Как сделать высоковольтный преобразователь. Высоковольтный преобразователь своими руками: пошаговая инструкция

ВКонтакте

Twitter

ОК

Высоковольтный модуль где используется?

Высоковольтный модуль зажигания применяется для самозащиты и изготовления современной техники. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками. Как это сделать и где можно найти готовые изделия, расскажет эта статья.

Описание

Высоковольтный модуль – это блок с 4 проводами, 2 из которых необходимы для подключения питания. Как видим, ничего сложного.

Если нужен высоковольтный модуль, его можно приобрести в интернет–магазине или изготовить собственными руками. Готовое устройство работает от пальчиковых литиевых батареек с 3,6 до 6 вольт на входе. На выходе может выдаваться мощность в 400 вольт.

Генератор высокого напряжения имеет в составе 4 провода. Для проверки качества покупки можно взять модуль литий-ионного аккумулятора на 3,7 вольта. По параметрам между электродами должна пролетать искра до 2 см.

Такие работы необходимо производить особенно аккуратно. Разведите провода высоковольтного модуля и подсоедините их к аккумулятору. При подаче питания отмечается звуковой эффект в виде свиста. Также произойдет разряд, длина воздействия которого — 1,5-2 см.

Как это работает

Демонстрация работы модуля высоковольтного преобразователя может производиться с использованием генератора. Для этого необходимо питание от бесперебойника на 12 вольт и лампа на 25 Вт. При подсоединении проводов она горит полным накалом.

Описание изготовления высоковольтных генераторов

Умение мастерить выручает не раз в жизни. К примеру, хорошие высоковольтные генераторы стоят достаточно дорого. К тому же их сложно достать. Но ведь высоковольтный модуль успешно можно изготовить своими руками. Для этого понадобится шаговый двигатель, который может прекрасно работать в режиме генерации.

Прямо на вал шаговика присоединяют ручку, вращают ее и заряжают телефон в походных условиях. Эту зарядку можно изготовить своими руками за несколько минут.

Усовершенствование моделей

Есть множество подобных изобретений, но мощность их недостаточно высока. Для зарядки телефона нужно как минимум 2 Вт на выходе такого моторчика для старой модели мобильного устройства и не менее 5 Вт — для современного смартфона.

Где взять высоковольтный модуль с хорошей мощностью? Попытаемся его сделать самостоятельно. Подберем удобную ручку вращения для шаговика, все выводы проводов подсоединим по схеме. Результирующие выводы постоянного тока будут идти на ваттметр и на нагрузку, которая подобрана под этот двигатель и под обороты по оптимальным параметрам.

Какую же мощность удастся развить на крупном шаговом двигателе при оборотах в количестве 120 в минуту? Начнем опыт. Ваттметр показывает 0,8 Вт при напряжении 6 вольт и токе 0,11–0,12 ампер. При более быстром вращении пиковая цифра достигает 1 ампера, но это при очень быстрых оборотах.

Следовательно, подобное устройство требует усовершенствования. Нужен преобразователь, повышающий обороты в 3-4 раза, чтобы успешно можно было заряжать телефон в походных условиях.

Для этого применяется коллекторный моторчик. Можно сделать ременную передачу на этот двигатель, чтобы повысить его обороты в 3 раза. Получится установка с диаметром шкива, который в 3 раза больше того, который установлен на шаговом двигателе. Теперь такое устройство будет вращаться в 3 раза быстрее, что позволит достигнуть показателей в 2–2,2 Вт. При этом напряжение – 17 вольт, ток – 0,12-0,13 ампер. Такая мощность уже более значительна. Если устройство закрепить на столе, крутить ручку достаточно просто.

Чем больше обороты, тем больше полезной мощности может выдать генератор.

Делаем электрошокер: подготовка

Электрошоковые устройства могут быть очень мощными. Законом разрешено использовать устройства до 3 Ватт, которые не способны нанести тяжкий вред здоровью, но гарантируют довольно сильный удар током и ожог.

Схема устройства следующая:

• источник питания;
• повышающий преобразователь;
• высоковольтный умножитель напряжения.

Можно использовать обычный литий-ионный аккумулятор компактных размеров, лучше — литий-железофосфатный. Он имеет меньшую емкость при одинаковом весе, а номинальное напряжение составляет 3,2 вольт против 3,7 вольта в литий-ионном варианте.

Такое устройство обладает массой преимуществ:

• При собственной емкости всего в 700 мА/часов такой способен отдавать токи в 30-50 А.
• Имеет срок службы 10-15 лет.
• Способен работать при температуре до -30 градусов без утраты емкости и прочих негативных последствий.
• Экологически чист, безопасен, не вздувается и не взрывается.
• Утрачивает емкость гораздо медленнее.
• Не так чувствителен к параметрам зарядного устройства, может быть заряжен большими токами, не перегреваясь.

Для преобразователя можно использовать готовую модель из Китая. Или изготовить его собственными руками. Самое важное в таком устройстве – трансформатор. Его можно взять от дежурного источника неработающего блока питания компьютера. Желательно, чтобы он был удлиненного типа, что облегчит процесс мотания.

Собираем устройство

Трансформатор нужно разобрать, извлечь сердечник и нагревать его паяльной лампой в течение 5-10 минут. Структура клея ослабеет, и половинкам легче будет разъединиться.

Внутри есть зазор. Удаление половинок в сердечнике сменяется этапом смотки всех заводских обмоток, остается только поверхность голого каркаса.

Правила выполнения намоточных движений

Высоковольтный модуль для электрошокера требует, чтобы была выполнена намотка первичного типа трансформаторной обмотки. Длину провода в 0,5 мм складывают в два раза. Оптимальные показатели диаметра – от 0,4 до 0,7 мм. Потребуется намотать не менее 8 витков и вывести второй конец проводов наружу.

Изолируем намотанную обмотку при помощи нескольких слоев фторопласта или прозрачного скотча. К тонкому поводу, толщина которого не более 0,05 мм, припаивается кусок многожильного провода, помещенного в толстую изоляцию.

Места, где была выполнена пайка, изолируем при помощи термоусадки. Выводим провод и фиксируем его термоклеем, чтобы случайно не оборвать в процессе обмотки.

Наматываем первичную обмотку, по 100-120 витков, чередуя ее с несколькими слоями изоляции. По своему принципу намотка проста: ряд – слева направо, второй – справа налево, с изоляцией между ними. Так повторяем от 10 до 12 раз.

После того, как намотка выполнена, провода срезаются, к ним припаиваются многожильные высоковольтные провода и термоусадка. Все фиксируют посредством нескольких слоев прозрачным скотчем и собирают трансформатор.

Если не хотите так долго наматывать витки, можно приобрести готовые модули в китайских интернет–магазинах по вполне доступной стоимости или изготовить высоковольтный модуль своими руками.

Испытание устройства

Следующая часть умножителя напряжения – высоковольтные диоды и конденсаторы, которые можно взять от компьютерного блока питания. Диоды нужны также высоковольтного типа. Их напряжение должно быть от 4 кВт. Такие элементы также можно приобрести в интернет–магазинах.

Корпусом может служить коробка от фонарика или плеера, но обязательно из диэлектрического материала: пластмассы, бакелита, стеклотекстолита.

Умножитель с высоковольтным преобразователем рекомендуется залить эбокситной смолой, расплавленным воском или термоклеем. Последний может сильно деформировать корпус, если не поместить его в емкость с холодной водой.

Электроды можно взять от обычной вилки. Шокер снабжен предохранительным выключателем для защиты от случайного включения. Для активации устройства его снимают с предохранителя. Загорается индикаторный светодиод, затем нажимают на кнопку.

Высоковольтный модуль — преобразователь напряжения успешно показывает работоспособность в электрошокере. Зарядное устройство построено на базе микросхемы, где на вход модуля подается напряжение в 5 вольт, на выходе в 3,6 вольта. Такая зарядка позволяет питать девайс от любого USB-порта.

С помощью припоя можно сделать защитные разрядники, ограничивающие длину дуги для безопасной работы высоковольтного преобразователя. Шокер готов.

Изготовление высоковольтного модуля из энергосберегающей лампы

И такое устройство можно без труда изготовить своими руками. Вот только где взять высоковольтный модуль? Можно использовать обычную лампочку накаливания. Вначале мотаем не более 80 мотков. Второй слой – 400-600 витков. Между каждым слоем не забываем делать изоляцию из скотча.

Для испытания устройства подключим его через ограничительную лампочку в 35 Вт. Получился достаточно мощный высоковольтный модуль зажигания.

Сферы применения продукции

Где используется высоковольтный модуль? Такие устройства широко используются для изготовления современной аппаратуры, могут служить лабораторным генератором высокого напряжения. С помощью такого устройства можно построить самодельный шокер, систему для поджигания топлива в форсунке или двигателе.

Можно использовать для обеспечения питания портативного счетчика Гейгера, дозиметра, разновидностей аппаратуры, требующей высоких показателей напряжения с питанием, которое имеет небольшую мощность.

Устройство микросхемы включено в режиме «Мультивибратор» при показателях частоты, регулируемой в зависимости от того, каковы характеристики трансформатора. Высокий уровень, который показывает выходной сигнал тока, протекающий по резистору и первичной обмотке трансформатора, способен зарядить конденсатор 10 мкф. Для того, чтобы изготовить электрошок, потребуется устройство трансформатора, коэффициент умножения которого составляет 1 к 400 и выше.

Для получения искры в 1 мм нужны показатели напряжения около 1000 В. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками.

Где используют высоковольтные модули электрики. Высоковольтный модуль где используется? Испытания генератора ВН

Многие из нас хоть раз в жизни видели в интернете или в реальной жизни фотографии Высоковольтных генераторов, или сами их делали. Многие представленные в интернете схемы довольно мощные, их выходное напряжение составляет от 50 до 100 Киловольт. Мощность, как и напряжение тоже довольно высокая. Но их питание – главная проблема. Источник напряжения должен быть подобающей генератору мощности, должен уметь отдавать долговременно большой ток.

Есть 2 варианта питания ВВ генераторов:

1)аккумулятор,

2)сетевой источник питания.

Первый вариант позволяет запустить устройство далеко «от розетки». Однако, как раннее было замечено, устройство будет потреблять большую мощность и, следовательно, аккумулятор должен обеспечивать эту мощность (если вы хотите, чтобы генератор работал «на все 100»). Аккумуляторы такой мощности довольно большие и автономным устройство с таким аккумулятором не назовёшь. Если осуществлять питание от сетевого источника, то об автономности тоже говорить не придётся, так как генератор буквально «не оторвёшь от розетки».

Моё же устройство вполне автономно, так как потребляет от встроенного аккумулятора не так уж и много, однако вследствие низкого потребления мощность тоже не велика – около 10-15W. Но дугу с трансформатора получить можно, напряжение около 1 Киловольта. С умножителя напряжения по выше – 10-15 Кв.

Ближе к конструкции…

Так как этот генератор для серьёзных целей не планировал, я поместил все его «внутренности» в картонную коробку (как бы смешно это не звучало, но это так. Я прошу не судить строго мою конструкцию, так как высоковольтной технике я не специалистL). У моего устройства присутствуют 2 Li-ionаккумулятора, ёмкостью 2200 мА/ч. Их зарядка осуществляется с помощью линейного стабилизатора на 8 вольт: L7808. Он также находится в корпусе. Также имеется два зарядных устройства: от сети (12 в., 1250 мА/ч.) и от прикуривателя автомобиля.

Сама схема генерации высокого напряжения состоит из нескольких частей:

1)фильтр входного напряжения,

2)задающий генератор, построенный на мультивибраторе,

3)силовые транзисторы,

4)высоковольтный повышающий трансформатор (хочу отметить, что сердечник не должен иметь зазор, наличие зазора приводить к увеличению тока потребления и вследствие выход из строя силовых транзисторов).

Также к высоковольтному выходу можно подключить «симметричный» умножитель напряжения или… люминесцентную лампу, тогда ВВ генератор превращается в фонарь. Хотя на самом деле изначально это устройство планировалось сделать как фонарь. Схема преобразователя выполнена на макетной плате, при желании можете создать печатную плату. Максимальное потребление схемы – до 2-3 Ампера, это стоит учитывать при выборе выключателей. Стоимость устройства зависит от того, где вы брали компоненты. Я большую половину комплектации нашёл у себя в ящике или в коробке для хранения радиодеталей. Купить мне пришлось всего лишь линейный стабилизатор L7808, ИВЛМ1-1/7 (на самом деле сюда вставил ради интереса, а купил из любопытства J), также мне пришлось купить электронный трансформатор для галогенных ламп (из него я взял всего лишь трансформатор). Провод для намотки вторичной (повышающей, высоковольтной) обмотки взял из давно сгоревшего строчного трансформатора (ТВС110ПЦ), и Вам советую делать тоже самое. Так провод в строчных трансформаторах высоковольтный и с пробоем изоляции проблем быть не должно. С теорией вроде бы разобрались – теперь перейдём к практике…

Внешний вид…

Рис.1 – вид на управляющую панель:

1)индикаторы работоспособности

2)индикатор присутствия зарядного напряжения

3)вход от 8 до 25 вольт (для зарядки)

4)кнопка включения заряда аккумулятора (включать только при подключённом зарядном устройстве)

5)переключатель аккумуляторов (верхнее положение – основной, нижнее — запасной)

6)выключатель ВВ генератора

7)высоковольтный выход

На лицевой панели присутствуют 3 индикатора работоспособности. Их здесь такое количество, потому что семисегментный индикатор является моим инициалом (на нём светиться первая буква моего имени: «А»J), светодиоды над выключателем и переключателем изначально планировались быть дополнительными индикаторами заряда батареи, но со схемой индикации возникла проблема, а отверстия в корпусе уже были сделаны. Пришлось поставить светодиоды, но уже в качестве просто индикаторов, дабы не портить внешний вид.

