Ионофон своими руками схема
Ионофон на ГУ-50. Версия 2.0
Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 22.12.2016
Создано при помощи КотоРед.
Добрый день, уважаемые радиолюбители. Сегодня я хотел бы продолжить небольшой цикл статей, посвящённых ионофонам в ответ на многочисленные просьбы и вопросы, пришедшие после публикации предыдущих (1, 2, 3, 4 ) статей по данной тематике.
Предлагаемый сегодня вариант ионофона является, по сути, умощнённой версией ионофона, описанной в статье «2 варианта Ионофона (К1156ЕУ2+ГУ-50)», поэтому подробно рассматривать его устройство не будем. Я долго думал браться ли за написание данной статьи т.к. предполагаю, что после публикации в мою сторону в очередной раз полетит груда камней или тапок. Но тем не менее, именно этот вариант ионофона и модулирующего усилителя стали основой моей выпускной квалификационной работы по теме «Звуковоспроизводящее устройство (Ионофон)». Устройство было собрано давольно-таки давно, но статья с описанием появилась относительно недавно. Итак, начнём!
Схема электрическая принципиальная сконструированного ионофона показана на схеме ниже.
Основу данного ионофона составляет классический LC автогенератор с индуктивной обратной связью, выполненный на паре радиоламп Ла1, Ла2 включённых параллельно для повышения выходной мощности [1].
Рабочая частота данного генератора задаётся номиналами элементов колебательного контура С7, C8 и L1 и при указанных на схеме номиналах составляет 1,1-1,2 мегагерца. Резистор R11 и конденсатор C9 задают режим работы автогенератора по постоянному току. Через обмотку L2 осуществляется ПОС (положительная обратная связь) с необходимым коэффициентом обратной связи, необходимая для возникновения в генераторе автоколебаний. Обмотка L3 – выходная обмотка, с неё снимается выходное высокое напряжение.
Резисторы R7-R10 предназначены для выравнивания режима работы ламп автогенератора из-за различия их характеристик.
Питание генератора осуществляется со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 через утроитель напряжения.
Рассмотрим работу самого ионофона кратко. При включении выключателя S1, напряжение поступает на силовой трансформатор Tr1. Его вторичная обмотка (III) питает накалы ламп автогенератора Ла1, Ла2. Начинается прогрев ламп автогенератора.
Далее, после прогрева ламп в течении 2-3 минут, включается выключатель S2. При включении выключателя S2, напряжение со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 поступает через утроитель на анод ламп Ла1, Ла2 автогенератора. В генераторе возникают автоколебания заданной частоты.
Для повышения рабочего напряжения, конденсаторы С1-С2, С3-С4, С5-С6 и диоды VD1-VD2, VD3-VD4, VD5-VD6 утроителя включены последовательно по 2 штуки. Резисторы R1-R6 служат для разряда конденсаторов при выключении питания. Их присутствие не является обязательным, но если их не установить, то высокое напряжение может сохраняться на выводах конденсаторов длительное время, что может стать причиной поражения электрическим током, травм и в худшем случае гибели. Поэтому лучше не подвергать себя излишней опасности и не рисковать. Таким образом, после подачи питания между электродами вторичной высоковольтной обмотки L3 можно зажечь дугу.
В качестве модулирующего усилителя в данной конструкции был использован усилитель, описанный в статье «История одного усилителя» в режиме модуляции. Тут следует отметить небольшую тонкость, а именно: перед тем как будет включён выключатель S2 ионофона вход модуляции ионофона должен быть подключён к выходу модуляции усилителя. Только после этого можно включать выключатель S2 и подавать модуляцию с усилителя! Будьте осторожны, соблюдайте технику безопасности при работе с высоким напряжением!
После этого остаётся только подать аудиосигнал на вход усилителя, где он усилившись поступит на 2-е сетки лампы Ла1, Ла2 автогенератора осуществляя модуляцию.
Настройка автогенератора ионофона очень проста. Если при подаче напряжения на анод лампы автогенератора, выключателем S2, на выходе нет высокого напряжения, то следует поменять концы обмотки L1 или L2 местами. Так же следует проверить в каком из двух положений катушки L3 (началом вверх или вниз) напряжение на выходе выше. У меня получилось началом вниз. На этом настройку можно считать оконченной. Правильно собранный и настроенный ионофон начинает работать сразу.
