Всем привет! В этой статье я расскажу как сделать «Поющую дугу» или «Ионофон», самый любимый и популярный музыкальный гаджет начинающих радиолюбителей. В 1959 на шестнадцатой всесоюзной выставке творчества радиолюбителей в Москве группа Ленинградских радиолюбителей Б. Каратеев, В. Прютс и Е. Плоткин впервые показали миру невиданный в те времена звуковоспроизводящий агрегат с ионофоном, в некоторых научных источниках его называют плазменным громкоговорителем. Этот гаджет демонстрировали в действии, проигрывая на нем различные мелодии. Качество звучания было превосходное за счет расширения частотного диапазона, в отличии от электродинамических громкоговорителей, этот прибор не имел механических искажений, звук воспроизводился из электрической дуги возникающей между двумя электродами. Источником электрической дуги служил блокинг генератор с повышающим напряжение трансформатором.
Список радиодеталей для сборки Ионофона или Поющей дуги:
На этом рисунке представлена простая схема ионофона из строчного трансформатора.
Схема состоит из генератора прямоугольных импульсов построенного на интегральном таймере NE555 c возможностью аудио модуляций. Важным элементом генератора высокого напряжения является строчный трансформатор ТВС-110ПЦ15.
На магнитопроводе трансформатора надо намотать новую первичную обмотку состоящую из двенадцати витков медного провода диаметром один миллиметр. Параллельно первичной обмотке подключается конденсатор, который увеличивает длину электрической дуги в два раза.
Все детали ионофона легко помещаются на маленькой печатной плате размером 4 на 2,5 сантиметра.
Полевой транзистор разместите на радиаторе от компьютера. На плате имеется подстроечный резистор предназначенный для регулировки частоты генератора в пределах 12-48 КГц. Звуковой сигнал от плеера или мобильного телефона подается на пятый вывод таймера NE555 через разделительный конденсатор. Что позволяет управлять длительностью выходных импульсов. Третий вывод микросхемы нагружен мощным полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.
Напряжение питания генератора 12 вольт. В качестве источника питания подойдет компьютерный блок или любой другой с силой тока не менее 2 А. Не смотря на свою простоту ионофон нуждается в небольшой настройке частоты генератора, для этого при первом включении надо выставить на переменном резисторе Р1 сопротивление 3,2 кОм.
Потом зажечь дугу и вращая переменный резистор Р1 добиться максимальной длины дуги. На этом настройка поющей дуги окончена. После подключения плеера к генератору наслаждаемся кристально чистым звуком исходящим от горящей плазменной дуги.
Потом я решил придать ионофону более нормальный вид. Трансформатор и печатную плату с радиатором разместил на кусочке МДФ. Для плазмы из медной проволоки изготовил разрядник. Получился вот такой ионофон.
Немного наигравшись, мне стало интересно на какой частоте работает мой генератор высокого напряжения и я решил измерить частоту подключив осциллограф. Оказывается рабочая частота генератора 20 кГц.
Это устройство можно использовать как зажигалку. Дуга на столько горячая, что легко зажигает бумагу и до красна накаляет металлические предметы.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Схема ионофона на микросборке таймере 555 |
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.
Устройство входит в число высоковольтных игрушек с применением интегрального таймера 555. Достаточно интересная работа девайса может вызвать особый интерес не только среди радиолюбителей. Такой высоковольтный генератор очень прост в изготовлении и не нуждается в дополнительной настройке.
Основа - генератор прямоугольных импульсов построенный на микросхеме 555. В схеме также применен силовой ключ, в роли которого N-канальный полевой транзистор IRL3705.
В этой статье будет рассмотрена детальная конструкция с подробным описанием всех используемых компонентов.
Активных компонентов в схеме всего два - таймер и транзистор, ниже распиновка выводов таймера.
Думаю, никаких затруднений с выводами не будет.
Силовой транзистор имеет следующую цоколевку.
Схема не новинка, ее давно используют в самодельных конструкциях где есть необходимость получения повышенного напряжения (электрошоковые устройства, гаусс-пушки и т.п.).
Аудио-сигнал подается на вывод контроля микросхемы через пленочный конденсатор (можно и керамический), емкость которого желательно подобрать опытным путем.
Хочу сказать, что устройство работает и достаточно хорошо, но не советуется включать на долгое время поскольку схема не имеет дополнительного драйвера для усиления выходного сигнала микросхемы, поэтому последняя может перегреться.
Если уж решили сделать такое устройство в качестве сувенира, то стоит использовать схему ниже.
Такая схема уже может работать в течении долгого времени.
В ней таймер питается от пониженного напряжения, этим обеспечивается долговременная работа без перегревов, а драйвер снимает перегруз с микросхемы. Этот преобразователь отличный вариант, хотя компонентов на порядок больше. В драйвере можно использовать буквально любые комплементарные пары малой и средней мощности, начиная от КТ316/361 заканчивая КТ814/815 или КТ816/817.
Схема может работать и от пониженного напряжения 6-9 вольт. В моем случае установка питается от аккумулятора бесперебойника (12 Вольт 7А/ч).
Трансформатор - использован готовый. Если установка собирается для показов, то стоит мотать высоковольтный трансформатор самому. Это резко уменьшит размеры установки. В нашем случае был использован строчный трансформатор типаТВС-110ПЦ15. Ниже представляю намоточные данные используемого строчного трансформатора.