Рис.2 – вид на вольтметр и индикатор:

8)вольтметр – показывает напряжение на аккумуляторе

9)индикатор – ИВЛМ1-1/7

10)предохранитель (от случайного включения)

Вакуумно-люминесцентный индикатор установил ради интереса, так как это мой первый индикатор такого типа.

Рис.3 – внутренний вид:

11)корпус

12)аккумуляторы (12,1-основной, 12,2-запасной)

13)линейный стабилизатор 7808 (для зарядки аккумуляторов)

14)плата преобразователя

15)теплоотвод с полевым транзистором КП813А2

Тут, думаю нечего пояснять.

Рис.4 – зарядные устройства:

16)от сети 220 в. (12 в., 1250 мА.)

17)от прикуривателя автомобиля

Рис.5 – нагрузки для АВВГ:

18)9 W люминесцентная лампа

19)«симметричный» умножитель напряжения

Рис.6 – принципиальная схема:

USB 1 – стандартный выход USB

BAT 1, 2 – Li — ion 7,4 в. 2200 мА/ч (18650 Х 2)

R 1, 2, 3, 4 – 820 Ом

R 5 – 100 КОм

R 6, 7 – 8,2 Ом

R 8 – 150 Ом

R 9, 12 – 510 Ом

R 10, 11 – 1 КОм

L 1 – сердечник от дросселя из энергосберегающей лампы, 10 витков по 1,5 мм.

C 1 – 470 мкФ 16 в.

C 2, 3 – 1000 мкФ 16 в.

C 4, 5 – 47 нФ 250 в.

C 6 – 3,2 нФ 1,25 Кв.

C 7 – 300 пФ 1,6 Кв.

С8 – 470 пФ 3 Кв.

С9, 10 – 6,3 нФ

C 11, 12, 13, 14 – 2200 пФ 5 Кв.

D 1 – красный светодиод

D 2 – АЛ307ЕМ

D 3 – АЛС307ВМ

VD 1, 2, 3, 4 – КЦ106Г

HL 1 – ЗЛС338Б1

HL 2 – NE 2

HL 3 – ИВЛМ1-1/7

HL 4 – ЛДС 9 W

IC 1 – L 7808

SB 1 – кнопка 1А

SA 1 – выключатель 3А (ON — OFF с неоновой лампой)

SA 2 – переключатель 6А (ON — ON )

SA 3 – выключатель 1А (ON — OFF )

PV 1 –М2003-1

T 1 – повышающий трансформатор:

ВВ обмотка: 372 витков ПЭВ-2 0.14мм. R=38.6ом

Первичная обмотка: 2 по 7 витков ПЭВ-… 1мм. R=0.4ом

VT 1 – КТ819ВМ

VT 2 – КП813А2

VT 3, 4 – КТ817Б

Общее количество компонентов: 53.

Без чего МОЖЕТ работать эта схема, на самом деле много без чего: IC1, R1, 2, 3, 4, 5, 8, C1, 2, 3, 4, 5, 7, 8,

Пояснения к схеме:

Минус общий, идёт от входа USB до платы преобразователя. Плюсы от аккумуляторов идут к переключателю, от него уже один вывод к выключателю (SA1), а от него к преобразователю. Также плюс идет к вольтметру (PV1), через резистор к катоду индикатора и к анодам светодиодов (для каждого светодиода отдельный резистор). Зарядка осуществляется после того как на вход USB подаётся напряжение от 8 до 25 вольт, а также после нажатия кнопки (SB1), светодиод (D1) загорается после того как подаётся напряжение для зарядки (контролировать процесс заряда можно с помощью вольтметра PV1).

Переключение между основным и запасным аккумуляторами осуществляется с помощью переключателя (SA1), дальше силовой плюс идёт к выключателю (SA2) (через выключатель SA3) ВВ генератора, неоновая лампа (HL2) находится внутри выключателя. Дальше силовые выводы поступают на блок конденсаторов и задающий генератор, построенный на мультивибраторе(VT3, 4. C9, 10. R9, 10, 11, 12), транзисторы КТ817Б можно заменить на любые другие аналоги, от него импульсы поступают на базу и затвор транзисторов(VT1, VT2), транзисторыможно использовать менее или более мощные аналоги. Здесь использованы полевой и биполярный транзисторы, сделано это для того, чтобы снизить потребление. После трансформатора высокое напряжение поступает на группы анодов-сегментов вакуумно-люминесцентного индикатора, а после на ВВ выход.

Потребление (как фонарь): за 1 минуту схема разряжает аккумулятор на 0,04 В. (40 милливольт.). Если генератор будет работать 25 минут, следовательно, разрядится на 1 вольт (25*0,04).

Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.

Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: — энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.

Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа ) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.
Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается. Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.

Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.

Немного о компактных люминесцентных лампах

Блоки на схеме:
1 — выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 — транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 — тороидальный трансформатор
4 — резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения
5 — люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником

КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.

Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.

Немного о строчных трансформаторах

Строчники также бывают разных размеров и форм.

Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод — общий и пара других выводов — первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.

Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.

Итоговая конструкция

На фото выше вы можете видеть устройство в работе.

И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод — это «плюс». Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.

Возможные проблемы

Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.

Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте — он был рабочий.

Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил «в воздухе». Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил — схема заработала, но резистор быстро сгорел.

Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.

Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!

Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.
2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.

Высоковольтный модуль зажигания применяется для самозащиты и изготовления современной техники. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками. Как это сделать и где можно найти готовые изделия, расскажет эта статья.

Описание

Высоковольтный модуль — это блок с 4 проводами, 2 из которых необходимы для подключения питания. Как видим, ничего сложного.

Если нужен высоковольтный модуль, его можно приобрести в интернет-магазине или изготовить собственными руками. Готовое устройство работает от пальчиковых литиевых батареек с 3,6 до 6 вольт на входе. На выходе может выдаваться мощность в 400 вольт.

Генератор имеет в составе 4 провода. Для проверки качества покупки можно взять модуль литий-ионного аккумулятора на 3,7 вольта. По параметрам между электродами должна пролетать искра до 2 см.

Такие работы необходимо производить особенно аккуратно. Разведите провода высоковольтного модуля и подсоедините их к аккумулятору. При подаче питания отмечается звуковой эффект в виде свиста. Также произойдет разряд, длина воздействия которого — 1,5-2 см.

Как это работает

Демонстрация работы модуля высоковольтного преобразователя может производиться с использованием генератора. Для этого необходимо питание от бесперебойника на 12 вольт и лампа на 25 Вт. При подсоединении проводов она горит полным накалом.

Описание изготовления высоковольтных генераторов

Умение мастерить выручает не раз в жизни. К примеру, хорошие высоковольтные генераторы стоят достаточно дорого. К тому же их сложно достать. Но ведь высоковольтный модуль успешно можно изготовить своими руками. Для этого понадобится шаговый двигатель, который может прекрасно работать в режиме генерации.

Прямо на вал шаговика присоединяют ручку, вращают ее и заряжают телефон в походных условиях. Эту зарядку можно изготовить своими руками за несколько минут.

Усовершенствование моделей

Есть множество подобных изобретений, но мощность их недостаточно высока. Для зарядки телефона нужно как минимум 2 Вт на выходе такого моторчика для старой модели мобильного устройства и не менее 5 Вт — для современного смартфона.

Где взять высоковольтный модуль с хорошей мощностью? Попытаемся его сделать самостоятельно. Подберем удобную ручку вращения для шаговика, все выводы проводов подсоединим по схеме. Результирующие выводы постоянного тока будут идти на ваттметр и на нагрузку, которая подобрана под этот двигатель и под обороты по оптимальным параметрам.

Какую же мощность удастся развить на крупном шаговом двигателе при оборотах в количестве 120 в минуту? Начнем опыт. Ваттметр показывает 0,8 Вт при напряжении 6 вольт и токе 0,11-0,12 ампер. При более быстром вращении пиковая цифра достигает 1 ампера, но это при очень быстрых оборотах.

Следовательно, подобное устройство требует усовершенствования. Нужен преобразователь, повышающий обороты в 3-4 раза, чтобы успешно можно было заряжать телефон в походных условиях.

Для этого применяется коллекторный моторчик. Можно сделать ременную передачу на этот двигатель, чтобы повысить его обороты в 3 раза. Получится установка с диаметром шкива, который в 3 раза больше того, который установлен на шаговом двигателе. Теперь такое устройство будет вращаться в 3 раза быстрее, что позволит достигнуть показателей в 2-2,2 Вт. При этом напряжение — 17 вольт, ток — 0,12-0,13 ампер. Такая мощность уже более значительна. Если устройство закрепить на столе, крутить ручку достаточно просто.

Чем больше обороты, тем больше полезной мощности может выдать генератор.

Делаем электрошокер: подготовка

Электрошоковые устройства могут быть очень мощными. Законом разрешено использовать устройства до 3 Ватт, которые не способны нанести тяжкий вред здоровью, но гарантируют довольно сильный удар током и ожог.

Схема устройства следующая:

• источник питания;
• повышающий преобразователь;
• высоковольтный умножитель напряжения.

Можно использовать обычный литий-ионный аккумулятор компактных размеров, лучше — литий-железофосфатный. Он имеет меньшую емкость при одинаковом весе, а номинальное напряжение составляет 3,2 вольт против 3,7 вольта в литий-ионном варианте.

Такое устройство обладает массой преимуществ:

• При собственной емкости всего в 700 мА/часов такой способен отдавать токи в 30-50 А.
• Имеет срок службы 10-15 лет.
• Способен работать при температуре до -30 градусов без утраты емкости и прочих негативных последствий.
• Экологически чист, безопасен, не вздувается и не взрывается.
• Утрачивает емкость гораздо медленнее.
• Не так чувствителен к параметрам зарядного устройства, может быть заряжен большими токами, не перегреваясь.

Для преобразователя можно использовать готовую модель из Китая. Или изготовить его собственными руками. Самое важное в таком устройстве — трансформатор. Его можно взять от дежурного источника неработающего блока питания компьютера. Желательно, чтобы он был удлиненного типа, что облегчит процесс мотания.

Собираем устройство

Трансформатор нужно разобрать, извлечь сердечник и нагревать его паяльной лампой в течение 5-10 минут. Структура клея ослабеет, и половинкам легче будет разъединиться.

Внутри есть зазор. Удаление половинок в сердечнике сменяется этапом смотки всех заводских обмоток, остается только поверхность голого каркаса.

Правила выполнения намоточных движений

Высоковольтный модуль для электрошокера требует, чтобы была выполнена намотка первичного типа трансформаторной обмотки. Длину провода в 0,5 мм складывают в два раза. Оптимальные показатели диаметра — от 0,4 до 0,7 мм. Потребуется намотать не менее 8 витков и вывести второй конец проводов наружу.

Изолируем намотанную обмотку при помощи нескольких слоев фторопласта или прозрачного скотча. К тонкому поводу, толщина которого не более 0,05 мм, припаивается кусок многожильного провода, помещенного в толстую изоляцию.

Места, где была выполнена пайка, изолируем при помощи термоусадки. Выводим провод и фиксируем его термоклеем, чтобы случайно не оборвать в процессе обмотки.

Наматываем первичную обмотку, по 100-120 витков, чередуя ее с несколькими слоями изоляции. По своему принципу намотка проста: ряд — слева направо, второй — справа налево, с изоляцией между ними. Так повторяем от 10 до 12 раз.

После того, как намотка выполнена, провода срезаются, к ним припаиваются многожильные высоковольтные провода и термоусадка. Все фиксируют посредством нескольких слоев прозрачным скотчем и собирают трансформатор.

Если не хотите так долго наматывать витки, можно приобрести готовые модули в китайских интернет-магазинах по вполне доступной стоимости или изготовить высоковольтный модуль своими руками.

Испытание устройства

Следующая часть умножителя напряжения — высоковольтные диоды и конденсаторы, которые можно взять от компьютерного блока питания. Диоды нужны также высоковольтного типа. Их напряжение должно быть от 4 кВт. Такие элементы также можно приобрести в интернет-магазинах.

Корпусом может служить коробка от фонарика или плеера, но обязательно из диэлектрического материала: пластмассы, бакелита, стеклотекстолита.

Умножитель с высоковольтным преобразователем рекомендуется залить эбокситной смолой, расплавленным воском или термоклеем. Последний может сильно деформировать корпус, если не поместить его в емкость с холодной водой.

Электроды можно взять от обычной вилки. Шокер снабжен предохранительным выключателем для защиты от случайного включения. Для активации устройства его снимают с предохранителя. Загорается индикаторный светодиод, затем нажимают на кнопку.

Высоковольтный модуль — преобразователь напряжения успешно показывает работоспособность в электрошокере. Зарядное устройство построено на базе микросхемы, где на вход модуля подается напряжение в 5 вольт, на выходе в 3,6 вольта. Такая зарядка позволяет питать девайс от любого USB-порта.

С помощью припоя можно сделать защитные разрядники, ограничивающие длину дуги для безопасной работы высоковольтного преобразователя. Шокер готов.