Все использованные детали указаны на схеме. Остановимся только на некоторых подробностях: Трансформатор Tr1 — любой с номинальным напряжением первичной обмотки (I) 220 Вольт, напряжением вторичной обмотки (II) – 230-250 Вольт и током 0,3-0,5 Ампера, напряжением вторичной обмотки (III) 12 Вольт и током 2-3 Ампера.
Контур L1 наматывается проводом ПЭЛ 1.5 виток к витку на каркасе диаметром 30 мм, длиной 20-25 см и содержит 20 витков, а контур L2 тем же проводом, на той же оправке, но содержит 40 витков. Контура должны быть расположены не далее 2 см друг от друга.
После намотки катушки L1, L2 покрываются 2-3 слоями ФУМ ленты так, что бы не было продавливания ленты витками катушек. В противном случае следует покрыть катушку дополнительными слоями ФУМ-ленты до устранения продавливания. Далее катушки плотно покрываются 1-2 слоями скотча для фиксации ФУМ-ленты и витков катушки. Крайние витки катушек и выводы фиксируются на оправке ниткой. На этом изготовление контурных катушек L1, L2 можно считать законченной.
Контур L3 наматывается проводом ПЭЛ 0.24-0.27 на оправке диаметром 5 см длиной 20-25 см до заполнения виток к витку. Концы обмотки L3 так же фиксируются нитками. Для повышения механической прочности катушку можно пропитать или покрыть 1 слоем нитролака. На этом изготовление высоковольтной катушки можно считать законченным.
В законченной конструкции контурные катушки L1, L2 помещаются внутрь высоковольтной обмотки L3.
Провода контуров L1, L2 выводятся внутри трубки-оправки.
Конденсаторы утроителя должны быть на напряжение не менее 400 В.
В качестве выключателей S1, S2 подойдут любые тумблеры на рабочее напряжение не менее 400 вольт, и ток 3А, но лучше использовать АЗ (автоматы защиты, автоматический выключатель) на ток 4-6 Ампер.
Основным отличием данного ионофона от предыдущей его версии является устройство самого излучателя, показанное на схеме далее.
В отличие от классических способов построения разрядника (в виде рупора с коронирующим электродом в центре [2]), коронирующий электрод вынесен наружу, а второй электрод покрыт слоем высокозернистой керамики. Благодаря данной компоновке разрядника повышается простота его настройки и обслуживания. Применение в качестве покрытия высокозернистой керамики позволяет получить дуговой разряд с расщеплением дуги на множество мелких составляющих, что эффективно уменьшает диаметр каждой составляющей части. Уменьшение диаметра составных частей влечёт за собой ещё большее уменьшение переходных искажений, вызванных большим объёмом ионизированного канала (облака), расширению полосы пропускания и динамического диапазона разрядника. КПД разрядника при этом так же возрастает т.к. требуется меньшая суммарная мощность для модуляции разряда подобного типа.
Величина нагрузки, вносимая в цепи формирования высокочастотного высоковольтного напряжения (высоковольтный контур L3) определяется расстоянием между коронирующим электродом и плоскостью керамики, покрывающей второй электрод, а так же толщиной нанесённого слоя керамики т.к. ток в цепи будет ограничен емкостным током конденсатора, образованного коронирующим электродом с одной стороны, и вторым электродом с другой т.е. излучатель теперь не работает в режима короткого замыкания. Роль диэлектрика конденсатора в этом случае выполняет слой высокозернистой керамики. Оптимальное согласование (настройка) достигается подбором расстояния между электродами, что не представляет сложности при данной компоновке разрядника. Собственно подбором расстояния между электродами настройка данного излучателя и заканчивается.
В качестве упрощённого варианта построения излучателя данного типа были использованы 2 резистора мощностью 25 Вт, сопротивлением 1 Ом. Их взаимное расположение соответствует расположению, показанному на схеме 2.
В подборке фото ниже показана работа излучателя данного ионофона при проведении испытаний, а так же работа высоковольтного генератора при проверки напряжения на выходе.
В подборке видео ниже представлена работа данного ионофона во время провдения испытаний на различных музыкальных композициях.