Обмотка 3-4 4витка (сопротивление обмотки 0,1 Ом)
Обмотка 4-5 8витков (сопротивление обмотки 0,1 Ом
Обмотка 9-10 16витков (сопротивление обмотки 0,2 Ом)
Обмотка 9-11 45витков (сопротивление обмотки 0,4 Ом)
Обмотка 11-12 100витков (сопротивление обмотки 1,2 Ом)
Обмотка 14-15 1080витков (сопротивление обмотки 110-112 Ом)
Без подачи сигнала на вывод контроля таймера, схема будет работать как повышающий преобразователь напряжения.
Штатные обмотки строчного трансформатора не позволяют получать длинную дугу на выходе, именно в связи с этим можно мотать свою обмотку. Она мотается на свободной стороне сердечника и содержит 5-10 витков провода 0,8-1,2мм. Ниже смотрим расположение выводов строчного трансформатора.
Самый оптимальный вариант - использование обмоток 9 и 10, хотя проводились опыты и с другими обмотками, но с этими результат очевидно лучше.
В ролике, к сожалению не хорошо слышны слова, но в реале их можно четко слышать. Такой "дуговый" громкоговоритель имеет ничтожный КПД, который не превышает 1-3%, поэтому такой метод воспроизведения звука не нашел широкого применения и демонстрируется в пределах школьных лабораторий.
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | В блокнот | |||
| Линейный регулятор | UA7808 | 1 | В блокнот | |||
| T1 | MOSFET-транзистор | AUIRL3705N | 1 | В блокнот | ||
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 1 | В блокнот | ||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ3107А | 1 | В блокнот | ||
| С1 | Конденсатор | 2.2 нФ х 50В | 1 | Керамический | В блокнот | |
| С2 | Конденсатор | 100 нФ х 63В | 1 | Пленочный | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0.25 Вт | В блокнот | |
| R2 | Резистор |
Основа - генератор прямоугольных импульсов построенный на микросхем 555. В схеме также применен силовой ключ, в роли которого N-канальный полевой транзистор IRL3705.
Активных компонентов в схеме всего два - таймер и транзистор, ниже распиновка выводов таймера.
Обмотка 3-4 4витка (сопротивление обмотки 0,1 Ом)
Обмотка 4-5 8витков (сопротивление обмотки 0,1 Ом
Обмотка 9-10 16витков (сопротивление обмотки 0,2 Ом)
Обмотка 9-11 45витков (сопротивление обмотки 0,4 Ом)
Обмотка 11-12 100витков (сопротивление обмотки 1,2 Ом)
Обмотка 14-15 1080витков (сопротивление обмотки 110-112 Ом)
В этой стать будет рассмотрена детальная конструкция с подробным описанием всех используемых компонентов.
Думаю, никаких затруднений с выводами не будет.
Силовой транзистор имеет следующую цоколевку.
Схема не новинка, ее давно используют в самодельных конструкциях где есть необходимость получения повышенного напряжения (электрошоковые устройства, гаусс-пушки и т.п.).
Аудио-сигнал подается на вывод контроля микросхемы через пленочный конденсатор (можно и керамический), емкость которого желательно подобрать опытным путем.
Хочу сказать, что устройство работает и достаточно хорошо, но не советуется включать на долгое время поскольку схема не имеет дополнительного драйвера для усиления выходного сигнала микросхемы, поэтому последняя может перегреться.
Если уж решили сделать такое устройство в качестве сувенира, то стоит использовать схему ниже.
Такая схема уже может работать в течении долгого времени.
В ней таймер питается от пониженного напряжения, этим обеспечивается долговременная работа без перегревов, а драйвер снимает перегруз с микросхемы. Этот преобразователь отличный вариант, хотя компонентов на порядок больше. В драйвере можно использовать буквально любые комплементарные пары малой и средней мощности, начиная от КТ316/361 заканчивая КТ814/815 или КТ816/817.
Схема может работать и от пониженного напряжения 6-9 вольт. В моем случае установка питается от аккумулятора бесперебойника (12 Вольт 7А/ч).
Трансформатор - использован готовый. Если установка собирается для показов, то стоит мотать высоковольтный трансформатор самому. Это резко уменьшит размеры установки. В нашем случае был использован строчный трансформатор типа ТВС-110ПЦ15. Ниже представляю намоточные данные используемого строчного трансформатора.
Без подачи сигнала на вывод контроля таймера, схема будет работать как повышающий преобразователь напряжения.
Штатные обмотки строчного трансформатора не позволяют получать длинную дугу на выходе, именно в связи с этим можно мотать свою обмотку. Она мотается на свободной стороне сердечника и содержит 5-10 витков провода 0,8-1,2мм. Ниже смотрим расположение выводов строчного трансформатора.
Самый оптимальный вариант - использование обмоток 9 и 10, хотя проводились опыты и с другими обмотками, но с этими результат очевидно лучше.
В ролике, к сожалению не хорошо слышны слова, но в реале их можно четко слышать. Такой "дуговый" громкоговоритель имеет ничтожный КПД, который не превышает 1-3%, поэтому такой метод воспроизведения звука не нашел широкого применения и демонстрируется в пределах школьных лабораторий.
