Автор: admin

Источник: Д. Елюсеев Блок питания трансформатора Тесла с микроконтроллерным управлением. — Радио, 2010, №7, с.23-25

Смотрите также материалы на сайте http://classictesla.com/ (англ.)

Трансформатор Тесла — источник высокочастотного высокого напряжения, позволяющий проводить красивые и эффектные эксперименты. Он был изобретён в 1896 г. Николой Тесла и использовался им как для доказательства, что переменный ток значительно менее опасен для человека, чем постоянный, так и для опытов по передачи энергии на расстояние без проводов. Первые трансформаторы работали на частоте 30..40 кГц, что было обусловлено возможностью электромашинных генераторов. Данный фактор и обуславливал большие размеры трансформатора, так как он работает на резонансной частоте вторичной обмотки, которая зависит от её размеров. Повысив частоту в разы можно получить рабочее устройство прямо в квартире.

Особенность представленного в статье устройства для питания трансформатора Тесла (тип SSTC) — возможность формирования кроме разрядов (стримеров) также и звуковых эффектов, за что в схеме отвечает микроконтроллер (формирует импульсы запуска длительностью 1 мс и паузы длительностью 8, 10, 12, 14 и 20 мс в зависимости от выполняемой программы 1..5 (переключение последовательно кнопкой SB1)). В микроконтроллер можно «зашить» при желании и простейшую мелодию.

Трансформатор Т1 (вторичная обмотка 20..30В с током не менее 3А) с выпрямителем по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 питает напряжением 40..60В каскад на полевом транзисторе VT1. Трансформатор Т2 питает микроконтроллер ATiny13, генератор с регулируемой частотой импульсов в диапазоне 300-900 кГц на микросхеме 74HC14 (КР1564ТЛ2) и драйвер полевого транзистора DA3 UCC37322P. При желании на оставшихся свободными элементах DD1 можно собрать генератор импульсов заменяющих микроконтроллер.

Транзистор VT1 IRFP460 необходимо подбирать по условию: допустимое напряжение сток-исток не менее 200В, максимальный ток стока — 10 А.

Трансформатор Тесла представляет собой две катушки:

I — намотана изолированным монтажным проводом диаметром 2,5..4 мм на каркасе диаметром 110 мм и содержит 5 витков, II — намотана на каркасе диаметром 7-8 см и содержит примерно 1000 витков в один слой эмалированным проводом диаметром 0,2 мм. Верхний конец обмотки II снабжен медным заостренным штырём. Трансформатор Тесла (примечание: индуктивность вторичной обмотки и её собственная ёмкость образуют колебательный контур) работает на эффекте резонанса, за счет которого и происходит многократное повышение напряжения по сравнению с расчетным на основе отношения количества витков обмоток. Основной фактор, определяющий резонансную частоту вторичной обмотки — её размеры. Методика измерения частоты описана в источнике, но её можно и оценить использую программу для расчета трансформатора Тесла, например, VCTesla.

Микроконтроллер прошивается программой и конфигурируется согласно таблицы (точнее, такие настройки должны быть с завода по умолчанию):

В журнале Радио 11/2010 и 12/2010 автор опубликовал статью Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты, где привел описание еще двух типах конструкций: SGTC (на основе искрового разрядника) и VTTC (с генератором на электронной лампе).

Генератор типа SGTC на сегодняшний день можно сделать используя трансформатор из микроволновой печи:

Конденсаторы С1-С4 также берутся из микроволновки, желательно, чтобы они содержали встроенные резисторы. Дроссель L1 от балласта для люминесцентных ламп, расстояние между электродами разрядника FV1 — 2 мм. Катушка I трансформатора Тесла аналогична конструкции описанной вначале, только сделана в виде расширяющегося конуса, катушка II на резонансную частоту — 600 кГц, конденсаторами С5-С8 настраивают на туже частоту последовательный колебательный контур.

Обратите внимание, что прикасаться к элементам устройства можно только после отключения трансформатора от сети и разрядки всех конденсаторов!