Изготовление высоковольтного модуля из энергосберегающей лампы

И такое устройство можно без труда изготовить своими руками. Вот только где взять высоковольтный модуль? Можно использовать обычную лампочку накаливания. Вначале мотаем не более 80 мотков. Второй слой — 400-600 витков. Между каждым слоем не забываем делать изоляцию из скотча.

Для испытания устройства подключим его через ограничительную лампочку в 35 Вт. Получился достаточно мощный высоковольтный модуль зажигания.

Сферы применения продукции

Где используется высоковольтный модуль? Такие устройства широко используются для изготовления современной аппаратуры, могут служить лабораторным генератором высокого напряжения. С помощью такого устройства можно построить самодельный шокер, систему для поджигания топлива в форсунке или двигателе.

Можно использовать для обеспечения питания портативного счетчика Гейгера, дозиметра, разновидностей аппаратуры, требующей высоких показателей напряжения с питанием, которое имеет небольшую мощность.

Устройство микросхемы включено в режиме «Мультивибратор» при показателях частоты, регулируемой в зависимости от того, каковы характеристики трансформатора. Высокий уровень, который показывает выходной сигнал тока, протекающий по резистору и первичной обмотке трансформатора, способен зарядить конденсатор 10 мкф. Для того, чтобы изготовить электрошок, потребуется устройство трансформатора, коэффициент умножения которого составляет 1 к 400 и выше.

Для получения искры в 1 мм нужны показатели напряжения около 1000 В. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками.

Прежде чем мы перейдём к описанию предлагаемого для сборки источника высокого напряжения, напомним о необходимости соблюдать общие меры безопасности при работе с высокими напряжениями. Хотя это устройство даёт выходной ток чрезвычайно малого уровня, оно может быть опасным и вызовет довольно неприятный и болезненный удар, если случайно каснуться в неположенном месте. С точки зрения безопасности, это один из самых безопасных высоковольтных источников, поскольку выходной ток сравним с током обычных электрошокеров. Высокое напряжение на выходных клеммах — постоянного тока около 10-20 киловольт, и если подключить разрядник, то можно получить дугу 15 мм.

Схема источника высокого напряжения

Напряжение может регулироваться изменением количества ступеней в умножителе, например, если вы хотите, чтобы оно зажгло неоновые лампы — можно использовать одну, если хотите, чтобы работали свечи зажигания — можно использовать две или три, и если нужно более высокое напряжение — можно использовать 4, 5 и более. Меньше каскадов означает меньшее напряжение, но больший ток, что может увеличить опасность этого устройства. Парадокс, но чем больше напряжение, тем менее сложным будет нанести ущерб из-за питания, поскольку ток падает до пренебрежительно малого уровня.

Как это работает

После нажатия кнопки, ИК-диод включается и луч света попадает на датчик оптрона, этот датчик имеет выходное сопротивление около 50 Ом, что достаточно для включения транзистора 2n2222. Этот транзистор подаёт энергию батареи для питания таймера 555. Частоту и скважность импульсов можно регулировать изменением номиналов компонентов обвязки. В данном случае частота может регулироваться с помощью потенциометра. Эти колебания, через транзистор BD679, усиливающий импульсы тока, поступают на первичную катушку. Со вторичной снимается переменное напряжение, увеличенное в 1000 раз, и выпрямляется ВВ умножителем.

Детали для сборки схемы

Микросхема — любой таймер серии КР1006ВИ1. Для катушки — трансформатор с отношением сопротивления обмоток 8 Ом:1 кОм. Первое, на что необходимо обратить внимание при выборе трансформатора — это размер, так как количество энергии, которое они могут обрабатывать, пропорционально их размерам. Например размером с большую монету даст нам больше энергии, чем небольшой трансформатор.

Первое, что необходимо сделать для его перемотки, это удалить ферритовый сердечник для доступа к самой катушке. В большинстве трансформаторов две части склеиваются клеем, просто держите трансформатор плоскогубцами над зажигалкой, только осторожно, чтоб не расплавить пластик. После минуты клей должен расплавиться и надо разломить его на две части сердечника.

Учитывайте, что феррит очень хрупкий и трескается довольно легко. Для намотки вторичной катушки использовался эмалированный медный провод 0,15 мм. Намотка почти до заполнения, чтоб потом хватило ещё на один слой более толстого провода 0,3 мм — это будет первичка. Она должна иметь несколько десятков витков, около 100.

Почему здесь установлен оптрон — он обеспечит полную гальваническую развязку от схемы, с ним не будет электрического контакта между кнопкой замыкания питания, микросхемой и высоковольтной частью. Если случайно пробьёт высокое напряжение по питанию, то вы будете в безопасности.

Сделать оптрон очень легко, любой ИК-светодиод и ИК-датчик вставьте в термоусадочную трубку, как показано на картинке. В крайнем случае, если не хочется усложнять дело, уберите все эти элементы и подавайте питание замкнув К-Э транзистора 2N2222.

Обратите внимание на два выключателя в схеме, так сделано потому, что каждая рука должна быть задействована чтобы активировать генератор — это будет безопасно, уменьшает риск случайного включения. Также при работе устройства вы не должны прикасаться к чему-либо еще, кроме кнопок.

При сборке умножителя напряжения не забудьте оставить достаточный зазор между элементами. Обрежьте все торчащие выводы, поскольку они могут привести к коронным разрядам, которые сильно снижают эффективность.

Рекомендуем изолировать все оголенные контакты умножителя с термоклеем или другим аналогичным изоляционным материалом и, после этого, обернуть в термоусадочную трубку или изоленту. Это не только уменьшит риск случайных ударов, но и повысит эффективность схемы путем уменьшения потерь через воздух. Также для страховки добавили кусок пенопласта между умножителем и генератором.

Потребляемый ток должен быть примерно 0,5-1 ампер. Если больше — значит схема плохо настроена.

Испытания генератора ВН

Было испытано два различных трансформатора — оба с отличными результатами. Первый имел меньший размер ферритового сердечника и, следовательно, меньше индуктивность, работал на частоте 2 кГц, а в другом около 1 кГц.

При первом запуске сначала проверьте генератор NE555, работает ли он. Подключите маленький динамик к ноге 3 — при изменении частоты вы должны услышать звук, исходящий из него. Если все сильно нагревается можно увеличить сопротивление первичной обмотки, намотав её проводом потоньше. И небольшой радиатор для транзистора рекомендуется. Да и правильная частота настройки является важной, чтобы избежать этой проблемы.

Этот компактный цилиндрически преобразователь способен выдавать до 400 кВ. Его можно взять за основу шокового устройства для отпугивания собак.. или людей! Также на основе этого модуля возможно создание компактной электронной зажигалки, которые сейчас так популярны. Этот повышающий преобразователь способен пробивать до 20 мм воздуха, что, согласитесь, немало. Потребление тока достаточно велико, может доходить до нескольких ампер – запаситесь мощный источником энергии.

Высоковольтный модуль своими руками

Тема: как сделать, спаять схему для получения высокого напряжения самому.

Тема о различных устройствах, повышающих напряжение до величин свыше 1000 вольт весьма популярна. Эти высоковольтные преобразователи можно использовать для таких целей как электрические зажигалки, ионизаторы воздуха, источники питания для газоразрядных ламп, электрошокеры, различные светящиеся шары (внутри которых играют молнии) и т.д. И вовсе нет особой необходимости в том, чтобы собирать преобразователь высокого напряжения по какой-то сложной схеме. Допустим я сделал очень простой вариант такого устройства, которое содержало в себе всего три детали: трансформатор с ферритовым Ш-образным сердечником, полевой транзистор и резистор.

В этой схеме простого высоковольтного преобразователя, что был собран своими руками, основные силы уходят на намотку повышающего трансформатора. Сам трансформатор был снят с платы обычного компьютерного блока питания. Также такие трансформаторы можно найти в различной современной технике, где имеются блоки питания с высокочастотными преобразователям. Либо его можно просто купить на радиорынке, цена относительно низкая.

Магнитопровод такого высокочастотного трансформатора должен быть из феррита (подойдет любая марка). У меня нормально работал этот преобразователь на трансформаторе Ш-образной формы (должна подойти и П-образная форма), в то время как на круглом сердечнике схема не запускалась. Размеры трансформатора в большей степени зависят от того провода, что будет намотан на магнитопровод (диаметра, количества витков, изоляционных слоев между обмотками). Допустим свой первый трансформатор я намотал до полного его заполнения, а в итоге оказалось, что было недостаточным количество витков во вторичной обмотке. Пришлось брать трансформатор чуть больших размеров. Что касается мощности таких высокочастотных трансформаторов, то ее скорее можно назвать резиновой. То есть, электрическая мощность, которую можно получить из подобного транса, напрямую зависит от рабочей частоты тока, что подается на входные обмотки. Повышая только лишь частоту тока, оставляя размеры трансформатора прежними, можно увеличивать его общую мощность.

Если вы сняли с устройства, достали где-нибудь подходящий трансформатор с ферритовым сердечником то его нужно будет перемотать. Обычно магнитопровод этих трансов между собой склеен. Банальные попытки просто соединить сердечник путем механического воздействия (отковыривать ножом, отверткой и т.д.) в большинстве случаев приводят к раскалыванию феррита. Правильнее будет сначала имеющийся трансформатор опустить на полминуты в кипящую воду. После этого сцепление клея ослабевает и части ферритового сердечника легко отсоединяются друг от друга без повреждений.

Теперь что касается самой перемотки трансформатора под наш самодельный высоковольтный преобразователь. Итак, первичная обмотка содержит 8 витков с отводом от середины (диаметр провода около 0.8-1,5 мм). Ее проще наматывать шиной из нескольких проводов, допустим берем 6 проводов диаметром по 0.4 миллиметров каждый. Все эти провода аккуратно и равномерно наматываем на каркас трансформатора. Мотаем 4 витка. Далее выходящие концы этих проводов разделяем по 3 штуки, спаивая их между собой. В общем получается что мы имеем первичку, состоящую из двух проводов, каждый из которых имеет 4 витка, а каждый провод состоит из трех жил, соединенных параллельно между собой. Начало одной (любой) первичной обмотки соединяем с концом другой первичной обмотки. Это соединение и будет отводом от середины, образуя среднюю точку.

Для изоляционного отделения обмоток можно использовать ленту обычного скотча. Намотали первичную обмотку, нанесли изоляционный слой в несколько витков. Поверх первичной начинаем мотать вторичную, повышающую обмотку высоковольтного трансформатора. Также отделяем слоем скотча. К примеру, один слой вторичной обмотки содержит у меня по 200 витков, после чего изолирую одним витком скотча. Далее мотаю следующий слой в 200 витков. Всего вторичная обмотка должна содержать около 1600 витков провода 0,1 мм. Это получается 8 слоев по 200 витков каждый. Следим, чтобы витки различных слоев были отдалены друг от друга на некоторое расстояние (примерно 0.4 мм), что уменьшает вероятность электрического пробоя.

После завершения намотки вставляем в каркас части ферритового сердечника. Для их фиксации достаточно обмотать несколькими витками ленты скотча. Вот и все, наш высоковольтный трансформатор готов. Теперь осталось к нему припаять полевой транзистор и резистор. Подсоединяем питание. В моем случае высоковольтный преобразователь хорошо начинал работать от напряжения 5 вольт. Просто сам полевой транзистор, который я поставил, имеет пороговое напряжение 2-4 вольта. Путем подбора полевых транзисторов (имеющих другие пороговые напряжения) можно уменьшить величину питающего напряжения, к примеру, запитать схему от обычного литиевого аккумулятора, получив в итоге компактную электрическую зажигалку для газа.

Тема: как сделать, спаять схему для получения высокого напряжения самому.

Тема о различных устройствах, повышающих напряжение до величин свыше 1000 вольт весьма популярна. Эти высоковольтные преобразователи можно использовать для таких целей как электрические зажигалки, ионизаторы воздуха, источники питания для газоразрядных ламп, электрошокеры, различные светящиеся шары (внутри которых играют молнии) и т.д. И вовсе нет особой необходимости в том, чтобы собирать преобразователь высокого напряжения по какой-то сложной схеме. Допустим я сделал очень простой вариант такого устройства, которое содержало в себе всего три детали: трансформатор с ферритовым Ш-образным сердечником, полевой транзистор и резистор.

В этой схеме простого высоковольтного преобразователя, что был собран своими руками, основные силы уходят на намотку повышающего трансформатора. Сам трансформатор был снят с платы обычного компьютерного блока питания. Также такие трансформаторы можно найти в различной современной технике, где имеются блоки питания с высокочастотными преобразователям. Либо его можно просто купить на радиорынке, цена относительно низкая.

Магнитопровод такого высокочастотного трансформатора должен быть из феррита (подойдет любая марка). У меня нормально работал этот преобразователь на трансформаторе Ш-образной формы (должна подойти и П-образная форма), в то время как на круглом сердечнике схема не запускалась. Размеры трансформатора в большей степени зависят от того провода, что будет намотан на магнитопровод (диаметра, количества витков, изоляционных слоев между обмотками). Допустим свой первый трансформатор я намотал до полного его заполнения, а в итоге оказалось, что было недостаточным количество витков во вторичной обмотке. Пришлось брать трансформатор чуть больших размеров. Что касается мощности таких высокочастотных трансформаторов, то ее скорее можно назвать резиновой. То есть, электрическая мощность, которую можно получить из подобного транса, напрямую зависит от рабочей частоты тока, что подается на входные обмотки. Повышая только лишь частоту тока, оставляя размеры трансформатора прежними, можно увеличивать его общую мощность.

