Что такое качер Бровина. Разбираемся и делаем качер вместе
ПОЧЕМУ не работает «качер Бровина»?
Почему же может не работать такой простой генератор и как его настроить? Для надежной работы генератора необходимо соблюсти ряд простых требований к элементам схемы.
1. Катушка должна быть длинной и многовитковой. Намотка должна быть плотной. Короткая маловитковая катушка с редко намотанными витками резонирует на чрезмерно высоких частотах. К такому же результату приводят пробелы в сплошной намотке, получающиеся, например, при спайке порванного при намотке провода и наличии большого промежутка между соседними витками в этом месте.
2. Транзистор должен быть достаточно высокочастотным для генерации на частоте колебательного контура. Обычно используемые транзисторы КТ805 с разными буквами имеют граничную частоту около 20 МГц, КТ903 - 120 МГц, КТ902 - 35 МГц, КТ819 - 3 МГц. При коротких катушках не все транзисторы могут генерировать на требуемой частоте. Хорошие результаты должны давать высокочастотные (но дорогие) транзисторы КТ921А с граничной частотой до 300 МГц.
3. Нужно правильно подобрать режим транзистора по постоянному току. Ток через транзистор очень сильно и нелинейно зависит от напряжения между базой и эмиттером транзистора. При значении этого напряжения менее 0,5 В транзистор ток не проводит и еще не усиливает и не генерирует. При значении 0,7-1,0 В ток может резко меняться от очень маленького значения до 3-5 ампер, транзистор усиливает и генерирует. При напряжении 1,5 В через транзистор идет максимально возможный ток, транзистор уже не усиливает и не генерирует.
Установить нужный ток 0,5-1,5 ампера можно с помощью резисторов. Для этого при 12-15-вольтовом питании проще всего впаять нижний резистор постоянного номинала 150-300 Ом, а вместо верхнего впаять цепочку из резистора 1 кОм и последовательно включенного с ним переменного резистора на 10 кОм. Используются один из крайних и средний (подвижный) выводы. В начальном положении расстояние между подвижным и крайним выводами (а, значит, и сопротивление между ними) должно быть максимальным. В разрыв одного из проводов питания нужно включить амперметр на 2-10 ампер и, поворотом ручки резистора выставить ток 0,5-1,5 ампера. Если такого амперметра нет, то нужно отслеживать появление генерации с помощью неоновой или люминесцентной ламп, расположенных близко от катушки. Если генерации нет, то нужно поменять местами выводы первичной обмотки, и повторить настройку.
Ток через транзистор сильно зависит от его нагрева при работе генератора. При длительной работе транзистор может стать неуправляемым от перегрева и выйти из строя (перегореть). Для уменьшения этого эффекта можно впаять в эмиттерную цепь резисторноминалом 1 Ом мощностью 2 Вт.
4. Для надежной генерации, не зависящей от параметров источника питания, в схеме между плюсом и минусом должна быть емкостная развязка, желательно из двух параллельно включенных конденсаторов: один электролитический емкостью примерно 1000 мкФ, выдерживающий с запасом напряжение источника питания, другой бумажный или керамический емкостью 0,1-0,5 мкФ с теми же требованиями к рабочему напряжению. Электролитический конденсатор обычно имеется внутриисточника питания, поэтому его можно не ставить.
— устройство для получения высокого напряжения высокой частоты. В радиолюбительских кругах активно собирается только для ознакомительных целей.
Историю изобретения и принцип работы можно посмотреть в ролике от «Чип и Дип»
Сама схема качера Бровина достаточно проста, но не стабильна в работе. Причина тому крайне не стабильная обратная связь. Сама конструкция реализована по схеме блокинг-генератора собранного всего на одном биполярном транзисторе. В схеме можно использовать практически любые НЧ биполярные транзисторы, можно даже ставить транзистор средней и малой мощности, но работа, конечно, будет в разы хуже. В моем варианте использован отечественный биполярный транзистор обратной проводимости серии КТ819Г.
Вторичная обмотка намотана на каркасе от припоя, сам каркас пластмассовый, диаметр 2,5 см. Длина каркаса 8 см. Обмотка намотана проводом 0,1мм и состоит из 600 витков, но желательно мотать от 800до 1500 витков того же провода. Намотку делаем аккуратно, виток к витку (для более ровной намотки удобно воспользоваться намоточным станком). После намотки никаких дополнительных изоляций ставить не нужно.