---

Источник: О. Платонов Двухтактный стереоусилитель на 6П14П. — Радио, 2010, №5, с.14-16

Усилитель имеет следующие характеристики:

• Полоса рабочих частот (по уровню -3 дБ), Гц: 25-22000
• Номинальная (максимальная) выходная мощность, Вт: 3 (8)
• Номинальное сопротивление нагрузки, Ом: 8
• Режим выходного каскада на пентодах 6П14П: напряжение на аноде 250 В, ток покоя в цепи катода 60 мА.

Особенностью усилителя является использование источника тока в выходном каскаде на КР142ЕН5В (суммарный ток покоя устанавливается 120 мА, а лампы необходимо подобрать по максимально одинаковому току), что позволяет повысить линейность АЧХ. Первый каскад собран на двойном триоде 6Н3П — при средних значениях крутизны и коэффициента усиления имеет особенность — симметричную цоколевку, что удобно при монтаже (как печатном, так и навесном). Также в схему добавлены индикаторы мощности на 6Е1П.

В усилителе используются:

• Сетевой трансформатор ТС-160, дроссель от телевизора «Рекорд-312» или подобного.
• Выходные трансформаторы от радиолы «Урал-114».
• Резисторы — МЛТ, конденсаторы — БМТ, МБМ и др.
• Оксидные конденсаторы — JAMICON или аналогичные.

Дроссель и выходные трансформаторы можно изготовить самостоятельно:

Выходные трансформаторы наматывается на броневом или витом разрезанном магнитопроводе сечением 4..5 см². Индуктивность его первичной обмотки должна составить не менее 30 Гн. Первой наматывается часть вторичной обмотки — 20 витков ПЭВ-1 0,5, затем, после слоя изоляции, первичная проводом ПЭВ-1 0,112 с отводами от 1280-го, 1590-го, 1900-го витков, после этого добавляют еще 1280 витков. После прокладки изоляции наматывают вторую часть вторичной обмотки — 37 витков ПЭВ-1 0,5. Коэффициент трансформации — 0,0175.

---

Источник: Д. Кибардин Ламповый УМЗЧ с «электронным трансформатором» в блоке питания. — Радио, 2010, №4, с.12-13

Частота повторяемости электронных устройств зависит, в том числе, от их простоты. В приведенной ниже схеме лампового УМЗЧ (всего на двух лампах 6Ф3П) автор ушел от применения малодоступных на сегодняшний день трансформаторов для ламповой электроники и использовал «электронный трансформатор» для питания галогенных ламп с выходом 12В (на выходе таких трансформаторов переменное высокочастотное напряжение).

УМЗЧ построен по однотактной схеме с использованием выходных трансформаторов заводского изготовления ТВ31-9. Особое внимание в данном усилителе следует обратить на питание ламп. Электронный трансформатор имеет на выходе напряжение 12 В, поэтому накал 2-х ламп соединен последовательно (это можно делать только для ламп с одинаковым накальным током). Высокое напряжение получают с обмотки трансформатора Т2, изготовить который несложно. Его наматывают на кольце К35х20х10 из феррита М2000НМ. Первичка содержит 12 витков ПЭВ-2 1,5, вторичка — 180-240 витков провода ПЭЛШО 0,25. Можно использовать и готовые подходящие импульсные трансформаторы (например, от блока питания телевизора ЗУСЦТ). Диоды VD1, VD2 необходимо взять с рабочей частотой более 50 кГц и током 2 А. В схеме диоды установлены последовательно в связи с тем, что их обратное напряжение 200 В, что ниже необходимого. Номиналы резисторов R9, R10 выбирают исходя из значений анодного тока ламп, при токе 50 мА достаточно мощности резисторов 2 Вт. Конденсаторы 1С2, 2С2, С7 — пленочные К73-17.

При налаживании «электронный трансформатор» подключают через лампу накаливания мощностью 100-200 Вт.