Если вы сняли с устройства, достали где-нибудь подходящий трансформатор с ферритовым сердечником то его нужно будет перемотать. Обычно магнитопровод этих трансов между собой склеен. Банальные попытки просто соединить сердечник путем механического воздействия (отковыривать ножом, отверткой и т.д.) в большинстве случаев приводят к раскалыванию феррита. Правильнее будет сначала имеющийся трансформатор опустить на полминуты в кипящую воду. После этого сцепление клея ослабевает и части ферритового сердечника легко отсоединяются друг от друга без повреждений.

Теперь что касается самой перемотки трансформатора под наш самодельный высоковольтный преобразователь. Итак, первичная обмотка содержит 8 витков с отводом от середины (диаметр провода около 0.8-1,5 мм). Ее проще наматывать шиной из нескольких проводов, допустим берем 6 проводов диаметром по 0.4 миллиметров каждый. Все эти провода аккуратно и равномерно наматываем на каркас трансформатора. Мотаем 4 витка. Далее выходящие концы этих проводов разделяем по 3 штуки, спаивая их между собой. В общем получается что мы имеем первичку, состоящую из двух проводов, каждый из которых имеет 4 витка, а каждый провод состоит из трех жил, соединенных параллельно между собой. Начало одной (любой) первичной обмотки соединяем с концом другой первичной обмотки. Это соединение и будет отводом от середины, образуя среднюю точку.

Для изоляционного отделения обмоток можно использовать ленту обычного скотча. Намотали первичную обмотку, нанесли изоляционный слой в несколько витков. Поверх первичной начинаем мотать вторичную, повышающую обмотку высоковольтного трансформатора. Также отделяем слоем скотча. К примеру, один слой вторичной обмотки содержит у меня по 200 витков, после чего изолирую одним витком скотча. Далее мотаю следующий слой в 200 витков. Всего вторичная обмотка должна содержать около 1600 витков провода 0,1 мм. Это получается 8 слоев по 200 витков каждый. Следим, чтобы витки различных слоев были отдалены друг от друга на некоторое расстояние (примерно 0.4 мм), что уменьшает вероятность электрического пробоя.

После завершения намотки вставляем в каркас части ферритового сердечника. Для их фиксации достаточно обмотать несколькими витками ленты скотча. Вот и все, наш высоковольтный трансформатор готов. Теперь осталось к нему припаять полевой транзистор и резистор. Подсоединяем питание. В моем случае высоковольтный преобразователь хорошо начинал работать от напряжения 5 вольт. Просто сам полевой транзистор, который я поставил, имеет пороговое напряжение 2-4 вольта. Путем подбора полевых транзисторов (имеющих другие пороговые напряжения) можно уменьшить величину питающего напряжения, к примеру, запитать схему от обычного литиевого аккумулятора, получив в итоге компактную электрическую зажигалку для газа.

Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.

Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: – энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.

Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.
Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается. Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.

Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.

Немного о компактных люминесцентных лампах

Блоки на схеме:
1 – выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 – транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 – тороидальный трансформатор
4 – резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения
5 – люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником

КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.

Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.

Немного о строчных трансформаторах

Строчники также бывают разных размеров и форм.

Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод – общий и пара других выводов – первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.

Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.

Итоговая конструкция

На фото выше вы можете видеть устройство в работе.

И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод – это «плюс». Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.

Возможные проблемы

Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.

Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте – он был рабочий.

Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил «в воздухе». Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил – схема заработала, но резистор быстро сгорел.

Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.

Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!

Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.
2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.

Используйте конденсатор на соответствующее напряжение! У меня был на 400 Вольт, взятый из балласта другой энергосберегающей лампы.

При проведении опытов с высоким напряжением будьте предельно осторожны! Высокое напряжение опасно для жизни!

Лампа мощностью 65 Ватт, обеспечивает ток порядка 65 мА (65Ватт/1000В). А сила тока более чем 50 мА, смертельна опасна для жизни и вызывает остановку сердца!

Как можно сделать простейший преобразователь для получения высокого напряжения, который содержит всего три электронных детали | ЭлектроХобби

В этой статье предлагаю вашему вниманию рассмотрение простейшей электронной схемы преобразователя, позволяющий получать высокое напряжение на выходе. Сама же схема собрана всего на трех электронных компонента. Это импульсный трансформатор с ферритовым сердечником, полевой транзистор и резистор. Схема высоковольтного преобразователя напряжения приведена ниже на рисунке.

простейшая схема преобразователя для получения высокого напряжения

В данной схеме важно правильно намотать импульсный трансформатор. Поскольку именно от качественной его намотки и сборки зависит насколько хорошо будет работать этот преобразователь напряжения. Поскольку мы имеем дело с относительно высоким напряжением, а это где-то порядка нескольких киловольт, то неправильная намотка может привести к быстрому пробою изоляции трансформатора и последующему выходу его из строя.

Итак, нам понадобится Ш-образный ферритовый сердечник, имеющий каркас. Для примера я взял сердечник от старого компьютерного блока питания. Его размеры – 33мм*28мм*12мм.

Импульсный трансформатор для схемы простого высоковольтного преобразователя

Чтобы разобрать подобный трансформатор, не повредив ферритовый сердечник, его нужно минут на 5-10 погрузить в кипящую воду. После этого половинки ферритового сердечника легко можно отсоединить друг от друга. Они изначально склеены и простым усилием вы можете только повредить этот сердечник (он хрупкий).

Когда же уже ферритовый сердечник разобран, и с каркаса снята вся имеющаяся намотка, то можно теперь приступать к новой намотке нужного количества витков. На рисунке со схемой нарисовано, что первичная обмотка содержит 8 витков, и она разделена на две части (каждая имеет по 4 витка). Диаметр провода первичной обмотки можно взять где-то в районе 1 мм. Причем лучше первичку мотать шиной, то есть из нескольких более тонких проводов (допустим 2 жилы, каждая по 0,5 мм).

Как наматывать шину проводов на импульсный трансформатор для преобразователя

Также обязательно нужно делать изоляцию между слоями обмоток. Итак, чтобы сразу намотать обе части первичной обмотки мы берем допустим 4 жилы, каждая из которых диаметром по 0,5 мм. Сразу все 4 жилы и наматываем на каркасе трансформатора. Делаем 4 витка. Далее мы 2 жили будем использовать как одна часть первичной обмотки, и две других жилы будут второй частью первички. То есть, когда полностью будут намотаны все обмотки (и первичная и вторичная), мы отсоединим жилы первичной обмотки и спаяем их нужным образом.

Намотка обмотки шиной проводов для высоковольтного преобразователя

Далее мы делаем слой изоляции, который отделит первичную обмотку от вторичной. И ее обязательно нужно делать качественно, поскольку высокое напряжение вторичной обмотки легко может пробить себе путь через наиболее короткое расстояние, где не будет изоляции. То есть, между первичной и вторичной обмоткой может возникнуть электрическая дуга, которая испортит весь трансформатор, сделав его не пригодным для дальнейшего использования в преобразователе.

Как правильно сделать изоляцию между слоями обмоток в импульсном трансформаторе для высоковольтного преобразователя

Теперь на слой изоляции начинаем наматывать вторичную, повышающую обмотку. Она содержит 1800 витков медного изолированного провода диаметром около 0,1 мм. Думаю должно быть понятно, что чем больше витков содержит вторичная обмотка, тем выше мы получим выходное напряжение. Но, слишком большое напряжение опасно тем, что оно легко может пробивать слабые места в изоляции трансформатора, что выведет его из строя. Это обязательно учтите.

Важным моментом при намотке вторичной обмотки является также хорошая изоляция мест соединения выводов самой обмотки с проводами, что будут выходить наружу (сами выводы вторичной обмотки).

Правильная изоляция выводов вторичной обмотки высоковольтного трансформатора

После того, как трансформатор намотан, можно приступать к пайке схемы высоковольтного преобразователя напряжения. Для тех, кто не понял где какие выводы у полевого транзистора, то вот подсказка на картинке ниже.

Где какие выводы у полевого транзистора IRFZ48N, его цоколевка

Как делать отвод от середины на первичной обмотке, сделанной из шины проводов

Для того, чтобы сделать отвод от середины в нашем повышающем импульсном трансформаторе на первичной обмотке мы конец одной части этой первички соединяем с концом второй части этой первички. Естественно, пары проводов первичной обмотке предварительно нужно вызвонить мультиметром, электронным тестером.

Схема этого высоковольтного преобразователя питается от напряжения 5 вольт постоянного тока. Сила потребляемого тока может достигать до десятка ампер (обычно это до 10 А, и это зависит от режима работы самой схемы, размеров конкретного трансформатора, рабочей частоты и т.д.). Полевой транзистор желательно прикрутить к небольшому радиатору, поскольку он будет нагреваться. Чем больше напряжение мы подадим на схему (более 5 вольт), тем сильнее может быть нагрев транзистора.

Сама схема полностью рабочая. Вот видео по этой теме.

Импульсный трансформатор для данной схемы преобразователя можно делать из разных типов сердечников (гантели, кольца, Ш-образный сердечник с зазором и без него), при этом будет также разный режим работы этого устройства. Если есть желание и возможность, то попробуйте эту схему собирать на разных трансформаторах и выбирать наилучший вариант.

ЭлектроХобби с радостью ждет вас на своем сайте — https://electrohobby.ru

Регулируемый высоковольтный преобразователь напряжения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

энергетические показатели обеспечиваются в режиме электромеханического резонанса, в частности, при реализации упруго-индуктивной (kL) колебательной системы, что доставляет пример ее положительного воздействия.

Список литературы

1 Попов И. П. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического преобразователя от механических параметров его нагрузки //Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 5 (87). С. 94-98.

2 Попов И. П. Реализация частной функциональной зависимости между индуктивностью и массой // Российский научный журнал. 2012. № 6(31). С. 300, 301.

3 Попов И. П. Упруго-индуктивный осциллятор // Российский научный журнал. 2013. № 1(32). С. 269, 270.

4 Попов И. П. Переходный процесс при подключении пьезоэлектрического преобразователя с инертной нагрузкой к источнику постоянного напряжения //Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 8. № 2(29). С. 82, 83.

5 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Упруго-индуктивные колебания в системах автоматики // Вестник Курганской ГСХА. 2013. № 3 (7). С. 57-59.

6 Попов И. П. Инертно-емкостная колебательная система // Зауральский научный вестник. 2013. № 2(4).

С. 65, 66.

7 Попов И. П. Свободные гармонические колебания в системах с элементами различной физической природы // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2012. Т. 18. № 4. С. 22-24.

8 Попов И. П. Функциональная связь между индуктивностью и массой, емкостью и упругостью // Вестник Забайкальского государственного университета. 2013. № 02(93). С. 109-114.

9 Попов И. П., Чарыков В. И., Попов Д. П. Электромеханические колебания в системах автоматики // Вестник НГАУ. 2014. № 4(33). С. 173-177.

10 Попов И. П. Свободные гармонические колебания в упруго-емкостной системе // Вестник Курганского государственного университета. Естественные науки. 2011. Вып. 4. №2(21). С. 87-89.

11 Попов И. П., Сарапулов Ф. Н, Сарапулов С. Ф.

О емкостных и индуктивных свойствах электромеханических преобразователей // Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 6. №1(20). С. 102, 103.

12 Попов И. П., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф. Переходный процесс при подключении электромеханического преобразователя с упругой нагрузкой к источнику постоянного напряжения // Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып. 7. №2(24). С. 80-82.

УДК 621.316.722

В.И. Чарыков, А.Н. Шабуров, И.П. Попов Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева

регулируемый высоковольтный преобразователь напряжения

Аннотация. В статье приводится алгоритм разработки преобразователя напряжения для питания газоразрядных ламп ИН-14 на базе микросхемы mc34063. Дана характеристика микросхемы и назначение всех входящих в схему преобразователя элементов.

Ключевые слова: преобразователь напряжения, схемотехника, микросхема, транзистор, конденсатор, драйвер, печатная плата.

V.I. Tcharykov, A.N. Chaburov, I.P. Popov Kurgan State Agricultural Academy by T.S. Maltsev

adjustable high voltage converter

Annotation. The article provides an algorithm of thedevelopmentofvoltage converter for powering discharge lamps based on a microcircuit IN-14 mc34063. The article describes the characteristics of the microcircuit and the purpose of all the elementsof converterscheme.

Keywords: voltage converter, circuitry, microcircuit, transistor, capacitor, driver, printed circuit board.

Введение

Преобразователи напряжения — это специальные электротехнические устройства, назначением которых является получение переменного тока от какого-либо источника постоянного напряжения. В нашем случае преобразователь напряжения был разработан для питания газоразрядных индикаторов ИН-14. Данный преобразователь выполнен на микросхеме mc34063.

1 Характеристика микросхемы

Данная микросхема очень универсальна в плане построения импульсных преобразователей напряжения. Используя схемотехнику, на данной микросхеме можно строить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи. Эти типы преобразователей являются базовыми и не имеют гальванической развязки [1].

Основные характеристики:

Широкий диапазон входных напряжений, от 3 до 40 В.

Высокий выходной импульсный ток, до 1.5 А.

Регулируемое выходное напряжение.

Частота преобразования до 100 кГц.34063, отечественный- К1156УЕ5.

2 Схемотехника преобразователя

Рассмотрим схемотехнику преобразователя напряжения (рисунок 1) [3].

