Схема Ионофона – поющей дуги. Высокое напряжение и не только Поющая дуга

Очередной интересный ознакомительный проект, связанный с высоким напряжением. Поэтому устраивайтесь поудобнее. В ходе ролика канала Aka Kasyan соберем одну очень познавательную конструкцию – “Ионофон”, или поющую другу. Возможно, многим это название ни о чем не говорит, но такие игрушки довольно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево можно купить в этом китайском магазине .
Мы привыкли к тому то что звук должен воспроизводиться с громкоговорителя или динамика. Ионофон же позволит воспроизводить тот же звук, используя ионизированный поток или же высоковольтную дугу.
И прямо сейчас вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.

На самом деле конструкция такой интересной игрушки довольно проста. Состоит из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального полевого транзистора и высоковольтного трансформатора от строчной развертки советского телевизора.

Начнем с генератора. Микросхема NE55 работает в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц с помощью подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы или вывод контроля через разделительный конденсатор. Позволяет это управлять длительностью выходных импульсов. Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.

Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Желательно взять полевики на 100 вольт. Использовать можно доступные IRFZ44, 46, 48 или им подобные, можно и высоковольтные.

А теперь перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. Первым делом на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам. В принципе диаметр провода может быть от 0,7 до 1,5-2 мм. Потом нужно найти выход высоковольтной обмотки. Как правило, это обмотка с самым большим сопротивлением. Мультиметр в этом деле поможет. Либо можно скачать документацию в интернете, где все подробно показано. В случае аналогичных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке – второй снизу. Определить его очень легко, поскольку к нему подключен провод в изоляции.
Далее подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Длина отрезков 15-20 сантиметров.

Потом собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для наиболее эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Можно питать поющую дугу и от аккумуляторов.

Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета или мобильного телефона, используя штатной разъем для наушников.
Ну а теперь и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах. Собирается на здоровье, но не забывайте о мерах безопасности! Еще мастеров электроники.

Подобная схема совсем не эксклюзив, ее давно применяют в самодельных радиолюбительских конструкциях где имеется необходимость получения высокого напряжения (электрошокеры, гаусс-пушки и т.п.). Аудио-сигнал следует подавать на вывод контроля микросхемы NE555 через пленочный конденсатор (можно взять и керамический), емкость которого потребуется подобрать опытным путем.

Собранное устройство работает достаточно надежно, но если включать его на длительное время микросхемы может перегреться, для исключения этого следует использовать либо более мощный драйвер, либо поставить микросборку на самодельный радиатор.

Поэтому еслли решили собрать такое устройство в качестве сувенира, то можно использовать более надежную схему.

Второй вариант способен работать в течении достаточно продолжительного времени. В нем таймер запитан от пониженного напряжения, этим обеспечивается долговременная и надежная работа без перегрева микросхемы, а транзисторный драйвер снимает возникающий перегруз с микросборки. Этот преобразователь более лучший вариант, хотя элементов в нем на порядок больше. В драйвере можно применить практически любые комплементарные пары малой и средней мощности, начиная от легендарных КТ316/361 заканчивая более мощными КТ814/815 или КТ816/817. Устройство способно работать и от пониженного напряжения питания в диапазоне 6-9 вольт. В моем примере схема запитана от свинцового аккумулятора ИБП на 12 Вольт 7А/ч.

В роли высоковольтного трансформатора был применен старый строчник типа ТВС-110ПЦ15.

Без поступления сигнала на контрольный вывод таймера, схема будет работать в роли повышающего преобразователя напряжения. Штатные обмотки строчного трансформатора не дадут возможность получить длинную дугу на выходе конструкции поющая дуга, поэтому можно мотать свою обмотку на свободной стороне сердечника. Она состоит из 5-10 витков медного провода 0,8-1,2мм.

В 1899 или 1900 г английский физик Вильям Дуддель (William Du Bois Duddell) экспериментировал с дуговыми лампами с целью уменьшить нежелательный звуковой эффект от них. Однако, результат получился обратным. Оказалось, что при подключении параллельно дуге колебательного контура, в системе возникают автоколебания на частоте этого самого контура. Дуга начинает «петь». (Честно говоря, мерзко визжать).

Кому этого достаточно, смотрим видео:

Для начала, схема, которая у меня на видео пищит.

600 В для этого опыта нафиг не нужно (большая часть всё равно балластом гасится), просто был готовый блок с готовым балластом под рукой. Расчётная частота контура с указанными номиналами элементов выходит 2800 Гц. По высоте писка похоже.

Сначала поставил 2 графитовых электрода, потом анод заменил на медный. Так громче пищит и устойчивей генерация.

Но не всё там, на самом деле, так просто. Генерация возникает за счёт наличия падающего участка на вольт-амперной характеристике дуги. Значит, как минимум, на этот участок нужно попасть. Влияет всё: материал электродов, расстояние между ними, среда, в которой горит дуга, электрические параметры самой цепи.

Если полезть ещё глубже, возможны 2 режима колебаний: непрерывный (чистая синусоида небольшой мощности) и прерывистый (асимметричная синусоида с периодическим погасанием дуги). Но это если подробно, целая лекция выйдет. А примечательна эта штука тем, что на этом принципе впервые была осуществлена голосовая радиосвязь. До этого только морзянкой могли телеграфировать.

Правда, в простейшем виде этот генератор не способен дать частоту выше 20- 30 кГц. Для выхода в радиодиапазон нужно, как минимум, поместить дугу в атмосферу водорода или богатых им веществ (спирт, керосин). Затем, анод желательно делать медным и водоохлаждаемым. Также применялся ещё ряд специальных мер. Эти новшества шведский инженер Паульсен позже ввёл. Такие радиостанции были в своё время весьма распространены (например, знаменитая Шуховская башня в Москве) и строились на мощность вплоть до сотен кВт.

Кстати, и в современной радиотехнике этот принцип не забыт. Только вместо дуги используют туннельные диоды, также имеющие падающий участок характеристики, но позволяющие работать даже в СВЧ-диапазоне.

На этом, думаю, пока хватит.

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:

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 –

Ветрогенератор на базе асинхронного двигателя Наша библиотека Паяем штекер к экранированному аудио кабелю