---

Источник: К. Филатов УМЗЧ с полевыми транзисторами IRFZ44 (Радио, 2/2009, с.14-17; 3/2009, с.15-17)

Выходной каскад УМЗЧ выполнен на 2-х полевых транзисторах с квазикомплементарной структурой с изолированным затвором. ООС в усилителе ограничена до 18 дБ.

По результата моделирования в MicroCap данный УМЗЧ показал следующие результаты:

• Полоса пропускания по уровню -3 дБ: 1,2 Гц — 310 кГц.
• Неравномерность АЧХ в диапазоне 20 Гц ..20 кГц не превышает 0,1 дБ.
• Отклонение фазово-частотной характеристики на граничных частотах 20 Гц и 20 кГц составляет +/-6^о.
• Общий коэффициент гармоник 0,023% при выходной мощности 63 Вт.
• Коэффициент интермодуляционных искажений при выходной мощности 64 Вт — 0,174%.

При этом взамен отечественных деталей использовались следующие аналоги:

• КС216Ж — 1N3025
• КС139А — 1N3823
• КД521А — 1N4148
• КТ315А — 2N2712
• КТ313А — 2N2905
• КР544УД2А — LF357 (данный ОУ имеет более широкую полосу пропускания)

Фактические параметры УМЗЧ оказались следующими:

• Диапазон воспроизводимых частот, Гц: 1,3 … 160000
• Чувствительность, В: 1
• Номинальная выходная мощность, Вт: 60
• Полный коэффициент гармоник, %: 0,04
• Отношение сигнал/шум при замкнутом входе, дБ (взвешенный/невзвешанный): 101/88
• Выходное сопротивление, Ом: 0,08
• Скорость нарастания выходного сигнала, В/мкс: 20

Порядок сборки и наладки:

1. На печатную плату устанавливаются радиоэлементы кроме VT3 и VT4.
2. Места установки выходных транзисторов на теплоотводе тщательно зачищаются и полируются, VT3 устанавливают через слюдяную прокладку толщиной не более 0,05 мм. использование теплоотводящей пасты обязательно. Также необходимо проверить сопротивление изоляции между стоком VT3 и теплоотводом, оно должно быть более 10 МОм.
3. Устанавливают печатную плату и теплоотвод на общий кронштейн, подпаивают ПТ. Теплоотводы разных каналов должны быть изолированы друг от друга.

Транзисторы VT3 и VT4 ИП устанавливают на отдельных игольчатых теплоотводах с основанием не менее 125х47х4,5 мм. Транзистор VT1 управления вентиляторами устанавливается на алюминиевую пластину 30х40х2 мм.

В УМЗЧ применены:

• Резисторы С2-33Н и МЛТ, СП3-19 (R18).
• Оксидные конденсаторы К50-35, JAMICON, керамические С13, С14 — группы КМ.
• Транзистор КТ315 с любым индексом или установить КТ3102А. Транзистор VT2 можно заменить на КТ313Б, КТ644А (Б), BC212A, BC526A, 2N2907A, 2SA876H.
• ОУ КР544УД2 заменим с учетом цоколевки на К574УД1Б, LF357.
• Катушку L1 наматывают на отрезке пластмассовой трубки диаметром 7 мм. Она содержит два слоя (11+10) витков провода ПЭВ-2 0,8.
• Выпрямительные диоды для БП на обратное напряжение не менее 200 В и ток 5 А.

УМЗЧ питается от двухполярного источника напряжением +/- 30В мощностью из расчета, что один канал при выходной мощности 60 Вт потребляет ток 1,75 А. Возможно применение импульсного ИП. Схема стабилизатора для УМЗЧ ( с внутренним сопротивлением 0,06 Ом) показана ниже:

Для эффективного охлаждения радиаторов применены вентиляторы включенные по схеме:

Напряжение на вентиляторах зависит от уровня входного сигнала и меняется от 6 В до 12 В на каждом. Следует отметить, что вентиляторы создают импульсную помеху амплитудой 0,8В, длительностью 20 мкс и частотой следования 180-340 Гц.

