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 люстры Чижевского
Конструкторам люстры Чижевского, начинающим изобретателям вечных двигателей и просто любителям пофитонить.
Блок питания изготовлен и собран в трех корпусах:
- умножитель напряжения с ТВС-110ПЦ15;
- питание +300В с реле времени; +24В питание цепей управления;
- преобразователь DC/AC с регулируемой частотой и скважностью.
1) Высоковольтная часть
По схеме обычного умножителя напряжения. Применяются советские диоды 2Ц110Г и конденсаторы 10nF 6,3kV.
На выходе умножителя — резистор на пару МОм.
Конструктивно хорошо получается собрать в пятидесятке водопроводной трубе.
(рисунок из интернета)
Первичку ТВС подключаем к 9 и 12 ноге.
ТВС залезает в переходник 50/75.
ВВ выход ТВС к умножителю подключил на крокодилах для легкой разборки.
2) Питание
J1 — входная колодка питания 220V;
J4, J7 — первичка трансформатора;
J8-J9, J2-J3 — вторички трансформатора. Для получения питания +24V (управляющее напряжение) и +5V (питание контроллера).
J6 — питание кулера.
J17 — колодка выходных напряжений.
R1 — предохранитель
3) Преобразователь напряжения
Самой жизнеспособной оказалась схема на GDT (gate drive transformator). Перепалил кучу драйверов, оптронов, пул/пушей. На килогерцовых частотах и помехах от высокого напряжения не выдерживают p-n переходы.
Статей об управлении затворами полевиков много. Из личного опыта скажу так:
- запирать нужно отрицательным напряжением;
- следить за фронтами;
- не городить огород деталей вокруг затвора;
- дорожек в затворе, как можно меньше, без острых углов;
- низкоомное управление затворами.
- не жалеть, детали выбирать с удвоенным запасом по мощности.
Управление собрано на SG3525A, похожа на TL494, но лучше по мощности. Два переменных резистора для регулировки частоты и скважности. Выход идет на два полумоста, которые качают первички двух GDT (J14-J15, J12-J13). Вторички управляют затворами уже силовых IGBT.
GDT мотается тремя парами проводов (у меня МГТФ, первоначально были от UTP витые пары). Все в одну сторону. У первички пара соединена параллельно, у вторичек — последовательно. Для удвоения напряжения.
В заключении
Хочу отметить важность правильного монтажа, теплоотвода на радиаторы и обдува. Не экономьте на мощности трансформаторов и емкости конденсаторов.
Кто боится подключать ТВС к высокому напряжению, схема позволяет преобразовывать любое поданное постоянное напряжение. Для начала можно попробовать вместо 300V подать от аккумуляторов 24V.
ЛУТ. Передавить утюгом плату под корпус АТХ по началу вызвало определенные трудности, потом приспособился. В последнее время перешел на ламинаторную машинку и специальную бумагу (как второй слой от наклеек). Получается намного проще и красивее.
Да прибудет с Вами сила и заземлите холодный конец.
Источник
Блоки питания для «люстры Чижевского»
Александр Леонидович Чижевский (1897-1964) разработал настолько совершенную конструкцию электроэффлювиальной «люстры», что нет необходимости в её модернизации. А вот громоздкие и тяжёлые блоки питания высокого напряжения первых «люстр» были весьма далеки от идеала. По мере появления новых электронных компонентов снижаются габариты и масса блоков питания. В предлагаемой подборке рассказано о двух таких блоках питания.
Автор доработал блок питания, сконструированный Б. С. Ивановым и вначале описанный в его книге [1] в 1975 г., а затем — в журнале «Радио» [2]. Цели доработки — повышение надёжности блока, введение индикатора высокого напряжения, применение менее габаритных деталей. Отмечено, что на резисторе R2 (см. схему на рис. 2 в [2]) рассеивается мощность больше номинальной (2 Вт), что снижает надёжность блока.