Первичная обмотка намотана толстым одножильным алюминиевым проводом с диаметром 3,5-5мм (такой провод используют для электрификации жилых домов).
Обмотка состоит из 4-5 жил, намотка делается в виде спирали. Каркас с повышающей обмоткой спокойно должен войти в спираль (первичный контур).
Схема качера Бровина состоит всего из 4-х компонентов, при этом только один из них является активным (транзистор). Если собираетесь питать качер от аккумулятора, то электролит можно исключить из схемы.
Используемые резисторы желательно подобрать с мощностью 1-5 Ватт, в ходе работы может наблюдаться довольно сильный перегрев.
Данный качер Бровина расчитан на 12 Вольт. Номинал входного напряжения можно поднять до 30 Вольт, в некоторых случаях 50 и более. Но внимательно изучите параметры используемого транзистора иначе можно без проблем спалить его.
К большому сожалению видео работы качера не сохранилось. Устройство было собрано давно, а писать статью все не решался.
Среди радиолюбителей большой популярностью пользуется весьма интересное устройство, называемое «качером Бровина». С его помощью можно наблюдать эффектные коронные разряды, молнии, плазменные дуги. Многие люди в интернете называют качер катушкой Теслы, однако это два совершенно разных устройства с разным принципом работы. В этой статье речь пойдёт именно о качере Бровина, пожалуй, самом простом высоковольтном устройстве, которое только можно придумать.
Схема качера Бровина
Схема предельно проста, содержит всего лишь один транзистор, пару резисторов и пару конденсаторов. Конденсаторы служат для фильтрации питающего напряжения, один из них должен быть электролитическим с большой ёмкостью (470-2200 мкФ), а второй керамическим или плёночным с малой ёмкостью (0,1-1 мкФ), для сглаживания высокочастотных помех. Два резистора образуют делитель напряжения, один из них должен иметь небольшое сопротивление (150-200 Ом), а второй – примерно в 10-20 раз больше. При этом последовательно с высокоомным резистором можно поставить подстроечный резистор, чтобы настроить качер на максимальную длину разрядов. На печатной плате, прилагающейся к статье, для него предусмотрено установочное место. Транзистор в схеме можно использовать практически любой мощный структуры n-p-n. Хорошо себя зарекомендовали транзисторы КТ805, КТ808, КТ809. Также можно поэкспериментировать с полевыми и поставить, например, IRF630, IRF740. От выбора транзистора в значительной степени зависит длина разрядов. Транзистор обязательно нужно установить на радиатор, ведь на нём выделяется большое количество тепла. L1 на схеме – первичная катушка, а L2 – вторичная, с неё снимается высоковольтный разряд.
Плата устройства
Плата выполняется методом ЛУТ, файл для печати прилагается. Для подключения проводов питания и выводов катушек на плате предусмотрены клеммники.
Скачать плату:
(cкачиваний: 167)
Изготовление вторичной (высоковольтной) катушки
Первым делом, нужно изготовить вторичную катушку. С ней всё просто и конкретно – чем больше витков, тем больше напряжение, соответственно, длиннее разряды. Можно использовать медную эмалированную проволоку сечением 0,1 – 0,3 мм. В качестве каркаса для вторичной обмотки весьма удобно использовать канализационную трубу, оптимальный диаметр составляет 5-7 см. Наматывать проволоку нужно виток к витку, максимально аккуратно. Желательно использовать цельный кусок проволоки, чтобы не было мест соединений. Но если в процессе проволока порвалась – ничего страшного, можно подпаять к ней оторвавшийся кусок, тщательно заизолировать и продолжать мотать витки, работать будет в любом случае.
Для ускорения процесса намотки можно установить трубу на две подпорки слева и справа так, чтобы она свободно на них вращалась. При этом наматывать проволоку будет куда легче. Если в процессе работы появилась необходимость отлучиться, кончик проволоки можно зафиксировать скотчем, тогда можно будет вернуться, отлепить скотч и продолжать наматывать. Ни в коем случае не нужно отпускать кончик проволоки, иначе натяжение пропадёт, витки разойдутся и придётся начинать всё с начала.