Рисунок 1 — Схема преобразователя

На данной схеме представлен преобразователь с полным драйвером транзистора типа N-MOSFET — Q2, выполненного на 2 транзисторах средней мощности Q1 и Q3. Это сделано для того, чтобы уменьшить нагрев транзистора Q2 и установить резистор R6 номиналом 1кОм без значительного рассеивания на нем мощности. При этом излишне не нагружается внутренний ключ микросхемы и повышается КПД преобразователя за счет уменьшения нагрева радиодеталей. При использовании драйвера транзистора происходит уменьшение нагрева самого транзистора, что позволяет использовать его без радиатора.

Силовой транзистор Q1 подбирается на максимальное выходное напряжение, не менее 250 В, например ^740, ^840.

Защита от перегрузки (короткого замыкания) выполнена на токовом резисторе R3 номиналом 0,22 Ома. Если его не ставить то схема может работать не стабильно, особенно если дроссель L1 будет насыщаться.

С4 — это задающий частоту работы преобразователя конденсатор, его номинал может быть в пределах 200-1000пФ, а его емкость зависит от используемого дросселя и требуемой нагрузки (выходной емкости). Чем больше емкость, тем меньше частота работы преобразователя.

Дроссель L1 подбирается с открытым маг-нитопроводом, либо на кольце большого диаметра (чтобы не возникал эффект насыщения). При использовании магнитопровода в форме кольца можно снизить количество витков и выполнить их толстым проводом, при этом снижаются омические потери индуктивности. Номинал дросселя ставится от 200 мкГн и выше.

При неправильно выбранном дросселе, если он не подходит конструктивно, либо его номинал, будет происходить нагрев элементов и будет слышен низкочастотный писк. При правильно подобранной индуктивности ее нагрев будет не значителен.

Диод D1 — ультрабыстрый диод Шотки, выбирается по обратному напряжению, оно не должно быть меньше 300 В.

При питании преобразователя ниже 9 В, требуется большое количество импульсов для раскачки транзистора Q1, при этом он открывается не полностью и происходит его нагрев. Оптимальным питанием является 12В.

Транзисторы Q1 и Q3 — КТ315 и КТ361, их цель заряжать и разряжать до нуля затвор транзистора Q3. Электролитические конденсаторы С1, С3 и керамический С2 служат для сглаживания входного и выходного напряжения. С1, С2 выбираются на напряжение выше, чем напряжение питания, например 25 В. Конденсатор С3 выбирается на напряжение не менее чем 200 В.З Разработка печатной платы преобразователя

Разработанная печатная плата и ее внешний вид представлены на рисунке 2 [2].

Обсуждение результатов

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

При разработке схемы преобразователя выполнены две основные задачи схемотехниники:

— сделан анализ работы преобразователя на основе работы его основных частей;

— сделано построение схемы преобразователя на базе отдельных элементов.

90

Вестник КГУ, 2016. № 3

Рисунок 2 — Разработанная печатная плата и ее внешний вид в программе Altium Designer

Список литературы.

1 Угрюмое Е. П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2001. 216 с.

2 Медведев А. М. Технология производства печатных плат. М. : Техносфера, 2006. 148 с.

3 Чарыков В. И., Газиев А. Х. Моделирование и анализ

электрических схем в Electronics Workbench : материалы учебно-методической конференции «Современные информационные технологии в высшем профессиональном образовании». Курган : КГСХА, 2009. С. 17-19.

Регулируемый повышающий преобразователь напряжения своими руками. Повышающий преобразователь напряжения DC DC

Это DC-DC преобразователь напряжения с 5-13 В на входе, до 12 В выходного постоянного тока 1,5 А. Преобразователь получает меньшее напряжение и дает более высокое на выходе, чтобы использовать там где есть напряжение меньшее требуемых 12 вольт. Часто он используется для увеличения напряжения имеющихся батареек. Это по сути интегральный DC-DC конвертер. Для примера: есть литий-ионный аккумулятор 3,7 В, и его напряжение с помощью данной схемы можно изменить, чтобы обеспечить необходимые 12 В на 1,5 А.

Преобразователь легко построить самостоятельно. Основным компонентом является микросхема MC34063, которая состоит из источника опорного напряжения (температурно-компенсированного), компаратора, генератора с активным контуром ограничения пикового тока, вентиля (элемент «И»), триггера и мощного выходного ключа с драйвером и требуется только несколько дополнительных электронных компонентов в обвязку для того чтобы он был готов. Эта серия микросхем была специально разработана, чтобы включены их в состав различных преобразователей.

Достоинства микросхемы MC34063A

• Работа от 3 до 40 В входа
• Низкий ток в режиме ожидания
• Ограничение тока
• Выходной ток до 1,5 A
• Выходное напряжение регулируемое
• Работа в диапазоне частот до 100 кГц
• Точность 2%

Описание радиоэлементов

• R — Все резисторы 0,25 Вт.
• T — TIP31-NPN силовой транзистор. Весь выходной ток проходит через него.
• L1 — 100 мкГн ферритовые катушки. Если придётся делать самостоятельно, нужно приобрести тороидальные ферритовые кольца наружным диаметром 20 мм и внутренним диаметром 10 мм, тоже 10 мм высотой и проволоку 1 — 1,5 мм толщиной на 0,5 метра, и сделать 5 витков на равных расстояниях. Размеры ферритового кольца не слишком критичны. Разница в несколько (1-3 мм) приемлема.
• D — диод Шоттки должен быть использован обязательно
• TR — многовитковый переменный резистор, который используется здесь для точной настройки выходного напряжения 12 В.
• C — C1 и C3 полярные конденсаторы, поэтому обратите внимание на это при размещении их на печатной плате.

Список деталей для сборки

1. Резисторы: R1 = 0.22 ом x1, R2 = 180 ом x1, R3 = 1,5 K x1, R4 = 12K x1
2. Регулятор: TR1 = 1 кОм, многооборотный
3. Транзистор: T1 = TIP31A или TIP31C
4. Дроссель: L1 = 100 мкГн на ферритовом кольце
5. Диод: D1 — шоттки 1N5821 (21V — 3A), 1N5822 (28V — 3A) или MBR340 (40В — 3A)
6. Конденсаторы: C1 = 100 мкФ / 25V, C2 = 0.001 мкФ, C3 = 2200 мкФ / 25V
7. Микросхема: MC34063
8. Печатная плата 55 x 40 мм

Заметим, что необходимо установить небольшой алюминиевый радиатор на транзистор T1 — TIP31, в противном случае этот транзистор может быть поврежден из-за повышенного нагрева, особенно на больших токах нагрузки. Даташит и рисунок печатной платы

Устройствами с батарейным питанием сейчас уже никого не удивишь, всевозможных игрушек и гаджетов питающихся от аккумулятора или батарейки найдется с десяток в каждом доме. Между тем, мало кто задумывался над количеством разнообразных преобразователей, которые используются для получения необходимых напряжений или токов от стандартных батарей. Эти самые преобразователи делятся на несколько десятков различных групп, каждая со своими особенностями, однако в данный момент времени мы говорим про понижающие и повышающие преобразователи напряжения, которые чаще всего называются AC/DC и DC/DC преобразователями. В большинстве случаев для построения таких конвертеров используются специализированные микросхемы, позволяющие с минимальным количеством обвязки построить преобразователь определенной топологии, благо микросхем питания на рынке сейчас великое множество.

Рассматривать особенности применения данных микросхем можно бесконечно долго, особенно с учетом целой библиотеки даташитов и аппноутов от производителей, а также бесчисленного числа условно-рекламных обзоров от представителей конкурирующих фирм, каждая из которых старается представить свой продукт наиболее качественным и универсальным. В этот раз мы будем использовать дискретные элементы, на которых соберем несколько простейших повышающих DC/DC преобразователей, служащих для того, чтобы запитать небольшое маломощное устройство, к примеру, светодиод, от 1 батарейки с напряжением 1,5 вольт. Данные преобразователи напряжения можно смело считать проектом выходного дня и рекомендовать для сборки тем, кто делает свои первые шаги в удивительный мир электроники.

На данной схеме представлен релаксационный автогенератор, представляющий собой блокинг-генератор со встречным включением обмоток трансформатора. Принцип работы данного преобразователя следующий: при включении, ток протекающий через одну из обмоток трансформатора и эмиттерный переход транзистора — открывает его, в результате чего он открывается и больший ток начинает течь через вторую обмотку трансформатора и открытый транзистор. В результате в обмотке, подключенной к базе транзистора наводится ЭДС, запирающая транзистор и ток через него обрывается. В этот момент энергия, запасенная в магнитном поле трансформатора, в результате явления самоиндукции, высвобождается и через светодиод начинает протекать ток, заставляющий его светиться. Затем процесс повторяется.

Компоненты, из которых можно собрать этот простой повышающий преобразователь напряжения, могут быть совершенно различными. Схема, собранная без ошибок, с огромной долей вероятности будет корректно работать. Мы пробовали использовать даже транзистор МП37Б — преобразователь отлично функционирует! Самым сложным является изготовление трансформатора — его надо намотать сдвоенным проводом на ферритовом колечке, при этом количество витков не играет особой роли и находится в диапазоне от 15 до 30. Меньше — не всегда работает, больше — не имеет смысла. Феррит — любой, брать N87 от Epcos не имеет особого смысла, также как и разыскивать M6000НН отечественного производства. Токи в цепи протекают мизерные, поэтому размер колечка может быть очень небольшим, внешнего диаметра в 10 мм будет более чем достаточно. Резистор сопротивлением около 1 килоома (никакой разницы между резисторами номиналом в 750 Ом и 1,5 КОм обнаружено не было). Транзистор желательно выбрать с минимальным напряжением насыщения, чем оно меньше — тем более разряженную батарейку можно использовать. Экспериментально были проверены: МП 37Б, BC337, 2N3904, MPSh20. Светодиод — любой имеющийся, с оговоркой, что мощный многокристальный будет светиться не в полную силу.

Собранное устройство выглядит следующим образом:

Размер платы 15 х 30 мм, и может быть уменьшен до менее чем 1 квадратного сантиметра при использовании SMD-компонентов и достаточно маленького трансформатора. Без нагрузки данная схема не работает.

Вторая схема — это типовой степ-ап преобразователь, выполненный на двух транзисторах. Плюсом данной схемы является то, что при её изготовлении не надо мотать трансформатор, а достаточно взять готовый дроссель , но она содержит больше деталей, чем предыдущая.

Принцип работы сводится к тому, что ток через дроссель периодически прерывается транзистором VT2, а энергия самоиндукции направляется через диод в конденсатор C1 и отдается в нагрузку. Опять же, схема работоспособна с совершенно различными компонентами и номиналами элементов. Транзистор VT1 может быть BC556 или BC327, а VT2 BC546 или BC337, диод VD1 — любой диод Шоттки, например, 1N5818. Конденсатор C1 — любого типа, емкостью от 1 до 33 мкФ, больше не имеет смысла, тем более, что можно и вовсе обойтись без него. Резисторы — мощностью 0,125 или 0,25 Вт (хотя можно поставить и мощные проволочные, ватт эдак на 10, но это скорее расточительство чем необходимость) следующих номиналов: R1 — 750 Ом, R2 — 220 КОм, R3 — 100 КОм. При этом, все номиналы резисторов могут быть совершенно свободно заменены на имеющие в наличии в пределах 10-15% от указанных, на работоспособности правильно собранной схемы это не сказывается, однако влияет на минимальное напряжение, при котором может работать наш преобразователь.

Самая важная деталь — дроссель L1, его номинал также может отличаться от 100 до 470 мкГн (экспериментально проверены номиналы до 1 мГн — схема работает стабильно), а ток на который он должен быть рассчитан не превышает 100 мА. Светодиод — любой, опять же с учетом того, что выходная мощность схемы весьма невелика.Правильно собранное устройство сразу же начинает работать и не нуждается в настройке.

Напряжение на выходе можно стабилизировать, установив стабилитрон необходимого номинала параллельно конденсатору C1, однако следует помнить, что при подключении потребителя напряжение может проседать и становиться недостаточным. ВНИМАНИЕ! Без нагрузки данная схема может вырабатывать напряжение в десятки или даже сотни вольт! В случае использования без стабилизируещего элемента на выходе, конденсатор C1 окажется заряжен до максимального напряжения, что в случае последующего подключения нагрузки может привести к её выходу из строя!

Преобразователь также выполнен на плате размером 30 х 15 мм, что позволяет прикрепить его на батарейный отсек типа размера AA. Разводка печатной платы выглядит следующим образом:

Обе простые схемы повышающих преобразователей можно сделать своими руками и с успехом применять в походных условиях, например в фонаре или светильнике для освещения палатки, а также в различных электронных самоделках, для которых критично использование минимального количества элементов питания.

Высоковольтный модуль зажигания применяется для самозащиты и изготовления современной техники. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками. Как это сделать и где можно найти готовые изделия, расскажет эта статья.

Описание

Высоковольтный модуль — это блок с 4 проводами, 2 из которых необходимы для подключения питания. Как видим, ничего сложного.

Если нужен высоковольтный модуль, его можно приобрести в интернет-магазине или изготовить собственными руками. Готовое устройство работает от пальчиковых литиевых батареек с 3,6 до 6 вольт на входе. На выходе может выдаваться мощность в 400 вольт.

