Laser Kids - Робимо простий блок живлення на багато кіловольт

1. 1. РЕСУРСИ.
2. 2. СКЛАДАННЯ.
3. 3. ЯКЩО Tребуется ВИПРЯМЛЮВАЧ.
4. 4. ВИМІРЮВАННЯ.
5. 5. Варіації на тему.
6. 6. БЕЗПЕКА.
7. 7. УВАГА

Наша сеть партнеров Banwar

Що потрібно зробити, щоб зібрати блок живлення для лазера?

• Знайти (або розробити) схему,
• Дістати мікросхему (555, TL494 і їм подібні)
• добути MOSFET'и або IGBT'шкі
• розвести плату, протравити, просвердлити, спаяти.
• налагодити, та ще в процесі налагодження спалити комплект дорогущих MOSFET'ов та пару раз "вибити пробки" ...

Чим більше над цим думаєш, тим менше хочеться робити блок живлення і залишаються одні фантазії на тему "а ось добре б ...". Так "б" заважає.
Описувана в цьому Гайд конструкція в цьому сенсі є майже ідеалом скотчевих технологій - взяв готове це, взяв готове то, з'єднав і отримав щось нове. Ну, може, трохи допрацював напилком (в даному випадку - паяльником).

1. РЕСУРСИ.

Для збірки нам буде потрібно.

1. електронний трансформатор для живлення низьковольтних галогенних ламп.
2. Котушка запалювання.
3. Галогенні лампи на 500 Ватт 220 вольт
4. Галогенні лампи на 30 Ватт 12 вольт
5. Монтажний провід.
6. Вилка мережі 220 В.
7. Шматок пластику - плата для розміщення всього цього добра.
8. Паяльник, припій, ізоляційна стрічка, ножик, ножиці, викрутка (зазвичай хрестова) і інший побутовий інстрментарій.

Для харчування тих речей, які можна живити змінним струмом (наприклад гелій-неонові і безперервні поздовжні вуглекислотні лазери) цього достатньо.
Для отримання постійного струму ще потрібно

1. набір високовольтних швидкодіючих діодів.
2. високовольтний конденсатор (або пара, якщо в схемі подвоєння)

Електронний трансформатор слід вибирати з потреб (номінальна потужність) і можливостей. Tashibra, наприклад дешева, але в ній деталі на платі часто непріпаянние встромлені. Рожевий Feron - фетішно, якісно, ​​але дорого. Номінальну потужність електронного трансформатора в будь-якому випадку менше 150 Вт вибирати не рекомендую - вторинна обмотка буде містити занадто багато витків - може стати лінь мотати.
Для прикладу візьмемо Feron 250W:

Та й ось ще що, щоб гайд не перетворився на електронну поему, навроде
Електронний трансформатор, трансформатор, трансформатор,
Трансформатор електронний, трансформатор, трансформатор,
Трансформатор, трансформатор, трансформатор електронний,
давайте відразу домовимося називати це виріб ЕТ-модулем, або просто ЕТ.

Котушку запалювання следут вибирати із замкнутим (Ш-образним) сердечником. Краще - "дворогу". Наприклад моделі 405.3705-03 "для автомобілів" ГАЗ "," ГАЗель "," Волга "і т.п. Дворогі котушки стійко тримають більші напруги. Хоча для багатьох речей, які не потребують слішеком великої напруги, підійде і" однорога "котушка із замкнутим сердечником.

Галогенні лампи 220 Вольт 500 Вт - будь-якого типу. Використовується в якості запобіжного баластного опору. Якщо щось піде не так, вона просто засвітиться і охоронить від пробою ... палаючими шматками конденсатора або котушки запалювання Вашу голову. Від резистора лампа вигідно відрізняється тим, що в холодному стані майже не вносить втрат, а засвітившись може витримати майже необмежену потужність (уявіть собі габарити пятісотваттного резистора).

Галогенка на 30 Вт потрібна для запуску блоку живлення. Справа в тому, що схема електронного трансформатора розрахована так, що без навантаження він вимикається і не працює. Є звичайно варіанти з доопрацюванням схеми, так щоб трансформатор постійно працював, але ми розглядаємо варіант для ледачих. А що може бути простіше лампочки я вже не знаю. Не забудьте, що лампочка потрібна на 12 вольт а не на 220!

Монтажний провід потрібно для обмотки і для з'єднань. Вибирайте з перетином не менше 0.3 кв.мм. і в хорошій ізоляції. МГТФ - непоганий вибір, але і інші дроти, як з'ясовується, можна використовувати.