Налаживание УМЗЧ заключается в установке тока покоя выходных транзисторов и проверке выходной мощности на частоте 1 кГц. Первоначально движок резистора R18 устанавливают в нижнее по схеме положение, включают питание вентилятора, включают УМЗЧ на пониженном напряжении (+/- 20 В) от источника с ограничением тока 1,5..2А. Убедившись, что на выходе постоянная составляющая близка к нулю и УМЗЧ усиливает входной сигнал, проверяют работу резистора R18: при перемещении движка вверх (по схеме) ток покоя должен плавно нарастать. Если так и происходит, можно подать рабочее напряжение и установить ток покоя 0,15..0,2А.

Для стабилизации тока покоя R18 можно заменить на параллельно включенные постоянный и термо- резисторы, подобрав их номиналы так, чтобы ток не зависел (минимально зависел) от температуры. Терморезистор крепится на радиатор совместно с выходными ПТ.

---

Источник: О. Платонов УМЗЧ на лампах 6П36С в классе А. — Радио, 2010, №3, с.14-17.

УМЗЧ описанный автором рассчитан на выходную мощность 15 Вт на нагрузке 8 Ом, имеет заявленную полосу рабочих частот 40…80000 Гц при неравномерности 3 дБ. Выходной касках усилителя работает в классе с фиксированным смещением. Ток покоя ламп VL3 и VL4 после 15 минутного прогрева устанавливается в пределах 90-100 мА (регулируют раздельно для каждой лампы подстроечными резисторами R10, R14).

В блоке питания применен доработанный трансформатор NC-270-1 с магнитопроводом ПЛ. Без разборки трансформатора с его жвух катушек были удалены все накальные обмотки (по 9 витков), затем проводом ПЭЛ-2 2 мм были намотаны новые обмотки по 6,3 В (тоже 9 витков). Каждая из них питает подогреватели ламп одного канала.

О деталях и конструкции усилителя:

• Вентилятор для охлаждения можно использовать любой от блока питания компьютера, но лучше выбрать малошумящий.
• Индикатор уровня сигнала — М42305 или аналогичный на 50-200 мкА.
• В блоке питания используются дроссели от старых ламповых телевизоров, но можно применить и другие с подходящими параметрами: L1, L2 — 0.4 Гн, L3 -5 Гн.
• Резисторы марок МЛТ, МОН, ВС или аналоги соответствующей мощности.
• Неполярные конденсаторы — пленочные полиэтилентерефталатные К73-9, К73-16 или К73-17 на напряжение не ниже 400 В.
• Оксидные конденсаторы Jamicon или К50-35, К50-26, К50-27.
• Выходной трансформатор выполнен на базе сетевого трансформатора ТС-90 с магнитопроводом ШЛ. Со штатных катушек удалены все обмотки и на их место намотан внавал жгут из 9 проводников ПЭЛШО: 7х ПЭЛШО-0,33 (первичка), 2х ПЭЛШО-0,8 (вторичка). Схема соединения обмоток показана ниже:

Жгут из 9 проводников длиной около 10 м наматывают на каркас каждой катушки до его заполнения (примерно 70 витков), затем катушки проваривают в парафине на водяной бане в течении 2 мину.

---

Источник: В. Торч. Простой измеритель интервалов времени или как измерить скорость пули. — Радио, 2011, №9 с.51,52, №10 с.54,55

Для измерения скорости летящей пули необходимо будет собрать датчик пролёта со схемой запуска таймера и, соответственно, сам таймер для измерения малых интервалов времени.

Эскиз датчика пролета и его электронная схема показаны ниже:

В сухую деревянную планку 4 длиной 40..60 см на расстоянии S (его измеряют и используют в рассчетах) забивают две парты гвоздей 2. Планка крепится на стволе винтовки 1 скотчем. На гвозди наматывают тонкий эмалированный провод 3 в качестве датчиков SF1 и SF2 (например, диаметром 0,09 мм) с расчетом, чтобы при выстреле произошел его обрыв. концы тонкого провода соединяют монтажными проводами с электронной схемой запуска.