После того, как катушка намотана, витки проволоки обязательно нужно зафиксировать на трубе. Лучше всего использовать прозрачный лак, тогда катушка будет выглядеть весьма красиво. Я обмазал витки обычным воском, со своей задачей он справился, теперь случайно повредить тонкую проволоку будет куда сложней.
К нижнему концу проволоки следует припаять обычный провод и тщательно его зафиксировать у края трубы.
У верхнего края трубы располагается так называемый «терминал» - то место, из которого будет «исходить» коронный разряд. Желательно сделать его острым, тогда разряд будет сконцентрирован на кончике иглы. Закрепил на краю трубы болт, а на болт накрутил наконечник от дротика, как видно на фото. Вторичная катушка готова.
Изготовление первичной катушки
Первичная катушка содержит 2-5 витков толстого медного провода, сечением 1,5 – 2,5 мм. Располагаться она должна вокруг вторичной катушки, её диаметр должен быть больше на 2-3 см. Для каркаса первичной катушки можно использовать, опять-таки, канализационную пластиковую трубу, нужно лишь взять отрезок трубы диаметром и длиной большей, чем для вторичной. На расстоянии 10 см от верха трубы сверлятся два отверстия, через которые продевается медный провод. От числа витков сильно зависит длина разряда, поэтому их количество подбирается экспериментально.
Провод от самих витков нужно вывести к низу катушки, проведя их внутри трубы. Обязательно зафиксировать клеем. Первичная катушка готова.
Сборка качера Бровина
После того, как катушки намотаны, можно собирать всё воедино. Из пеноплекса вырезаются два круглых куска с отверстиями по центру. В центральное отверстие должна плотно заходить вторичная катушка, а внешний диаметр заготовок должен соответствовать диаметру первичной катушки.
Помещаем круглые заготовки внутрь большой трубы, а затем просовываем в них же вторичную катушку. При необходимости нужно зафиксировать их клеем. Провод от вторичной катушки нужно вывести в нижнюю часть большой трубы.
В нижней части большой трубы сверлятся два отверстия, одно под разъём питания, второе под тумблер.
Теперь осталось лишь подключить плату к питанию, поставив в разрыв плюсового провода тумблер, и подключить выводы катушек.
Когда все провода подключены, можно проверить работоспособность устройства. Аккуратно подаём на плату напряжение. Если на терминале появился маленький разрядик – значит качер работает. Если же качер отказывается работать даже при повышении напряжения питания – следует поменять местами выводы первичной катушки. Теперь можно поэкспериментировать с числом витком в первичной катшеке, подвигать катушки относительно друг друга, найдя такое положение, при котором разряд будет максимальным. Диапазон напряжения питания качера весьма широк – небольшой разряд появляется уже при 12 вольтах. При повышении напряжения он увеличивается, вместе с ним увеличивается и тепловыделение на транзисторе. Поэтому обязательно нужно следить за температурой радиатора, ведь перегретый транзистор долго не проработает.
В последнюю очередь остаётся лишь установить плату с радиатором внутри большой трубы, в нижней её части, поставить тумблер с разъёмом в уже просверленные отверстия.
Выглядит такой качер весьма эффектно даже в выключенном состоянии. Коронный разряд можно потрогать пальцем, это вполне безопасно, ведь ток от такого разряда течёт по поверхности кожи, не проникая внутрь. Этот эффект называется скин-эффектом, возникает он из-за высокой частоты работы качера. При долгой работе выделяется большое количество озона, поэтому включать качер следует только в проветриваемых помещениях. Также не стоит забывать про сильное электромагнитное излучение, которое создается вокруг устройства. Оно способно выводить из строя другие электронные устройства, поэтому не стоит оставлять рядом телефоны, фотоаппараты, планшеты. Создаваемое электромагнитное поле настолько сильное, что газоразрядные (или, проще говоря, энергосберегающие) лампочки зажигаются сами по себе вблизи катушки.
В хорошее время мы живём - в магазинах электроники и радиотехники есть всё. Даже как-то стало неинтересно. Только загоришься собрать какой-нибудь лабораторный блок питания или многоканальную зарядку - а оказывается китайцы всё уже сделали, причём за недорогую цену. Но к счастью, не всюду ещё проникли их маркетинговые умы. Такой девайс, как (генератор высокого напряжения - молний ), они ещё запустить в продажу не додумались, но думаю это дело времени. Значит можно попробовать собрать такую штуку самому, тем более схема настолько проста и надёжна, что паяется за час. Конечно не считая намотки катушки.