Діоди підійдуть будь-які, здатні працювати на частоті 20-60 кГц і з яких можна набрати стовпи, що витримують вихідна напруга блоку живлення. Наприклад КЦ-106г, R3000 (Треба набирати в стовпи), HER108 (Треба набирати в стовпи) тощо

В особливо запущених випадках можна влаштувати випрямляч навіть не маючи діодів, на розрядниках типу "вістря-площина" (приклад можна знайти тут ), Але це громіздко і ненадійно.

конденсатори випрямляча можуть бути марок К73-13, К73-14, К15-4, а можуть бути і саморобні (гайд по саморобним конденсаторів шукайте на цьому ж сайті, хоча в даному випадку вони зовсім не зобов'язані бути малоіндуктівнимі.)

2. СКЛАДАННЯ.

Є два варіанта. Для початківців. І для тих, хто вже спалив ЕТ-модуль. У першому випадку ЕТ доведеться розкривати. У другому випадку у Вас вже є тороїдальний трансформатор, виколупати з дохлого ЕТ і все можна зробити зовні, чи не залазячи під кришку ще поки живого ЕТ і не псуючи його зовнішній вигляд.

Розглянемо поки перший випадок.

1. Розкриваємо ЕТ-модуль. Залежно від його марки може відрізнятися те, що Ви там побачите. Нутрощі Feron'а на фото нижче:
   
   Але незалежно від марки Ви знайдете там великої кільцевої магнітопровід, на якому намотані обмотки (обведено лінією на фото). Це і є тороїдальний трансформатор. Його слід випаять і доопрацювати. При випайки ОБОВ'ЯЗКОВО ЗАПАМ'ЯТАЄТЕ, а краще - замалюйте, ДО ЯКИХ МІСТОМ НА ПЛАТИ ЯКІ ВИСНОВКИ тороїдальні трансформатори були підключені. Трансформатор ЕТ-модуля зазвичай містить дві обмотки. Первинну (намотана порівняно тонким дротом і містить 70-150 витків) і вторинну (намотана або дуже товстим проводом, або декількома проводами впараллель, містить зазвичай 4-6 витків). Вторинна обмотка нам надалі не буде потрібно і її треба буде розмотати і зняти.
2. Випаюємо тороидальний трансформатор.
   Виникнуть труднощі з відгалуженнями грубезних висновків вторинної обмотки. Використовуйте паяльник на 100 Ватт або пальник. Намагайтеся не пошкодити друковану плату. На фото нижче - плата ЕТ модуля з відпаяні трансформатором і сам трансформатор.
   
3. Видаляємо вторинну обмотку (не забувши записати кількість витків, які в ній були.
   
4. Замість старої вторинної обмотки наметовому нову, з кількістю витків в 2..3 рази більшим, ніж було в старій вторинній обмотці (в нашому випадку було 4 витка, мотаємо 10 витків. По можливості залишаємо досить довгі кінці, для того щоб можна було домотать пару витків при налаштуванні.
5. Додаємо ще одну (третинну) обмотку, кількість витків в якій вдвічі МЕНШЕ ніж в старій вторинній обмотці (в нашому випадку було 4 витка - мотаємо два витка)
   В результаті трансформатор виглядає так:
   
6. Упаюємо трансформатор назад на плату ЕТ-модуля. (Висновки первинної обмотки упаюємо в ті ж отвори, з яких вони були Випаяв.) До висновків третинної обмотки (тієї в якій всього два витка) припаюємо двенадцатівольтових лампочку. А до висновків вторинної обмотки підключаємо котушку запалювання.
   
   

Таким чином виявляється зібраної схема, показана на малюнку нижче.

На виходах котушки запалювання схема видає 15..20 кВ змінного порівняно високочастотного напруги (20..60 кГц). Якщо Вам потрібен змінний струм і влаштовує частота, то все, що залишилося зробити - це підібрати потрібний вихідній напруга.