На этом на сегодня всё, с уважением, Sobiratel_sxem.
Список использованной литературы:
1. Электровакуумные приборы, Бройде А.М., Госэнергоиздат, 1956 год, страница 317.
2. Плоткин Е., Каратеев Б., Прютц В. Звуковоспроизводящий агрегат с ионофоном // Радио, 1959, № 12, С.18-22.
Источник
Как собрать дома «поющую дугу» или по научному ионофон
В данном руководстве вы узнаете, как своими руками собрать одно очень увлекательное приспособление. Ионофон, или как ее в народе называют «поющая дуга». Несмотря на то что, многим данное название ни о чем не скажет, все же подобные игрушки невероятно популярны в среде начинающих радиолюбителей.
Мы все уже давно привыкшие, что звук с различных устройств воспроизводится благодаря стандартным динамикам. Но ионофон способен воспроизвести этот, же самый сигнал, за счет специального ионизированного потока.
В действительности в устройстве молодой радиолюбитель не увидит ничего сложного, ведь вся схема сделана из:
- Генератора. Он представлен микросхемой NE555;
- Силовой части, которая является мощным N-канальным полевым транзистором IRFZ44;
- Высоковольтного трансформатора состоящего из строчной развертки старого советского телевизора Tr1
Разберем подробнее данную конструкцию. Микросхема NE555 является генератором прямоугольных импульсов с возможностью модуляции аудио. С помощью строчного резистора, который находится на плате, можно настраивать частоту в пределах от шести до 48-ми кГц.
Сам звуковой сигнал должен подаваться с помощью разделительного конденсатора на пятый вывод схемы. За счет этого можно контролировать продолжительностью импульсов. А полевой транзистор, нагружает выход микросхемы 555 и раскачивает мощный высоковольтный трансформатор. Он должен располагаться сверху на радиаторе. Для этой конструкции можно использовать полевики с силой тока от 20-ти ампер и с расчетным напряжением, превышающим 40 вольт. Но лучше воспользоваться транзисторами на 100V.
Что касается строчного трансформатора, то в нашем варианте используется ТВС110ПЦ15
Для начала свободная часть сердечника обматывается 12-ть раз заизолированным проводом в 1мм. Размер проводов в диаметре должен быть от 0,5-ти до двух мм.
Далее необходимо найти выход прочной обмотки с высоковольтного трансформатора. В большинстве случаев это бывает обмотка с наивысшим сопротивлением. Для того, чтобы ее отыскать можно воспользоваться мультиметром. Либо изучить данную схему:
Если у вас строчный трансформатор такой же, как тот, что на рисунке один из выводов высоковольтной обмотки расположен на катушке, второй снизу. Найти его достаточно просто, так как к нему подсоединен изолированный провод.
Следующим шагом подсоединяем два заизолированных провода к контактам обмотки. Каждый из них должен быть не менее 15-20 см в длину.
Далее необходимо собрать плату и подключить трансформатор.
Для энергопитания можно использовать блок на 5V и 2А. Для наиболее оптимальной работы устройства необходим источник энергии с напряжением 10-12V и с силой тока от 2А.
Сигнал может подаваться любым воспроизводящим звук устройством (например телефоном). Причем используется стандартный разъём на 3,5мм как для обыкновенных колонок или наушников.
Все, любуемся результатом.
Дуга способна не только звучать, но и менять свою форму при низких частотах.
В конце хотелось бы заострить внимание на том, что при любых экспериментах не стоит забывать о простейших правилах техники безопасности.
ПРИКРЕПЛЕННЫЕ ФАЙЛЫ – СКАЧАТЬИсточник
Ионофон или поющая дуга из строчного трансформатора
Приветствую, радиолюбители-самоделкины, а также все любители красивых высоковольтных разрядов!