Всего 7 деталек отделяют вас от интереснейшего устройства, рождающего реальные молнии длинной 5-10 сантиметров (а у кого-то и все 15). Схема может смело рекомендоваться для начинающих радиолюбителей, которые уже умеют обращаться с напряжением 220В. Именно от него, напрямую, и питается качер. С одной стороны это упрощает дело, а с другой увеличивает риск.
Не буду в сотый раз писать о том, что если устройство имеет сетевое питание, то надо глядеть в оба и перестраховываться. Скажу только одно - эксперименты при первом запуске проводите с предохранителем 2-5 ампер и лампочкой накаливания на 100-200 ватт, включенной последовательно с 220в. С ней качер работает слабее, но уже можно понять что работает. Зато при случайных замыканиях не будет взрывов, а просто лампа загорится на полную мощность.
Полевой транзистор - любой высоковольтный Мосфет. Нашёл в коробке SSH5N90 (900В 5А) - его и поставил. Прежде чем засунуть всё это дело в корпус, нужно спаять навесным монтажом на столе и добиться надёжной работы с максимальной искрой. Заодно узнаете, рабочие выбранные детали или нет.
Сама схема паяется за час (с перекурами), а вот катушка - подольше. Первичная обмотка 4-5 витков медного провода 1,5-2 мм. Можно и ещё толще, для устойчивости, ведь она будет висеть в воздухе. Направление намотки не важно, расположение на оси тоже - и у основания, и в центре вторички хорошо запускалось. Вторичка, то есть высоковольтная - 500-1000 витков ПЭЛ 0,3. Я мотал 500 и прекрасно заработало, даже эпоксидкой покрывать не стал. Диаметр трубы - 30 мм.
Куда это всё засунуть
Извечная проблема - хороший корпус. Несмотря на пару компьютерных БП, в которые некоторые устанавливают такие схемы, решил не использовать металл. Для лучшей электробезопастности. Всё-таки не мигалку собираем!
После недолгих размышлений, взял за основу обрезок пластиковой трубы 120х200 мм, от кухонной вытяжки. Она круглая и неплохо смотрится. В ней будет схема, полевой транзистор с радиатором, первичный контур. А сверху будет торчать вторичка с острым медным набалдашником.
Сверху корпус закрывается крышечкой от коробочки, в которых продают морскую капусту:) Она идеально подошла по диаметру.
В крышке делается прорезь под катушку, а чтоб не заглядывали внутрь - обклеивается чёрной самоклейкой.
Катушки крепил к корпусу через ДВП планку, оставшуюся от ремонта балкона, с монтажными стойками для подключения трёх нужных проводов.
При проектировке учтите, что радиатор на транзистор требуется больше чем пачка сигарет, на небольшом будет сильно греться, так что долго качер вы не погоняете. Остановился на 50х100х5 мм, но через 10 минут он становится горячий.
Вторая по важности, после катушки, вещь - дроссель . От него зависит очень много. Необходима индуктивность дросселя более 1 Генри и ток 1 ампер. Пробовал первички от сетевых трансформаторов: до 50 ватт вообще не работает, 50-100 ватт - хорошо, 100-200 - отлично. Только жалко было ставить такие мощные, ограничился 60-ти ваттным ТН42 .
Всё размещаем в корпусе на металлическом основании, к которому привинчен дроссель, радиатор, и, если кто захочет, печатная плата. Её делать не стал - собрал навесняком.
Корпус снаружи тоже обклеен самоклейкой, а катушка обмотана чёрной изолентой. Боялся что с ней будет работать плохо, но обошлось.
После размещения в корпус опять включаем не напрямую к 220В, а через лампу-предохранитель. С ней искр может и не быть, но урчание схемы и свечение неонки вблизи катушки скажет, что всё олл райт .
Лучше один раз увидеть
Окончательно собираем корпус, дожидаемся темноты, и смотрим изумительное зрелище, не доступное простым смертным:) Искры - прямо как электроцветок . Красота! Друзья пришли и втыкали с благоговейным ужасом:))
Одно обидно, что при такой простоте, качер на одном несчастном полевике работает лучше, чем целая . Хотя может она просто была плохо настроена...
Обсудить статью КАЧЕР НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