Схема доработанного блока показана на рис. 1. Упомянутый выше резистор R2 заменён двумя последовательно соединёнными R1 и R2 сопротивлением по 10 кОм и мощностью 2 Вт. Диоды Д205 и Д203 — КД105Г (VD1 и VD2) меньших размеров. Трансформатор ТВС-110Л6 от лампового телевизора также заменён малогабаритным ТВС-90П4 (Т1) от полупроводникового телевизора. Его обмотки I и II включены так же, как в исходном блоке питания. Импульсное напряжение с обмотки II подаётся на выпрямитель с умножением напряжения, в который входят высоковольтный конденсатор C2 и умножитель U1, переделанный на выходное напряжение минусовой полярности по методике, описанной в статье [3]. В разрыв цепи общего провода умножителя включён резистор R4, который, по мнению автора, повышает надёжность запуска этого узла, когда все его конденсаторы разряжены. Высокое напряжение минусовой полярности через токоограничивающий резистор R6 подаётся на «люстру Чижевского».
Особенность трансформатора ТВС-90П4 — наличие дополнительной вторичной обмотки III. Она использована для питания светодиода HL1 — индикатора наличия высокого напряжения. Для этой цели ток в цепи обмотки, ограниченный резистором R5, выпрямляется диодным мостом VD3-VD6 и подаётся на светодиод HL1. Конденсатор C3 сглаживает импульсы напряжения на светодиоде и соответственно тока через него. Светящийся индикатор HL1 свидетельствует о наличии импульсного напряжения на вторичных обмотках трансформатора Т1 и высокого напряжения на выходе блока питания, разумеется, при исправном умножителе напряжения. Желаемую яркость свечения индикатора HL1 устанавливают подбором резистора R5. Такая индикация высокого выходного напряжения очень удобна и совершенно безопасна по сравнению с другими способами, описанными в статье [2]: с помощью ваты, искрового разрядника или приближения руки к иглам «люстры» на расстояние 7. 10 см.
В блоке питания применены резисторы R1, R2, R4 — МЛТ-2; R3 — ПЭВ-10; R5 — МЛТ-0,125; R6 — КЭВ-2. Конденсаторы C1 — К73-17, C2 — К73-14, C3 — импортный оксидный малогабаритный. Блок питания помещён в корпус из прозрачного полистирола. Его внешний вид со снятой крышкой корпуса показан на рис. 2.
После отключения блока питания от сети конденсаторы умножителя напряжения долго остаются заряженными, в результате чего на иглах «люстры» сохраняется высокое напряжение. Для разрядки этих конденсаторов автор применяет разрядник, схема которого показана на рис. 3. Он содержит два последовательно соединённых резистора R1 и R2 из серии КЭВ суммарным сопротивлением около 1 ГОм. Внешний вид разрядника показан на рис. 4. Резисторы размещены в трубке из органического стекла длиной 17 см и с толщиной стенок 4 мм. Минусовый электрод — медная пластина длиной 27 мм, шириной 6 мм и толщиной 0,5 мм. Допустимо использовать отрезок жала паяльника длиной около 3 см. Плюсовой электрод — зажим «крокодил», соединённый с левым по схеме выводом резистора R1 гибким многожильным проводом МГШВ длиной около метра. Для разрядки конденсаторов умножителя напряжения достаточно прикоснуться на 5. 7 с минусовым электродом разрядника к иглам «люстры» или выходу блока питания. При этом плюсовой электрод разрядника должен быть соединён с общим проводом блока питания.
В случае необходимости разрядник может быть легко переделан в кило-вольтметр. Для этого в разрыв гибкого провода на расстоянии 20.30 см от плюсового электрода включают любой микроамперметр постоянного тока с пределом измерения 50 мкА. Так как суммарное сопротивление резисторов R1 и R2 близко к 1 ГОм, значение тока, показанное микроамперметром, будет примерно равно значению напряжения в киловольтах.