Генератор имеет в составе 4 провода. Для проверки качества покупки можно взять модуль литий-ионного аккумулятора на 3,7 вольта. По параметрам между электродами должна пролетать искра до 2 см.

Такие работы необходимо производить особенно аккуратно. Разведите провода высоковольтного модуля и подсоедините их к аккумулятору. При подаче питания отмечается звуковой эффект в виде свиста. Также произойдет разряд, длина воздействия которого — 1,5-2 см.

Как это работает

Демонстрация работы модуля высоковольтного преобразователя может производиться с использованием генератора. Для этого необходимо питание от бесперебойника на 12 вольт и лампа на 25 Вт. При подсоединении проводов она горит полным накалом.

Описание изготовления высоковольтных генераторов

Умение мастерить выручает не раз в жизни. К примеру, хорошие высоковольтные генераторы стоят достаточно дорого. К тому же их сложно достать. Но ведь высоковольтный модуль успешно можно изготовить своими руками. Для этого понадобится шаговый двигатель, который может прекрасно работать в режиме генерации.

Прямо на вал шаговика присоединяют ручку, вращают ее и заряжают телефон в походных условиях. Эту зарядку можно изготовить своими руками за несколько минут.

Усовершенствование моделей

Есть множество подобных изобретений, но мощность их недостаточно высока. Для зарядки телефона нужно как минимум 2 Вт на выходе такого моторчика для старой модели мобильного устройства и не менее 5 Вт — для современного смартфона.

Где взять высоковольтный модуль с хорошей мощностью? Попытаемся его сделать самостоятельно. Подберем удобную ручку вращения для шаговика, все выводы проводов подсоединим по схеме. Результирующие выводы постоянного тока будут идти на ваттметр и на нагрузку, которая подобрана под этот двигатель и под обороты по оптимальным параметрам.

Какую же мощность удастся развить на крупном шаговом двигателе при оборотах в количестве 120 в минуту? Начнем опыт. Ваттметр показывает 0,8 Вт при напряжении 6 вольт и токе 0,11-0,12 ампер. При более быстром вращении пиковая цифра достигает 1 ампера, но это при очень быстрых оборотах.

Следовательно, подобное устройство требует усовершенствования. Нужен преобразователь, повышающий обороты в 3-4 раза, чтобы успешно можно было заряжать телефон в походных условиях.

Для этого применяется коллекторный моторчик. Можно сделать ременную передачу на этот двигатель, чтобы повысить его обороты в 3 раза. Получится установка с диаметром шкива, который в 3 раза больше того, который установлен на шаговом двигателе. Теперь такое устройство будет вращаться в 3 раза быстрее, что позволит достигнуть показателей в 2-2,2 Вт. При этом напряжение — 17 вольт, ток — 0,12-0,13 ампер. Такая мощность уже более значительна. Если устройство закрепить на столе, крутить ручку достаточно просто.

Чем больше обороты, тем больше полезной мощности может выдать генератор.

Делаем электрошокер: подготовка

Электрошоковые устройства могут быть очень мощными. Законом разрешено использовать устройства до 3 Ватт, которые не способны нанести тяжкий вред здоровью, но гарантируют довольно сильный удар током и ожог.

Схема устройства следующая:

• источник питания;
• повышающий преобразователь;
• высоковольтный умножитель напряжения.

Можно использовать обычный литий-ионный аккумулятор компактных размеров, лучше — литий-железофосфатный. Он имеет меньшую емкость при одинаковом весе, а номинальное напряжение составляет 3,2 вольт против 3,7 вольта в литий-ионном варианте.

Такое устройство обладает массой преимуществ:

• При собственной емкости всего в 700 мА/часов такой способен отдавать токи в 30-50 А.
• Имеет срок службы 10-15 лет.
• Способен работать при температуре до -30 градусов без утраты емкости и прочих негативных последствий.
• Экологически чист, безопасен, не вздувается и не взрывается.
• Утрачивает емкость гораздо медленнее.
• Не так чувствителен к параметрам зарядного устройства, может быть заряжен большими токами, не перегреваясь.

Для преобразователя можно использовать готовую модель из Китая. Или изготовить его собственными руками. Самое важное в таком устройстве — трансформатор. Его можно взять от дежурного источника неработающего блока питания компьютера. Желательно, чтобы он был удлиненного типа, что облегчит процесс мотания.

Собираем устройство

Трансформатор нужно разобрать, извлечь сердечник и нагревать его паяльной лампой в течение 5-10 минут. Структура клея ослабеет, и половинкам легче будет разъединиться.

Внутри есть зазор. Удаление половинок в сердечнике сменяется этапом смотки всех заводских обмоток, остается только поверхность голого каркаса.

Правила выполнения намоточных движений

Высоковольтный модуль для электрошокера требует, чтобы была выполнена намотка первичного типа трансформаторной обмотки. Длину провода в 0,5 мм складывают в два раза. Оптимальные показатели диаметра — от 0,4 до 0,7 мм. Потребуется намотать не менее 8 витков и вывести второй конец проводов наружу.

Изолируем намотанную обмотку при помощи нескольких слоев фторопласта или прозрачного скотча. К тонкому поводу, толщина которого не более 0,05 мм, припаивается кусок многожильного провода, помещенного в толстую изоляцию.

Места, где была выполнена пайка, изолируем при помощи термоусадки. Выводим провод и фиксируем его термоклеем, чтобы случайно не оборвать в процессе обмотки.

Наматываем первичную обмотку, по 100-120 витков, чередуя ее с несколькими слоями изоляции. По своему принципу намотка проста: ряд — слева направо, второй — справа налево, с изоляцией между ними. Так повторяем от 10 до 12 раз.

После того, как намотка выполнена, провода срезаются, к ним припаиваются многожильные высоковольтные провода и термоусадка. Все фиксируют посредством нескольких слоев прозрачным скотчем и собирают трансформатор.

Если не хотите так долго наматывать витки, можно приобрести готовые модули в китайских интернет-магазинах по вполне доступной стоимости или изготовить высоковольтный модуль своими руками.

Испытание устройства

Следующая часть умножителя напряжения — высоковольтные диоды и конденсаторы, которые можно взять от компьютерного блока питания. Диоды нужны также высоковольтного типа. Их напряжение должно быть от 4 кВт. Такие элементы также можно приобрести в интернет-магазинах.

Корпусом может служить коробка от фонарика или плеера, но обязательно из диэлектрического материала: пластмассы, бакелита, стеклотекстолита.

Умножитель с высоковольтным преобразователем рекомендуется залить эбокситной смолой, расплавленным воском или термоклеем. Последний может сильно деформировать корпус, если не поместить его в емкость с холодной водой.

Электроды можно взять от обычной вилки. Шокер снабжен предохранительным выключателем для защиты от случайного включения. Для активации устройства его снимают с предохранителя. Загорается индикаторный светодиод, затем нажимают на кнопку.

Высоковольтный модуль — преобразователь напряжения успешно показывает работоспособность в электрошокере. Зарядное устройство построено на базе микросхемы, где на вход модуля подается напряжение в 5 вольт, на выходе в 3,6 вольта. Такая зарядка позволяет питать девайс от любого USB-порта.

С помощью припоя можно сделать защитные разрядники, ограничивающие длину дуги для безопасной работы высоковольтного преобразователя. Шокер готов.

Изготовление высоковольтного модуля из энергосберегающей лампы

И такое устройство можно без труда изготовить своими руками. Вот только где взять высоковольтный модуль? Можно использовать обычную лампочку накаливания. Вначале мотаем не более 80 мотков. Второй слой — 400-600 витков. Между каждым слоем не забываем делать изоляцию из скотча.

Для испытания устройства подключим его через ограничительную лампочку в 35 Вт. Получился достаточно мощный высоковольтный модуль зажигания.

Сферы применения продукции

Где используется высоковольтный модуль? Такие устройства широко используются для изготовления современной аппаратуры, могут служить лабораторным генератором высокого напряжения. С помощью такого устройства можно построить самодельный шокер, систему для поджигания топлива в форсунке или двигателе.

Можно использовать для обеспечения питания портативного счетчика Гейгера, дозиметра, разновидностей аппаратуры, требующей высоких показателей напряжения с питанием, которое имеет небольшую мощность.

Устройство микросхемы включено в режиме «Мультивибратор» при показателях частоты, регулируемой в зависимости от того, каковы характеристики трансформатора. Высокий уровень, который показывает выходной сигнал тока, протекающий по резистору и первичной обмотке трансформатора, способен зарядить конденсатор 10 мкф. Для того, чтобы изготовить электрошок, потребуется устройство трансформатора, коэффициент умножения которого составляет 1 к 400 и выше.

Для получения искры в 1 мм нужны показатели напряжения около 1000 В. Зная последовательность работ, можно изготовить такое устройство собственными руками.

Как обидно, когда компактную схему портит большущий блок батареек. Бо́льшая часть плат требует стабилизированного напряжения 5 В, поэтому приходится использовать не менее 4 алкалиновых батареек AA или 6 NiMH-аккумуляторов и подключать их через понижающий стабилизатор. Решить эту проблему можно воспользовавшись повышающим стабилизатором, который увеличит напряжение и одновременно сделает его стабильным.

При помощи этого модуля вы можете собрать миниатюрное устройство, питающееся хоть от часовой батарейки на 3 В. Лишь бы хватило токоотдачи батарейки. С тем же успехом можно заменить малоёмкую «Крону» на блок из двух пальчиковых или мизинчиковых батареек.

Выходное напряжение задаётся триммером. Диапазон выходных напряжений — 5-28 В. Разметки на триммере нет, поэтому для проверки правильности задания напряжения потребуется вольтметр .

Минимальное входное напряжение модуля — 2,7 В, что позволяет запитывать устройства всего от одного элемента Li-Ion или двух алкалиновых батареек.

Любые преобразования энергии в реальных условиях сопровождаются потерями. Но мы постарались получить как можно более высокий КПД. Для нашего модуля он составляет 0,8…0,9 в зависимости от разности напряжений на входе и выходе, и тока потребителя.

Чтобы легко было понять, есть на выходе напряжение или нет, мы предусмотрели светодиод. Его яркость почти не зависит от выходного напряжения, т.к. запитывается он через специальную схему.

Основой модуля является микросхема .

Подключение

Подключение этого Troyka-модуля отличается от стандартного: вместо трёхпроводного разъёма он имеет два двухконтактных клеммника. Один из них — это входные питание и земля, другой — выходные. Земли входа и выхода электрически соединены друг с другом. Для удобства мы поместили обозначения «GND», «Vin» и «Vout» прямо на плату рядом с клеммниками.

Характеристики

• Входное напряжение: 2,7-14 В
• Выходное напряжение: 5-28 В
• Максимальный выходной ток: 0,8 А
• КПД: 0,8…0,9 в зависимости от разницы напряжений на входе и выходе, и тока
• Габариты: 25,4×25,4 мм

Для питания различной электронной аппаратуры весьма широко используются DC/DC преобразователи. Применяются они в устройствах вычислительной техники, устройствах связи, различных схемах управления и автоматики и др.

Трансформаторные блоки питания

В традиционных трансформаторных блоках питания напряжение питающей сети с помощью трансформатора преобразуется, чаще всего понижается, до нужного значения. Пониженное напряжение и сглаживается конденсаторным фильтром. В случае необходимости после выпрямителя ставится полупроводниковый стабилизатор.

Трансформаторные блоки питания, как правило, оснащаются линейными стабилизаторами. Достоинств у таких стабилизаторов не менее двух: это маленькая стоимость и незначительное количество деталей в обвязке. Но эти достоинства съедает низкий КПД, поскольку значительная часть входного напряжения используется на нагрев регулирующего транзистора, что совершенно неприемлемо для питания переносных электронных устройств.

DC/DC преобразователи

Если питание аппаратуры осуществляется от гальванических элементов или аккумуляторов, то преобразование напряжения до нужного уровня возможно лишь с помощью DC/DC преобразователей.

Идея достаточно проста: постоянное напряжение преобразуется в переменное, как правило, с частотой несколько десятков и даже сотен килогерц, повышается (понижается), а затем выпрямляется и подается в нагрузку. Такие преобразователи часто называются импульсными.

В качестве примера можно привести повышающий преобразователь из 1,5В до 5В, как раз выходное напряжение компьютерного USB. Подобный преобразователь небольшой мощности продается на Алиэкспресс.

Рис. 1. Преобразователь 1,5В/5В

Импульсные преобразователи хороши тем, что имеют высокий КПД, в пределах 60..90%. Еще одно достоинство импульсных преобразователей широкий диапазон входных напряжений: входное напряжение может быть ниже выходного или намного выше. Вообще DC/DC конвертеры можно разделить на несколько групп.

Классификация конвертеров

Понижающие, по английской терминологии step-down или buck

Выходное напряжение этих преобразователей, как правило, ниже входного: без особых потерь на нагрев регулирующего транзистора можно получить напряжение всего несколько вольт при входном напряжении 12…50В. Выходной ток таких преобразователей зависит от потребности нагрузки, что в свою очередь определяет схемотехнику преобразователя.

Еще одно англоязычное название понижающего преобразователя chopper. Один из вариантов перевода этого слова — прерыватель. В технической литературе понижающий конвертер иногда так и называют «чоппер». Пока просто запомним этот термин.

Повышающие, по английской терминологии step-up или boost

Выходное напряжение этих преобразователей выше входного. Например, при входном напряжении 5В на выходе можно получить напряжение до 30В, причем, возможно его плавное регулирование и стабилизация. Достаточно часто повышающие преобразователи называют бустерами.