До виходу котушки запалювання підключіть кіловольтметра, здатний вимірювати змінну висока напруга (наприклад - електростатичний). Якщо такого немає (а його швидше за все у Вас немає) - підключіть до виходу котушки запалювання іскровий зазор з кульковими електродами. Напруга пробою в атмосферному повітрі при атмосферному тиску між кульовими електродами становить ~ 20 кВ / см.
Виставте зазор між кульками, відповідний потрібного для Вас напрузі і підбираючи кількість витків у вторинній обмотці тороїдального трансформатора (на вихід якого вішається котушка запалювання) встановіть потрібне напруження.
Слідкуйте одночасно за напруженням баластної (довгої) галогенки. Якщо не світиться або світиться тьмяно - все в порядку. Якщо починає світитися яскраво - значить котушка запалювання (і ЕТ-модуль разом з нею) перевантажені і довше ніж на кілька секунд схему включати не можна.
Вимірювання напруги по искровому зазору дає адекватні результати, тільки в відсутності нтенсівной предіонізаціі, яка запросто може і бути, якщо у Вас коронирующего проводу. В іншому випадку навіть при порівняно низькій напрузі котушка здатна видавати ті ще фейрверки.

Щоб дроту не короніровалі, зручно (але необов'язково) користуватися автомобільними проводами від системи запалювання або телевізійним кабелем, який теж непоганий як високовольтної шини.

Покладемо, що в процесі підбору напруги харчування Ви-таки добили ЕТ-модуль. Пора зайнятися наступним. Але тепер у Вас є вільний тороидальний трансформатор і більше необов'язково лізти в схему ЕТ.

1. Зніміть обмотки з тороїдального трансформатора. Нам буде потрібно лише його сердечник.
   
2. Намотайте на сердечник монтажним проводом три обмотки:
   обмотка I - повинна містити стільки ж витків, скільки було у вихідний обмотці тороїдального трансформатора ЕТ модуля до його перемотування (в нашому випадку - 4 витка). Можна намотати на пару витків більше. Працювати від цього схема стане краще.
   Нехай кількість витків в обмотці I одно N. тоді обмотка II повинна містити вдвічі-втричі більше витків (2 * N..3 * N), а обмотка III - вдвічі менше ВІКТА (N / 2)
   На фото показною трансформатор, подкодящій для розглянутого Feron'а, його обмотки містять 6, 14 і 3 витка відповідно.
   
3. Залишається підключити отриманий тороид обмоткою I на вихід ЕТ-модуля, обмоткою II - на вхід котушки запалювання, а до обмотки III підключити 12-вольтів лампочку.
   НЕ ЗАБУДЬТЕ підключити балластную галогенку по харчуванню ЕТ-модуля!
   Вийде наступна схема:
   
4. далі чинимо, як і в випадку з доопрацюванням самого ЕТ-модуля:
   по необхідному вихідному напрузі підбираємо кількість витків в обмотці II.
   
   (Мої вибачення за довгу відсутність фоток із зовнішньої модифікації електронного трансформатора, але схоже їм усім дуже хотілося жити і пройшло досить довгий час, поки один з них підсмажився і вивільнив тороид для гайда.)

3. ЯКЩО Tребуется ВИПРЯМЛЮВАЧ.

До виходу котушки запалювання можна підключити випрямляч, зібраний по кожній із класичних схем. Слід пам'ятати, що ЕТ-модуль дає симетричний сигнал. Зокрема це означає, що діоди в випрямлячі повинні витримувати подвійне вихідна напруга (повинні витримувати зворотну півхвилю напруги живлення, коли згладжує конденсатор випрямляча вже заряджений). З іншого боку Подвоювач і умножители напруги чесно подвоюють і множать напругу в кількість разів, яке дорівнює кількості діодів (ступенів умножителя), що вигідно відрізняється від ситуації, коли умножитель використовується на виході блокінг-генератора або обратноходового перетворювача.
Приклади схем випрямлячів показані на схемах нижче.

На схемах вказано амплітудне змінну напругу (його ви і вимірюєте по довжині іскри), тому вихідну постійну напругу не треба множити на "корінь з двох", як було б у випадку чинного напруги.
Якщо Ви використовуєте слабкі діоди, струмом до 100 мА (напр. КЦ106Г), і навантажуєте схему на розрядник (схема повинна бути стійка до короткого замикання), додайте послідовно з діодами опір порядку мегаомах, довжиною не менше 3 см (якщо одного такого опору немає і Ви замінюєте його гірляндою резисторів, загальна довжина резистивної ШАРУ а не габаритна довжина резисторів, повинна бути не менше 3 см.) Діоди на великий струм (HER'и, R3000, R5000, HVR і т.п.) досить стабільні до короткого замикання в цій схемі - першою виходить з ладу котушка запалювання.

Використовувані діоди повинні вміти працювати на частотах в десятки кілогерц.
Якщо в описі діода варто приписка 'fast' або 'ultrafast' - все в порядку. Наші вітчизняні випрямні стовпи Д1006 ... Д1009 заточені на 50 Гц і непридатні для використання в описуваної схемою. КЦ106 - працюють спокійно.