Неотъемлемой частью любого кинескопного телевизора или монитора является высоковольтный трансформатор, служащий в схеме телевизора для создания высокого анодного напряжения для кинескопа. Строчные трансформаторы бывают двух видов — ТДКС и ТВС. Первые расшифровываются как трансформаторы диодно-конденсаторные строчные, они имеют в своём составе встроенный умножитель, а потому имеют на выходе большее напряжение, чем ТВС. ТВС же, в свою очередь, расшифровывается как трансформатор высоковольтный строчный, конструктивно он представляет собой ферритовый сердечник, на котором расположена высоковольтная обмотка, а также одна или несколько первичных. Напряжение на выходе такого трансформатора переменное, в отличие от ТДКС, который автоматически выпрямляет высокое напряжение на выходе за счёт встроенного умножителя. И те и другие трансформаторы представляют довольно большой интерес для всех любителей пускать высоковольтные дуги. Однако рано или поздно обычное пускание плазменных дуг надоедает, и хочется какого-то разнообразия. Здесь самое время вспомнить про ионофон — устройство, которое модулирует плазменную дугу аудиосигналом. Таким образом, с помощью ионофона можно воспроизводить, например, музыку с помощью. самой плазменной дуги. В некоторых литературных источниках такие устройства называются плазменными громкоговорителями. Конечно, громкость такого «громкоговорителя» будет совсем небольшой, но зато, в отличие от воспроизведения музыки на привычных динамиков, здесь нет никаких искажений, вызванных механическим перемещением диффузора — ионофон вообще не содержит каких-либо подвижных элементов. Одним словом, такое устройство стоит собрать как минимум для того, чтобы убедится, что это действительно работает. Наглядная схема для сборки представлена ниже.
В левой части схемы можно увидеть два разъёма, красный — плюс питания, чёрный — минус питания, напряжение должно составлять 12В. Схема в процессе работы будет потреблять довольно значительный ток, вплоть до 1-2А, а потому нужно выбрать источник питания с запасом по мощности, например, на 30-50Вт. На схеме также можно увидеть единственную микросхему — таймер NE555, которая служит для генерации прямоугольных импульсов заданной частоты. Эти микросхемы продаются в любом магазине радиодеталей и стоят в районе 10-30 рублей. В верхней левой части схемы можно увидеть радиатор, на котором закреплён мощный полевой транзистор — это важный элемент схемы, ведь именно он будет непосредственно управлять работой строчного трансформатора. Здесь можно использовать любые полевые транзисторы с током как минимум 5-7А и напряжением 100В, например, прекрасно подойдут IRF740, IRF630, IRFZ44, IRF3808 и другие аналогичные. Выводы транзистора обозначены как » G, D, S» что означает затвор, сток, исток соответственно. При подключении транзистора важно соблюдать цоколёвку, иначе схема не заработает. Транзистор нарисован на схеме на радиаторе не с проста — в процессе работы он будет довольно значительно разогреваться, а потому его необходимо разместить на радиаторе при первом же включении схемы. Радиатор не должен быть слишком маленьким, иначе он не справится с отводом тепла. В процессе работы допускается нагрев транзистора до 40-50°C, это безопасно. Между 7 и 8 выводами микросхемы можно увидеть подключенный подстроечный резистор, он нужен для настройки ионофона на максимальную эффективность, то есть максимальную длину высоковольтной дуги. Здесь можно применить любой подстроечный резистор или потенциометр сопротивлением 10 кОм, при этом одна из крайних его ножек соединяется со средней. Также на схеме можно увидеть два резистора, на 50 Ом и 1 кОм, от последнего зависит частота работы схемы, а потому важно соблюдать номинал. Резистор 50 Ом может варьироваться в пределах 10-100 Ом. Оранжевые конденсаторы на схеме — любые керамические или плёночные. При этом конденсатор, обозначенный как 103 имеет ёмкость 10 нФ, а 104 — 100 нФ, важно не перепутать. В правой нижней части схемы показан вход для аудиосигнала, то есть музыки. К схеме для воспроизведения можно подключать плеер, компьютер или телефон, при этом громкость будет регулироваться с самого источника звука, в целях упрощения схемы ионофон не содержит собственного регулятора громкости.