Универсальные преобразователи — SEPIC

Выходное напряжение этих преобразователей удерживается на заданном уровне при входном напряжении как выше входного, так и ниже. Рекомендуется в случаях, когда входное напряжение может изменяться в значительных пределах. Например, в автомобиле напряжение аккумулятора может изменяться в пределах 9…14В, а требуется получить стабильное напряжение 12В.

Инвертирующие преобразователи — inverting converter

Основной функцией этих преобразователей является получение на выходе напряжения обратной полярности относительно источника питания. Очень удобно в тех случаях, когда требуется двухполярное питание, например .

Все упомянутые преобразователи могут быть стабилизированными или нестабилизированными, выходное напряжение может быть гальванически связано с входным или иметь гальваническую развязку напряжений. Все зависит от конкретного устройства, в котором будет использоваться преобразователь.

Чтобы перейти к дальнейшему рассказу о DC/DC конвертерах следует хотя бы в общих чертах разобраться с теорией.

Понижающий конвертер чоппер — конвертер типа buck

Его функциональная схема показана на рисунке ниже. Стрелками на проводах показаны направления токов.

Рис.2. Функциональная схема чопперного стабилизатора

Входное напряжение Uin подается на входной фильтр — конденсатор Cin. В качестве ключевого элемента используется транзистор VT, он осуществляет высокочастотную коммутацию тока. Это может быть либо . Кроме указанных деталей в схеме содержится разрядный диод VD и выходной фильтр — LCout, с которого напряжение поступает в нагрузку Rн.

Нетрудно видеть, что нагрузка включена последовательно с элементами VT и L. Поэтому схема является последовательной. Как же происходит понижение напряжения?

Широтно-импульсная модуляция — ШИМ

Схема управления вырабатывает прямоугольные импульсы с постоянной частотой или постоянным периодом, что в сущности одно и то же. Эти импульсы показаны на рисунке 3.

Рис.3. Импульсы управления

Здесь tи время импульса, транзистор открыт, tп — время паузы, — транзистор закрыт. Соотношение tи/T называется коэффициентом заполнения duty cycle, обозначается буквой D и выражается в %% или просто в числах. Например, при D равном 50% получается, что D=0,5.

Таким образом D может изменяться от 0 до 1. При значении D=1 ключевой транзистор находится в состоянии полной проводимости, а при D=0 в состоянии отсечки, попросту говоря, закрыт. Нетрудно догадаться, что при D=50% выходное напряжение будет равно половине входного.

Совершенно очевидно, что регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения ширины управляющего импульса tи, по сути дела изменением коэффициента D. Такой принцип регулирования называется (PWM). Практически во всех импульсных блоках питания именно с помощью ШИМ производится стабилизация выходного напряжения.

На схемах, показанных на рисунках 2 и 6 ШИМ «спрятана» в прямоугольниках с надписью «Схема управления», которая выполняет некоторые дополнительные функции. Например, это может быть плавный запуск выходного напряжения, дистанционное включение или защита преобразователя от короткого замыкания.

Вообще конвертеры получили столь широкое применение, что фирмы производители электронных компонентов наладили выпуск ШИМ контроллеров на все случаи жизни. Ассортимент настолько велик, что просто для того чтобы их перечислить понадобится целая книга. Поэтому собирать конвертеры на дискретных элементах, или как часто говорят на «рассыпухе», никому не приходит в голову.

Более того готовые конвертеры небольшой мощности можно купить на Алиэкспрес или Ebay за незначительную цену. При этом для установки в любительскую конструкцию достаточно припаять к плате провода на вход и выход, и выставить требуемое выходное напряжение.

Но вернемся к нашему рисунку 3. В данном случае коэффициент D определяет, сколько времени будет открыт (фаза 1) или закрыт (фаза 2) . Для этих двух фаз можно представить схему двумя рисунками. На рисунках НЕ ПОКАЗАНЫ те элементы, которые в данной фазе не используются.

Рис.4. Фаза 1

При открытом транзисторе ток от источника питания (гальванический элемент, аккумулятор, выпрямитель) проходит через индуктивный дроссель L, нагрузку Rн, и заряжающийся конденсатор Cout. При этом через нагрузку протекает ток, конденсатор Cout и дроссель L накапливают энергию. Ток iL ПОСТЕПЕННО ВОЗРАСТАЕТ, сказывается влияние индуктивности дросселя. Эта фаза называется накачкой.

После того, как напряжение на нагрузке достигнет заданного значения (определяется настройкой устройства управления), транзистор VT закрывается и устройство переходит ко второй фазе — фазе разряда. Закрытый транзистор на рисунке не показан вовсе, как будто его и нет. Но это означает лишь то, что транзистор закрыт.

Рис.5. Фаза 2

При закрытом транзисторе VT пополнения энергии в дросселе не происходит, поскольку источник питания отключен. Индуктивность L стремится воспрепятствовать изменению величины и направления тока (самоиндукция) протекающего через обмотку дросселя.

Поэтому ток мгновенно прекратиться не может и замыкается через цепь «диод-нагрузка». Из-за этого диод VD получил название разрядный. Как правило, это быстродействующий диод Шоттки. По истечении периода управления фаза 2 схема переключается на фазу 1, процесс повторяется снова. Максимальное напряжение на выходе рассмотренной схемы может быть равным входному, и никак не более. Чтобы получить выходное напряжение больше, чем входное, применяются повышающие преобразователи.

Пока только следует напомнить собственно о величине индуктивности, которая определяет два режима работы чоппера. При недостаточной индуктивности преобразователь будет работать в режиме разрывных токов, что совершенно недопустимо для источников питания.

Если же индуктивность достаточно большая, то работа происходит в режиме неразрывных токов, что позволяет с помощью выходных фильтров получить постоянное напряжение с приемлемым уровнем пульсаций. В режиме неразрывных токов работают и повышающие преобразователи, о которых будет рассказано ниже.

Для некоторого повышения КПД разрядный диод VD заменяется транзистором MOSFET, который в нужный момент открывается схемой управления. Такие преобразователи называются синхронными. Их применение оправдано, если мощность преобразователя достаточно велика.

Повышающие step-up или boost преобразователи

Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».

Рис.6. Функциональная схема повышающего преобразователя

Входное напряжение Uin подается на входной фильтр Cin и поступает на последовательно соединенные L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка Rн и шунтирующий конденсатор Cout.

Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы (Рис.3). Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.

Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания Uin. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.

В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе Cout. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.

Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор Cout, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.

По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.

Универсальные преобразователи — SEPIC (single-ended primary-inductor converter или преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью).

Подобные преобразователи применяются в основном, когда нагрузка имеет незначительную мощность, а входное напряжение изменяется относительно выходного в большую или меньшую сторону.

Рис.7. Функциональная схема преобразователя SEPIC

Очень похожа на схему повышающего преобразователя, показанного на рисунке 6, но имеет дополнительные элементы: конденсатор C1 и катушку L2. Именно эти элементы и обеспечивают работу преобразователя в режиме понижения напряжения.

Преобразователи SEPIC применяются в тех случаях, когда входное напряжение изменяется в широких пределах. В качестве примера можно привести 4V-35V to 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Именно под таким названием в китайских магазинах продается преобразователь, схема которого показана на рисунке 8 (для увеличения нажмите на рисунок).

Рис.8. Принципиальная схема преобразователя SEPIC

На рисунке 9 показан внешний вид платы с обозначением основных элементов.

Рис.9. Внешний вид преобразователя SEPIC

На рисунке показаны основные детали в соответствии с рисунком 7. Следует обратить внимание на наличие двух катушек L1 L2. По этому признаку можно определить, что это именно преобразователь SEPIC.

Входное напряжение платы может быть в пределах 4…35В. При этом выходное напряжение может настраиваться в пределах 1,23…32В. Рабочая частота преобразователя 500КГц.При незначительных размерах 50 x 25 x 12мм плата обеспечивает мощность до 25 Вт. Максимальный выходной ток до 3А.

Но тут следует сделать замечание. Если выходное напряжение установить на уровне 10В, то выходной ток не может быть выше 2,5А (25Вт). При выходном напряжении 5В и максимальном токе 3А мощность составит всего 15Вт. Здесь главное не перестараться: либо не превысить максимально допустимую мощность, либо не выйди за пределы допустимого тока.

Высоковольтный трансформатор постоянного тока от 6-12 В до 80 кВ Повышающий модуль высокой мощности, высокотемпературный воспламенитель дуги, высокочастотный генератор высокого напряжения 80000 В: Электроника

Примечание:

1. Входная мощность 6-12 В, выход на два уровня клеммы может производить пурпурную высокотемпературную дугу длиной 1,5 см, мгновенное зажигание бумаги, одиночная линия высокого напряжения также может разрядить любой металлический корпус, работая без звука трещины.
2. На входном питании: литиевая батарея 3,7 В может использоваться последовательно, например, батарея 18650, батарея неработающего сотового телефона (для снятия защитной платы, рекомендуемая емкость более 2000 мАч) или никель-кадмиевый / нимх аккумуляторный блок, 4 В или Свинцово-кислотные аккумуляторы на 12 В (лучше всего работает аккумулятор на 12 В)

Меры предосторожности при использовании модуля:

1. Не включайте питание без нагрузки. Перед включением питания необходимо отрегулировать соответствующее расстояние для высоковольтной клеммы, расстояние дуги высоковольтной линии пропорционально напряжению и емкости аккумулятора.
2. Расстояние испытательной дуги от короткого до длинного экспериментального. Запрещается превышать максимальное расстояние дуги (<1,5 см, 1 см в порядке). В противном случае энергия не может быть высвобождена из-за высокого напряжения, легко повреждаемых модулей.
3. Модуль питания, внутренний не просто для рассеивания тепла, поэтому он не может работать в течение длительного времени.
4. Чтобы определить, может ли емкость аккумулятора обеспечить максимальную выходную мощность, необходимо измерить напряжение аккумулятора в состоянии дуги.
5. Литиевая батарея серии малой емкости — 7.2 В, при образовании дуги напряжение упадет примерно до 4 В. Чем меньше емкость, тем ниже станет напряжение. Рекомендуется использовать литиевый аккумулятор более 2000 мА, лучше выбрать аккумулятор более 4000 мА.

Примечание:

1. Время включения не превышает 20 секунд каждый раз. Поскольку выходная мощность высока, она должна работать от аккумуляторной батареи или аккумуляторной батареи. Неправильное напряжение и длительная работа легко могут повредить высоковольтный модуль.Будьте осторожны при тестировании и использовании!
2. Пожалуйста, соблюдайте дистанцию ​​зажигания в пределах 1 см.

Разработка и реализация легкого высоковольтного преобразователя мощности для электроаэродинамической двигательной установки

Абстрактные

Недавние исследования электроаэродинамических двигателей (EAD) стимулировали потребность в легких преобразователях мощности, обеспечивающих выходную мощность в десятки киловольт и сотни ватт [1] [2]. В этой статье демонстрируется конструкция легкого высоковольтного преобразователя, работающего от входного напряжения 160-200 В постоянного тока и обеспечивающего выход постоянного тока мощностью до 600 Вт при 40 кВ.Он работает на частоте около 500 кГц и достигает удельной мощности 1,2 кВт / кг. Это значительно легче, чем аналогичные промышленные и академические образцы на этом уровне мощности. Преобразователи высокого напряжения обычно состоят из инвертора, повышающего трансформатора и выпрямителя, при этом большое необходимое усиление напряжения распределяется между этими каскадами. Сравниваются несколько способов реализации этих этапов по весу. Вес преобразователя сводится к минимуму за счет правильного выбора и оптимизации конструкции и усиления напряжения каждой ступени в рамках ограничений и потерь устройства.На основе этого подхода разработан прототип схемы, который используется для управления двигательной установкой EAD для беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Помимо удовлетворения потребностей в преобразовании энергии для EAD, это исследование потенциально может помочь в разработке легких высоковольтных преобразователей во многих других приложениях, где важны вес и размер.

Отделение

Журнал

2017 18-й семинар IEEE по управлению и моделированию для силовой электроники (COMPEL)

Издатель

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE)

Цитата

He, Yiou et al.«Разработка и реализация легкого высоковольтного преобразователя мощности для электроаэродинамической силовой установки». 2017 18-й семинар IEEE по управлению и моделированию для силовой электроники (COMPEL), июль 2017 г., Стэнфорд, Калифорния, США, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), август 2017 г. © 2017 IEEE

Версия: Последняя рукопись автора

Самодельный трансформатор

Вы можете пропустить этот первый раздел, если вас не интересует теория.

Первоначально вторичная обмотка обычно наматывалась вокруг первичной обмотки на средней ножке.Вся важная площадь поперечного сечения этой центральной стойки, где встречаются все жилы, составляла 8 квадратных дюймов. Я говорю «важно», потому что ядра большего размера, помимо прочего, лучше отводят тепло.
Величина создаваемого магнитного потока зависит от таких вещей, как размер и материал сердечника, входное напряжение и индуктивность первичной обмотки и т. Д.
Поскольку в конечном итоге вы хотите иметь высокое отношение витков, вам понадобится минимальное количество витков первичной обмотки, которое будет , а не . пропитать сердцевину. Конструкция трансформатора
на самом деле довольно сложна, и обычное упрощенное объяснение в учебниках может привести вас к ошибочному мнению, что спроектировать его легко.Зная об этом еще в подростковом возрасте, когда я учился в колледже, я пошел по легкому пути и использовал существующие первичные спецификации. Если вы также выберете этот путь, не отклоняйтесь слишком далеко от исходных спецификаций, поскольку производители стремятся с самого начала проектировать первичный преобразователь так, чтобы он был максимально приближен к насыщению, но на самом деле этого не происходит.