Скорость и энергия пули определяется из выражений:

Вариант схемы таймера 1 мкс — 999999 с и модуля отображения показана ниже:

Таймер можно использовать и с другим устройством запуска:

---

В [1] описано устройство преобразователя для мощных (до 1 кВт) трехфазных моторов запитываемых напряжением 36-42 В частотой 50-400Гц.

Устройство состоит из мультивибратора (DD1.1, DD1.2, DD1,4), частота на выходе которого регулируется R2 в пределах 150…1200 Гц (диапазон можно изменить С1), формирователя трёхфазной импульсной последовательности на DD2, DD3, DD1.3 (частота генератора фактически делится на 3) и силовых узлов А1..А3 формирующих напряжение фаз (DA1 (на примере А1) преобразует прямоугольные импульсы в напряжение симметричной треугольной формы для исключения сквозных токов в выходном каскаде).

Схема блока питания для преобразователя показана ниже:

Литература: В. Костицын Преобразователь однофазного сетевого напряжения в трёхфазное частотой 50..400 Гц. — Радио, 2009, №10, с.35,36

Смотрите также:

• Управляем частотой вращения синхронного двигателя переменного тока
• Калашник В. Преобразователь для питания двухфазного асинхронного электродвигателя. — Радио, 2010, №2, с.34
• Калашник В. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. — Радио, 2009, №3, с.31-34
• А. Титов Инвертор для асинхронного двигателя. — Радио, 2010, №6, с.33, 34
• Костицын В. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное частотой 50..400 Гц — Радио, 2009, №10, с.35, 36 (! На схеме преобразователя выводы 6 и 7 микросхемы DD2 должны быть соединены с источником питания -2,2 В)
• Дубровский А. Регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. — Радио, 2001, №4 ,с.42, 43
• Пышкин В. Трёхфазный инвертор. — Радио, 2000, №2, с.35.
• Калугин С. Доработка регулятора частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. — Радио, 2002, №3, с.31
• Мурадханян Э. Управляемый инвертор для питания трёхфазного двигателя. — Радио, 2004, №12, с.37, 38 (!На схеме инвертора на рис.2 выводы 6 и 14 микросхемы DD4 должны быть соединены с общим проводом.

---

Источник: А. Байков Запоминающий реверсивный счетчик витков. — Радио, 2011, №8, с.34-35

Счетчик предназначен для подсчета наматываемых витков, работает в обе стороны (намотка/размотка) и сохраняет данные о текущем положении в энергонезависимую память МК.

На рисунке ниже изображена схема шторки ,которая крепится на вал. Она выполнена из оптически непрозрачного материала (например, гетинакса) диаметром 35..50мм:

Датчик монтируется на печатной плате:

Остальные детали размещены на отдельной печатной плате:

Программу для МК можно скачать здесь.

---

Источник: С. Глыбин Измеритель ЭПС — приставка к мультиметру. — Радио, 2011, №8, с.19,20

Приставка разработана под цифровые мультиметры серии 83х.

Приставка собирается на печатной плате:

Отверстие под штырь «NPNc» лучше взять позолоченный, место в плате под него сверлится по месту. В приставке применяются следующие детали: Конденсатор С3 из группы ТКЕ не хуже Н10 (Х7R), транзистор IRLML6346 заменим на IRLML6246, IRLML2502, IRLML6344 (сопротивление открытого канале не более 0,06 Ом при напряжении на затворе 2,5 В). Транзистор 2N7000 заменим на 2N7002, 2N7002L, BS170 с пороговым напряжением не более 2..2,2В. При замене транзисторов проверить разводку на плате!

Перед настройкой следует подключить приставку с автономному источнику для замера тока потребления («+» к «NPNc», «-» к общему), ток потребления должен быть не более 3 мА (чтобы не вывести мультиметр из строя). При настройке резисторами R6, R7 устанавливают нулевое показание прибора (можно взамен временно установить подстроечный), при этом вход «Сх» замыкают отрезком провода диаметром не менее 1 мм. Затем ко входу подключают резистор 1..2 Ом при замкнутом положении SA1, затем 10..20 Ом при разомкнутом и сверяют показание прибора. В случае необходимости подбирают R4 и R5.