Автор: А. Просянов, Шауляй
Автор рассмотрел работу того же блока питания конструкции Б. С. Иванова [1, 2] и пришёл к выводу, что недостаток устройства — наличие мощного тепловыделяющего резистора R1 (см. схему на рис. 2 в [2]). Другой недостаток — наличие диода VD2 в цепи контура, образованного конденсатором С1 и обмоткой I трансформатора Т1. Любой «лишний» элемент снижает добротность контура.
В блоках питания, описанных в статьях [4, 5], встречно-параллельно трини-стору подключён диод, что позволяет отказаться от мощного резистора. В статье [5] диод VD2 выведен из контура. Но, по мнению автора, тринистор не очень хорошо подходит для коммутации колебательного контура.
При разработке блока питания была поставлена задача заменить тринистор более современным элементом — мощным высоковольтным ключевым полевым транзистором (во время разработки блока питания [1]таких транзисторов ещё не было. — Прим. ред.). Схема блока питания показана на рис. 5.
Устройство работает так. Когда на верхнем по схеме сетевом проводе по отношению к нижнему (общему проводу) действует полуволна сетевого напряжения плюсовой полярности, через диод VD5 и первичную обмотку (I) трансформатора Т1 заряжается конденсатор С3. Через диод VD2 — конденсатор С2 до напряжения, ограниченного стабилитроном VD1. Это напряжение используется для питания фототранзистора оптрона U1.1 и микросхемы DA1. Одновременно через диод VD3, на котором падает напряжение 0,7 В, проходит ток, ограниченный резисторами R4 и R5. При этом стабилитрон VD4 закрыт, через излучающий диод оптрона U1.1 ток не идёт, поэтому фототранзистор оптрона закрыт. Интегральный таймер DA1 включён как инвертор, имеющий характеристику переключения с гистерезисом. На выводах 2 и 6 микросхемы DA1 присутствует высокий уровень. На его выходе (выводе 3) и соответственно на затворе транзистора VT1 будет низкий уровень, поэтому транзистор VT1 закрыт. Вывод 7 таймера — выход с открытым коллектором — соединён с затвором транзистора VT1, что обеспечивает быструю разрядку ёмкости затвора и форсированное закрывание этого транзистора.
Когда напряжение сети меняет полярность, диодVD3 закрывается. Стабилитрон VD4 будет закрыт до тех пор, пока напряжение сети не возрастёт до 9,6 В (сумма напряжения стабилизации стабилитрона VD4 (8 В) и падения напряжения на открытом излучающем диоде оптрона (около 1,6 В)). Это время паузы для завершения переходных процессов. По её окончании стабилитрон VD4 открывается, включается излучающий диод оптрона, открывается фототранзистор оптрона. Напряжение на выводах 2 и 6 микросхемы DA1 падает до низкого уровня, высокий уровень напряжения на выходе (вывод 3) открывает полевой транзистор VT1. Открытый канал транзистора VT1 проводит ток при любой полярности напряжения и, в отличие от тринистора, не закрывается при прекращении тока через него, поэтому происходит колебательный процесс разрядки конденсатора С3 на первичную обмотку трансформатора Т1. Внутренний диод полевого транзистора не мешает этому режиму, так как открытый канал его шунтирует. В результате этого стало возможным значительно уменьшить сопротивление токоограничива-ющего резистора R2 и ёмкость конденсатора С3. На вторичной обмотке транс-форматораТ1 также возникают затухающие колебания, поступающие на умножитель напряжения, собранный на диодах VD6-VD11 и конденсаторах С4-С9. Постоянное напряжение с выхода умножителя через токоограничивающие резисторы R8 и R9 подают на «люстру».