Самая интересная часть конструкции — строчный трансформатор. Для этой схемы не подойдут трансформаторы ТДКС, так как их умножитель не позволит воспроизводить звук. Подойдут только ТВС, например ТВС-110ПЦ15 или другие подобные. Отличить по внешнему виду ТДКС и ТВС не составляет труда. Перед установкой ТВС на схему его нужно подготовить — удалить штатные первичные обмотки, их может быть несколько. Должен остаться лишь голый ферритовый сердечник на месте первичной обмотки, а вот высоковольтную вторичную наоборот нужно постараться не повредить. После этой процедуры на место родной первичной обмотки наматываем свою — она должна содержать 10-15 витков медного провода диаметров около 1 мм. Можно использовать как провод в изоляции, так и медный эмалированный провод. Важной намотать катушку аккуратно, чтобы витки не расходились в стороны, а плотно прилегали к сердечнику — это обеспечит максимальную эффективность. При необходимости обмотку можно зафиксировать термоклеем. К двум выводам новой самодельной обмотки подключается плёночный конденсатор на напряжение как минимум 100В, подойдут конденсаторы типа К73-17, ёмкость должна быть равна 330 нФ. Вместе с конденсатором обмотка подключается к схеме. Один вывод — к плюсу питания, второй — к стоку транзистора. Со штатной высоковольтной обмотки трансформатора снимается дуга, для зажигания и поддержания дуги нужно сделать разрядник — два электрода из толстой проволоки, расположенные на расстоянии 5-10 мм друг от друга. В процессе горения дуги эти два электрода будут сильно нагреваться, поэтому они должны быть тщательно очищены от лака или изоляции.
Всю схему можно собрать навесным монтажом, тем более, что на схеме в начале статьи наглядно показаны все соединения. При сборке схемы таким способом желательно соединять все компоненты как можно более компактно, не используя длинные отрезки проводов — это обеспечит стабильный запуск и работы схемы. Но также можно и изготовить плату, например, методом ЛУТ. Файл печатной платы для открытия в программе Sprint-Layout выложен в конце статьи.
Полевой транзистор можно установить на плату, не забыв прикрутить к нему радиатор, либо вывести с платы на проводах, как показано на фото выше. Также к плате подключается питание 12В двумя проводами и сам трансформатор — ещё два провода. Плёночный конденсатор можно расположить непосредственно около трансформатора, на выводах первичной обмотки. При размещении всех элементов конструкции важно следить за тем, чтобы высоковольтная обмотка трансформатора была подальше отнесена от остальных частей схемы — ведь попадание высоковольтной дуги, например, на микросхему непременно приведёт к выходу её из строя.
Несмотря на то, что высоковольтная обмотка ТВС не обладает достаточной мощностью, чтобы причинить вред человеку, пальцы совать в дугу категорически нельзя — это приведёт к моментальному ожогу, ведь температура плазменной дуги примерно равна температуре пламени. Желательно при касании высоковольтных проводов вторичной обмотки пользоваться пассатижами с диэлектрической ручкой. На картинке ниже можно увидеть собранный разрядник — он представляет собой изогнутую буквой «П» медную проволоку с разрывом по середине. Вся конструкция размещается на небольшой деревянной подставке.
Несколько слов о первом включении и настройке. При первом включении нужно контролировать нагрев полевого транзистора — если он нагревается быстро и слишком сильно даже на радиаторе, значит, где-то в схеме есть ошибка. Узнать о работоспособности схемы можно по характерному шелесту высокого напряжения, который будет исходить от трансформатора. При сближении высоковольтных выводов вторичной обмотки загорится дуга, которую можно будет «растянуть» на некоторое расстояние. Подключать источник аудиосигнала желательно только после того, как схема будет налажена. Также при это нужно следить за тем, чтобы выводы вторичной обмотки были подальше отнесены от аудиокабеля, ведь попадание высокого напряжения гарантированно выведет из строя любой телефон, компьютер или плеер. Единственная наладка схемы заключается в подстройке частоты работы — вращением подстроечного резистора нужно добиться максимальной длины дуги, производить эту настройку нужно лишь один раз после сборки схемы.
На картинке выше показаны импульсы, которые генерирует микросхема NE555, в данному случае они имеют частоту около 20 кГц. Если получится так, что частота будет лежать в слышимом диапазоне (меньше 20 кГц), то возможен лёгкий свист, исходящий от трансформатора — это нормально.
Собрав такую конструкцию можно запросто удивить друзей — ведь им будет очень трудно поверить, что звук воспроизводит всего лишь горящая плазменная дуга. Кроме того, данную конструкцию можно использовать как весьма антуражную зажигалку, ведь температуры дуги достаточно, чтобы поджечь бумагу или другие материалы. Удачной сборки!
Источник