. Обмотка должна содержать 8000 витков провода ПЭЛШО 0,08-0,1. В крайнем случае подойдет провод ПЭВ или ПЭЛ. Через каждые 800 витков необходимо прокладывать слой тонкой фторопластовой ленты или покрывать обмотку расплавленным парафином. Нужно строго следить, чтобы витки верхних слоев не западали на нижние.
Для первичных обмоток (2) понадобится втулка, которую можно склеить из плотного картона. Обмотка I должна содержать 14 витков провода ПЭВ-1 0,8 с отводом от середины, а обмотка II — 6 витков такого же провода с отводом от середины. Обмотки желательно покрыть парафином и обмотать изоляционной лентой.
В каркас и втулку вставляют половинки магнитопровода и стягивают их (здесь пригодится старое крепление строчного трансформатора).
Трансформатор генератора допускается намотать и на магнитопроводе из трансформаторного железа Ш20, толщина набора 30 мм. В этом варианте делают общий каркас из плотного картона, гети-накса или стеклотекстолита. Сначала наматывают обмотки I и II (соответственно 20 витков ПЭВ-1 1,2 и 16 витков ПЭВ-1 0,5 — обе с отводом от середины) и покрывают их парафином. Кроме того, на них наматывают слой хорошего изолирующего материала, например, фторопластовой ленты толщиной 1 мм. Затем наматывают обмотку III — 7000. 8000 витков провода ПЭЛШО 0,1. Здесь тоже через каждые 800 витков промазывают обмотку парафином.
Оксидные конденсаторы — любой серии, резисторы — МЛТ. О вариантах высоковольтных конденсаторов и диодов можно прочитать в [1,2]. Диоды мостового выпрямителя могут быть заменены другими, рассчитанными на ток не менее 2 А, например, КД202. КД203. КД206, КД210, Д242-Д248 с любыми буквенными индексами. Кроме указанных на схеме, подойдут транзисторы КТ816 с любыми буквенными индексами, КТ818А-КТ818В и даже любые П216 (кроме П216Г). Для транзисторов необходимо изготовить из листового алюминия или дюралюминия толщиной 2-2,5 мм радиаторы площадью 60. 100 см 2 .
Puc.3
Возможный вариант монтажа устройства показан на рис. 3. Высоковольтные диоды Д1008 (1), конденсаторы КОБ (2), самодельный трансформатор (3) генератора и указанные на схеме транзисторы с радиаторами (4) смонтированы на изоляционной плате (но только не из органического стекла!) толщиной 2,5 мм, которая затем размещена в корпусе из изоляционного материала (органическое стекло, текстолит, пластмасса).
Особое внимание следует обратить на монтаж диодов и конденсаторов. Соединительные проводники между ними должны быть короткими, а пайка — ровной и гладкой. Острые края пайки и выступающие концы проводников тщательно зачищают надфилем для предотвращения возможности коронирования и появления запаха озона.
Выпрямитель с понижающим трансформатором собирают в виде отдельной конструкции, но вполне возможно размещение его деталей на общей с генератором плате. В этом варианте выключатель SA1 целесообразно установить вблизи сетевой розетки.
Проверку работы аэроионизатора начинают с выпрямителя. Вместо генератора к его выходу (параллельно конденсатору С1) подключают в качестве нагрузки резистор сопротивлением 8. 10 Ом мощностью 25 Вт (резистор ПЭВ или самодельный из толстого провода с высоким удельным сопротивлением). Включают вилку Х1 в сеть и подают напряжение через выключатель SA1 на трансформатор Т1. Измеряют постоянное напряжение на нагрузочном резисторе — оно должно быть не менее 10 В.
Далее подключают к выпрямителю генератор. Если он собран правильно и детали исправны, раздастся тонкий писк высоковольтного трансформатора. В противном случае нужно поменять местами крайние выводы обмотки I или II, а возможно, еще и подобрать резистор R1. При появлении резкого писка или щелчков пробоя следует снизить напряжение питания генератора — подпаять выпрямитель к одному из отводов трансформатора с меньшим напряжением.
Убеждаются в отсутствии коронирования, для чего включают установку в темноте, присматриваются к высоковольтной части. Если на выводах деталей появляются фиолетовые огоньки — это признак коронирования. Вскоре почувствуется запах озона. Установку выключают, осматривают места паек, при необходимости зачищают острые концы и покрывают коронирующие выводы расплавленным парафином.
Заключительный этап — контроль высокого напряжения по методике, изложенной в [1].
После этого генератор с умножителем устанавливают вблизи люстры и подсоединяют выходной провод умножителя (левый по схеме вывод резистора R2) к люстре. Заземляющий провод (от нижнего вывода обмотки III трансформатора Т2) соединяют с трубой водопровода или отопления. Если выпрямитель с трансформатором смонтированы в металлическом корпусе, его также заземляют. Схема еще одного варианта блока питания люстры приведена на рис. 4. По принципу действия он мало отличается от описанного в [1].
Puc.4
Сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1 и подается на зарядную цепочку R1C2. Как только напряжение на конденсаторе С2 достигает напряжения зажигания тиратрона VL1, он вспыхивает. Конденсатор разряжается через первичную обмотку трансформатора Т1, тиратрон гаснет, конденсатор вновь начинает заряжаться и т.д.
Выделяющиеся на вторичной обмотке импульсы высокого напряжения поступают на известный уже умножитель напряжения (он состоит в данном варианте из восьми каскадов), а с его выхода — на люстру.
Выпрямительный диод — любой, рассчитанный на обратное напряжение не менее 600 В и ток не менее 30 мА. Конденсатор С1 — оксидный, С2 — бумажный на указанное на схеме номинальное напряжение. Резистор R1 допустимо составить из трех параллельно соединенных сопротивлением по 47 кОм. Трансформатор Т1 — автомобильная катушка зажигания. Вместо тиратрона можно включить один или несколько динисторов серии КН102 — подбирая общее напряжение их включения, нетрудно регулировать высокое напряжение, поступающее на люстру.
- Иванов Б. «Люстра Чижевского» — своими руками. — Радио, 1997, № 1, с. 36, 37.
- Бирюков С. «Люстра Чижевского» — своими руками. — Радио, 1997, № 2, с. 34, 35.
Источник