В блоке питания применены конденсаторы С1 — К73-17,С2 -К50-35,С3 — К78-2 (автор применил три параллельно соединённых конденсатора суммарной ёмкостью 0,2 мкФ), С4-С9 могут быть из серий К73-13 или КВИ-3, Т1 — трансформатор строчной развёртки ТВС-110Л6 от чёрно-белого телевизора. Хорошие результаты получаются при использовании строчных трансформаторов ТВС-110ПЦ15 и ТВС-110ПЦ16 от цветных телевизоров. Можно использовать умножитель напряже-нияУН9/27-1,3, переделанный на выходное напряжение минусовой полярности, как описано в статьях [3, 5].
Большинство деталей смонтированы на печатной плате из фольгиро-ванного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертёж платы со стороны печатных проводников показан на рис. 6. Детали установлены на другой стороне платы. Там же установлены две перемычки: одна соединяет выводы 4 и 8 микросхемы DA1, другая — её вывод 7 с затвором транзистора VT1. На корпусе этого транзистора закреплён тепло-отвод — алюминиевая пластина толщиной 1 мм и площадью около 10 см2. Внешний вид платы с деталями показан на рис. 7.
При правильном монтаже блок питания не требует налаживания. Регулировать значение высокого напряжения на выходе можно подбором конденсатора С3. При налаживании и эксплуатации должны соблюдаться меры безопасности. При всякой перепайке деталей или проводов надо обязательно отключить устройство от сети и соединить выход высокого напряжения с общим проводом (для этого весьма удобен описанный выше разрядник).
1. Иванов Б. С. Электроника в самоделках. — М.: ДОСААФ, 1975 (2-е изд. ДОСААФ, 1981).
2. Иванов Б. «Люстра Чижевского» — своими руками. — Радио, 1997, № 1, с. 36, 37.
3. Алексеев А. «Горный воздух» на основе строчной развёртки. — Радио, 2008, № 10, с. 35, 36.
4. Бирюков С. «Люстра Чижевского» — своими руками. — Радио, 1997, № 2, с. 34, 35.
5. Мороз К. Усовершенствованный блок питания для «люстры Чижевского». — Радио, 2009, № 1, с. 30
Автор: В. Калашник из Воронежа
Мнения читателей
Юрий, вы неправильно себе представляете работу этого устройства. На остриях нет никакого высокочастотного колебания. Есть высоковольтное напряжение, и с иглы утекают именно негативно заряженные ионы
Юрий / 13.09.2018 — 09:42
Давно изучаю проблему ионизации воздуха и его благотворно влияния на здоровье. Но до сих пор не видел ни одного устройства, в том числе и люстра Чижевского, которое бы производила избыток отрицательных ионов, который наблюдают в естественных условиях в горах или на побережье когда волна разбивается о камни. Что происходит на острие люстры? Создаются высокочастотные переменные колебания электрического поля , которое разбивается молекулы воздуха на положительные и такое же число отрицательных ионов (закон сохранения заряда) и ни какого избытка желательных отрицательных.А в результате мы получаем ряд не желательных дополнительных ионов озона и других неприятностей.Наиболее приближенным к естественным природным условиям находится генератор с распылением воды Микулина, в котором используется баллоэффект. Однако и у него не учтено было то , что избыток заряда получается за счет контакта с землей, как источник дополнительных электронов.Есть предложение заземлить общий электрод.
Сергей / 27.05.2014 — 02:53
Первый преобразователь для аэроионизатора собрал еще, бог дай памяти, в 1966-м , еще на лампе 6П13С. Сколько еще даже не вспомнить. Отличная вещь,по крайней мере не вредная — это точно! Почему-то предпочитал транзисторные варианты схем. Почему транзисторных? Часто требовалось включить аэроионизатор в помещении где проблемы с сетью 220 в. Но вариант на тиристоре конечно немного проще. Много зависит от грамотного изготовления самого игольчатого излучателя аэроионов. Сейчас нет времени, потом (если не забуду это сделать) оставлю в комментарии описание одного из своих вариантов исполнения излучателя аэроионов.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Источник