При работе с приставкой переключатель рода работ на мультиметре устанавливают в положение «200 мВ».

Дополнительно приставку можно использовать как омметр малых сопротивлений, а также можно измерять внутреннее сопротивление малогабаритных гальванических элементов и аккумуляторов подключая последние через разделительный конденсатор 1000 мкФ соблюдая полярность (из полученных результатов вычитают ЭПС конденсатора).

Печатная плата в формате Lay6 — скачать

---

А. Соколов Высококачественный транзисторный усилитель. — Радио, 2021, №3, с.15-18

Автором, аудиофилом со стажем, разработана схема транзисторного усилителя не уступающего по качеству звучания ламповому.

УМЗЧ имеет следующие характеристики:

Максимальная выходная мощность (питание +/-30В, нагрузка 4 Ом)	90 Вт
Полоса пропускания по уровню -3дБ	0,27Гц …180кГц
Крутизна преобразования входного тока	20 В/мА
Нелинейные искажения на частоте 1 кГц при выходном напряжении 5 В	0,0001%
Нелинейные искажения при выходной мощности 85Вт в диапазоне 20 Гц — 10 кГц	0,02%
Динамические искажения и интермодуляционные искажения	0,02%

Входной каскад УМЗЧ с малым входным и большим выходным сопротивлением выполнен по симметричной каскадной схеме общий эмиттер — общая база (VT1-VT4). Такой каскад имеет большое усиление (около 70 дБ) и инвертирует входной сигнал только один раз. Следует учитывать, что из-за параллельной обратной связи входное сопротивление усилителя практически равно нулю, что требует использование специального предварительного усилителя с токовым выходом (с высоким выходным сопротивлением). Последующие каскады — симметричный усилитель тока на комплементарных транзисторных парах.

Ток покоя выходных транзисторов устанавливается резисторами R13-R16 в купе с транзисторами VT5-VT6. Транзистор VT5 (в пластмассовом корпусе) монтируется на общем теплоотводе с выходными транзисторами VT9-VT12. Оптимальный ток покоя выходных транзисторов — 45 мА при 20⁰С и напряжении питания +/-30В.

Общая обратная связь по напряжению осуществляется через резистор R7 и конденсатор С6 с коррекцией на опережение по фазе. Главная особенность УМЗЧ — почти однополюсная частотная характеристика при разорванной петле обратной связи, примерно соответствующая однокаскадному усилителю, что позволяет отказаться от стандартной частотной коррекции на запаздывание и уменьшить слышимые искажения.

В таблице ниже приведены параметры основных компонентов и возможная их замена:

Рассеиваемая мощность на остальных компонентах не превышает 10 мВт. Транзисторы VT1, VT2 должны иметь большой и близкий коэффициент передачи тока для снижения тока нуля (подойдут BC546C и BC856C). транзисторы VT3, VT4 должны иметь высокое напряжение коллектор — эмиттер и и малую ёмкость коллектора.

Конденсаторы, кроме С4 и С5, керамические X7R (например, серии FG от TDK), С8 и С9 должны иметь максимальное рабочее напряжение не менее 50В, остальные не менее 25В. Можно использовать оксидные на напряжение не менее 100В. Постоянные резисторы с допуском не более 5%, подстроечные — многооборотные металлокерамические (например, серии 64 от TT Electronics или серии PV37W от Bourns).

УМЗЧ можно питать от стабилизированного двухполярного источника напряжением 24..30В на холостом ходу или выпрямителя с сетевым трансформатором и фильтром ёмкостью не менее 22000 мкФ на выход, напряжение в этом случае — 30..40В. Габаритная мощность трансформатора не менее 100 В*А на канал.

Об особенностях настройки УМЗЧ смотрите в источнике.

---