Збираючи (порівняно) низьковольтні діоди в стовп ставте на 30..40% більше діодів, ніж потрібно (ніж N = 2Uout / Urev, де N - теоретично необхідна кількість діодів, Uout - випрямлена напруга, Urev - допустиме зворотна напруга діода за довідником) . Такий запас дозволить не морочитися з балансуванням діодів резисторами. Стовпи вийдуть простіше і компактніше. Власне, всі промислові випрямні стовпи так і влаштовані, ніяких резисторів там всередині немає.

Однорогі котушки досить стабільно тримають вихідна напруга до 15 кВ. Дворогі - до 35 кВ, що в схемі подвоєння може дозволити отримати до 70 кВ. (Перед тим як робити це, тричі подумайте, чи треба Вам воно. При напрузі вище 45 кв сильно зростає довжина пробоїв і Ви можете з такою напругою просто не впоратися.)

4. ВИМІРЮВАННЯ.

Найпростіше вимірювати вихідну напругу по довжині іскри. У підручниках з високовольтної техніці і на відповідних сайтах в інтернеті є таблиці, що дозволяють по діаметру куль і відстані між ними обчислити напруга пробою в повітрі. Точність методу невисока (на рівні ~ 20%) але для практики вистачає.
Так, у мене є гігаомний резистор і мікроамперметр. Причому гігаомнік набраний з довгих 100-мегаомних резюка і ще залитий в грунтовний епоксидний блок. Але надивившись на корону, палаючу прямо на стрілці микроамперметра, я вже неособо довіряю його показаннями. Кіловольтметри ПОВИНЕН БУТИ ВЕЛИКИМ, інакше він не працює. Витоку по поверхні теж зводять цінність вимірювань до нуля. Залапать пальцями баластовий резистор пропускає по поверхні більше, ніж через себе.

5. Варіації на тему.

1. Додавання потужності. Якщо Ви використовуєте схему з випрямленням і Вам двохсот ват мало (хоча для довготривалої стабільної роботи навантажувати ЕТ-модуль більш ніж на 60% його рекламної потужності не варто) можна скласти кілька блоків живлення на одну навантаження, як показано на схемі нижче.
   
   Намагатися вкачати кілька ЕТ-модулів в одну котушку запалювання теж не варто - їй і так несолодко доводиться, гріється бідолаха. А вклавши в одну котушку запалювання ват 400..600 Ви ризикуєте її просто спалити.
2. Додавання потужності по змінному струмі не так тривіально. ЕТ-модулі, швидше за все будуть генерувати вроздріб і швидше поглинати потужність друг-друга, ніж додавати. Для нормальної роботи схеми складання по змінному струмі потрібно т.зв.. "Фазування" ЕТ-модулів.
   Втім досить цікаві результати дає схема послідовного
   включення на загальне навантаження:
   
   
   Через загальний струм в навантаженні обидва ЕТ-модуля виявляються пов'язаними і, в деякому діапазоні навантажень фазує самостійно. Максимальна напруга в будь-якому випадку (у разі фазованих - на піку коливань, а в разі нефазоване - на піку биття) досягає суми вихідних напруг блоків.
   Для електропрочності схеми з'єднувати разом потрібно ті кінці (вторинних) обмоток запалювання, ізоляція яких слабкіше (частина обмоток найближча до сердечника). Однорогі котушки з'єднуються ердечнікамі. У випадку з дворогими треба уважно дивитися на конструкцію котушки (та й то можна помилитися).

6. БЕЗПЕКА.

Це небезпечно. Як і все, пов'язане з струмом з розетки. Девіз повинен бути:
"Спочатку думай, а потім роби!" А не навпаки.

7. УВАГА

Останнім часом у продажу почали траплятися електронні трансформатори з випрямлячем на виході! Для підключення котушки запалювання по схемі із зовнішнім трансформатором вони абсолютно не придатні. Виглядають вони, наприклад, так:

У правій частині фото - то що було Ферон в ранніх модифікаціях електронного трансформатора. Ліва (на фото) частина схеми - синхронний випрямляч. Девайс все ще придатний для використання з котушкою запалювання за алгоритмом з випаюванням тороїдального трансформатора. Випаявши тороидальний трансформатор і перемотавши його вторинному ринку не впаюються її кінці назад в плату (як це було зручно зі старими Ферон). Виводите дроти за межі корпусу і використовуйте.

<< ГОЛОВНА