Если вам нужна совершенно новая первичная обмотка, существует несколько стандартных формул для расчета необходимого размера сердечника и количества витков, но все они зависят от того, знаете ли вы магнитную проницаемость материала сердечника, а также предполагаете, что что коэффициент связи близок к единице (1).
Приближение можно найти, взяв квадратный корень из ожидаемой мощности и умножив это число на 0,14. Это означает, что мой предполагаемый DIY-трансформатор на 5800 Вт должен был иметь размер сердечника квадратный корень (5800) * 0,14 = 10,66 квадратных дюймов, на самом деле у него было 8 квадратных дюймов.
Трансформатор для электроники или, в частности, аудиоустройства должен быть изготовлен в соответствии с высокими стандартами. Но самодельные трансформаторы для использования Tesla действительно должны удовлетворять только двум требованиям: высокое выходное напряжение и способность обеспечивать как можно больший ток.
Итак, предполагая, что вы используете надлежащую ламинированную сердцевину, а не старую трубу, набитую сварочными стержнями, приемлемая формула, которая, как я нашел, может дать отправную точку, — это измерение размера поперечного сечения сердцевины в квадратных дюймах. Затем мы назовем это измерение «A», входное напряжение будет «E», а «K» будет равно 6,5 для системы 60 Гц или 7,507 для 50 Гц.

Количество витков первичной обмотки = (K * E) / A.

Используя на моем сердечнике, я получил цифру в 222 витка, необходимых для создания достаточного магнитного потока.

Количество витков вторичной обмотки рассчитывается следующим образом:
222 витка / 240 вольт = 0,925 вольт на один виток первичной обмотки. Если принять коэффициент «1», вторичная обмотка из 10 000 витков будет развивать 10 000 * 0,925 вольт = 9250 вольт.

Итак, сначала намотайте 222 витка первичной обмотки и подключите их к сети, чтобы проверить, что ваш незагруженный первичный ток, так называемый ток возбуждения, не слишком велик. Допускается от ~ 5% до 10% максимального ожидаемого тока короткого замыкания в первичной обмотке для этого тока возбуждения.Однако помните, что чем больше сердечник, тем выше будет ток возбуждения.
Затем, когда вас устраивает количество витков первичной обмотки, неплохо просто намотать временную вторичную катушку на [скажем] 50 витков, используя полный сердечник. Затем измерьте в нем наведенное напряжение и разделите его на 50. В идеальном мире это будет равно 0,925 вольт, полученному в предыдущем примере. Но если вместо этого вы получаете 0,7 В, а выходное напряжение по-прежнему требуется 9250 В, вам нужно будет отрегулировать количество вторичных витков, рассчитанное следующим образом: 9 250/0.7 = 13214 оборотов.

Хотя формула фактически давала 222 витка первичной обмотки для моего собственного сердечника, на самом деле я обнаружил, что оригинал имел только 130 витков. Частично это может быть связано с проницаемостью материала сердечника, о котором у меня нет данных, но главным образом потому, что в нем использовалась бифилярная обмотка. Итак, на моей первичной обмотке из 130 бифилярных витков (130 * 2) вход 260/240 В означает, что каждый первичный виток будет передавать 1,083 В.
Я решил использовать две вторичные обмотки на каждой внешней ноге (по причинам, объясненным ниже), поэтому каждая вторичная обмотка из 5432 витков будет развивать 1.083 * 5432 = 5884 вольт, а их суммарное напряжение составляет 11769 В. Из-за потерь и неидеального сцепления я фактически получил 10,87K, одна сторона выдавала 5,51K, а другая — 5,36K.

Как упоминалось в , обычно предполагается, что коэффициент связи близок к «1», но это почти наверняка будет недостижимо с трансформаторами с бытовой обмоткой, если не использовать трансформаторную намоточную машину. Это происходит главным образом потому, что слои никогда не ложатся идеально ровно друг на друга, что, кстати, также может сделать обмотки намного больше, чем вы изначально планировали, поэтому здесь требуется осторожность.

В качестве примера:
Если вы использовали 20 тыс. Проводов, в обмотке шириной 10 дюймов теоретически должно получиться 500 витков на слой (10 / 0,02). На практике вы можете получить провод 20 тыс. на зазор 2–3 тыс. перед соседней обмоткой. Таким образом, каждая действующая обмотка занимает в среднем 22,5 тыс. 10 / 0,0225 = 444 витка вместо 500.
Итак, если вы изначально планировали 30 слоев по 500, что в сумме составляет 15 000 витков, теперь вам потребуется 15 000/444 = 34 слоя.
Каждый слой также нуждается в изоляционной бумаге, и вы обнаружите, что это основная причина громоздкой намотки.
Самый первый слой из 20 тысяч проводников с 5 тысячами изоляции, скорее всего, станет 26 или даже 27 тысяч, так как бумага не будет лежать ровно.
Но следующий слой, в дополнение к только что упомянутой проблеме, может также не располагаться ровно на своем нижележащем слое, поэтому последующие слои могут составлять до 30 тысяч вместо 25. Также помните, что любой неровности или неровности на внутреннем слое становятся гораздо хуже к тому времени, когда это добралось до внешнего мира.

Как уже упоминалось в , я просто перемотал первичную обмотку новым проводом, используя те же характеристики, что и оригинал. Вы даже можете использовать существующий первичный провод, не разматывая его.

Вторичный провод , который я использовал, имел диаметр 0,4 мм / AWG # 26 / SWG # 27). После долгого изучения различных таблиц силы тока проводов я использовал цифру ~ 500 круговых мельниц на ампер (круговая милла / ампер), но только потому, что обмотки находятся под маслом. (используйте от 1000 до 750 мкм / А в воздухе.A ‘Cir mil’ = диаметр провода в тыс. Кв. Балласт реально дает 537 м / а при первичном потреблении 21 ампер.

Бифилярная первичная обмотка представляет собой провод AWG # 14 / SWG # 16. Максимальный ток при использовании 500 круговых мил / ампер составляет 8,25 А. Бифилярная обмотка означает, что он будет выдерживать ток 16,5 ампер.
Поскольку глубина обмотки не слишком велика, масло должно свободно циркулировать, поэтому по этой причине я использую максимум 21 ампер.Масло и обмотка нагреваются только на ощупь.

Вес всего узла в коробке с маслом составляет 31 кг или 68 фунтов.

Два шага к высокому напряжению

Если необходимо генерировать высокое напряжение из низкого напряжения, можно использовать повышающий преобразователь. Он представляет собой одну из трех топологий элементарного импульсного стабилизатора и требует только двух переключателей, катушки индуктивности и входных и выходных конденсаторов. Помимо повышающего преобразователя, другими основными топологиями являются понижающий преобразователь и инвертирующий понижающий-повышающий преобразователь.На рисунке 1 показана схема повышающего преобразователя. Во время включения переключатель S1 замкнут, и энергия накапливается в катушке L. Ток катушки индуктивности увеличивается линейно с разницей между входным напряжением и потенциалом земли; то есть с входным напряжением. Во время выключения, когда S1 разомкнут, а S2 замкнут, энергия, накопленная в индукторе, подается на выход. Напряжение на катушке индуктивности в этот период времени соответствует выходному напряжению за вычетом входного напряжения.

Рисунок 1.Топология Boost для генерации высокого напряжения из низкого напряжения.

Для того, чтобы это взаимодействие работало, должно быть достаточно времени как для зарядки, так и для разрядки индуктора. С помощью контура управления это можно представить следующим образом: когда на выходе требуется больше энергии, больше энергии должно подаваться на выход от входа. Для этого в индукторе должно временно храниться больше энергии. Переключатель S1 также должен проводить более длительное время. Однако для фиксированной частоты переключения это приводит к меньшему времени, доступному для вывода энергии из катушки индуктивности во время выключения.Как следствие, выходное напряжение падает ниже установленного целевого значения. Это особенно ограничение для топологии повышения. Таким образом, существует предел того, насколько выходное напряжение может превышать допустимое входное напряжение. В типичных приложениях этот максимальный коэффициент усиления составляет от 3 до 7.

На рисунке 2 показана кривая, иллюстрирующая типичное соотношение между максимально возможным коэффициентом усиления и соответствующим рабочим циклом. Точная кривая меняется в зависимости от соотношения между сопротивлением нагрузки на выходе повышающего преобразователя и сопротивлением катушки индуктивности постоянному току.На схеме, показанной на рисунке 2, было выбрано сопротивление нагрузки 100 Ом. Для выходного напряжения 48 В это соответствует току нагрузки 480 мА. Когда последовательное сопротивление (DCR) катушки индуктивности соответствует 2 Ом, максимальный коэффициент усиления чуть более 3 будет возможен только. Для DCR, равного 1 Ом, может быть реализован коэффициент усиления немного выше 5. Для более высоких коэффициентов усиления следует выбирать катушки индуктивности с наименьшими возможными значениями последовательного сопротивления.

Рисунок 2.Максимально возможный коэффициент усиления определяется сопротивлением катушки индуктивности DCR (сопротивление постоянному току).

Если в приложении требуется более высокий коэффициент усиления, возможна также двухступенчатая концепция. Новый LTC7840 от Analog Devices содержит два контроллера повышения напряжения в одной микросхеме. Это упрощает реализацию концепции двухступенчатого наддува. На рисунке 3 показан пример с напряжением питания 12 В, которое увеличивается до выходного напряжения 240 В. Две ступени повышения делят увеличение напряжения, так что каждая ступень должна увеличивать напряжение только примерно в 4 раза.5.

Рис. 3. Двухступенчатая концепция для создания очень высокого выходного напряжения из низкого входного напряжения.

Заключение

В этой статье представлена ​​двухступенчатая концепция, которая позволяет достичь гораздо более высоких коэффициентов усиления, чем достижимые с одной ступенью. Конечно, можно выбрать топологию на основе трансформатора для значительного увеличения входного напряжения. Например, очень популярен обратный преобразователь. Однако, если в гальванической развязке нет необходимости, концепция двухступенчатого повышения имеет несколько преимуществ по сравнению с обратноходовым преобразователем.Нет необходимости в большом и дорогом трансформаторе, так как частоты переключения не ограничиваются потерями в сердечнике трансформатора, а нагрузка на источник является непрерывной, а не импульсной. Таким образом, в процессе выбора для множества приложений следует учитывать концепцию двухступенчатого наддува.

power — AC-DC Преобразователь высокого напряжения

В целях безопасности вы должны использовать обратноходовой трансформатор в качестве выхода, чтобы обеспечить изоляцию между входом и выходом. Однако управление первичной индуктивностью обратного хода и управление повышающим индуктором имеют по существу одни и те же проблемы, поэтому я сосредоточусь на повышающем преобразователе, который вы проиллюстрировали.Обратите внимание, что повышающий преобразователь подает неконтролируемый выходной ток на нагрузки ниже напряжения вашей входной шины, а обратный ход остается управляемым вплоть до нулевого напряжения нагрузки.

В целях безопасности вы должны использовать на входе изолирующий трансформатор, если вам придется с этим работать. Работа с подключенными напрямую сетевыми компонентами — это верный путь к несчастным случаям. В лучшем случае вы тост за свой осциллограф, в худшем — за свой дом или за себя и своих близких.

Вы можете устранить проблему «слишком высокий ток».Вставьте резистор датчика тока в эмиттер IGBT и отключите его, когда ток достигнет заданного значения, вместо использования фиксированного рабочего цикла. Это будет иметь два важных эффекта. Вы контролируете пиковый ток до уровня чуть ниже максимума индуктивности. Вы контролируете токи минимального напряжения, чтобы зарядка продолжалась постоянно.

Используйте накопительный конденсатор на входном мосту, вы тратите много времени, не заряжая нагрузку на самом деле из-за низкого входного напряжения.Более равномерный зарядный ток означает, что пики не должны быть такими большими.

Недавно я разобрал импульсный драйвер светодиода, и в нем было (на мой взгляд) новое устройство конденсатор / диод после мостового выпрямителя. Это беспроигрышная схема, которая снижает емкость конденсаторов и улучшает коэффициент мощности, но только для нагрузок в режиме переключения, которые могут эффективно использовать низкое напряжение. Два конденсатора заряжаются последовательно, в сумме на половину своей емкости, снижая пиковый зарядный ток. Однако они разряжаются параллельно, что позволяет напряжению моста падать, так что большая часть работы выполняется входом сети, а затем удерживается при половинном входном напряжении с удвоенной емкостью.Никакой «балансировки» не требуется, их напряжение выравнивается каждый цикл разряда.

Основная проблема, связанная с выбором индуктора, заключается не в том, что это «тип фильтра», а в том, что он имеет металлический сердечник, поэтому действительно предназначен для работы с частотами сети. Вы используете его на частоте 1 кГц. Это очень необычная частота для работы повышающего преобразователя. Слишком высокий для эффективных железных магнитов, слишком низкий, чтобы использовать потенциал скорости вашего IGBT и ферритовых магнитов.

Ваш IGBT с сильноточным базовым приводом (используйте ИС драйвера затвора) может управлять частотами переключения на порядок выше или больше, что позволяет использовать индуктор гораздо меньшего размера, который должен иметь ферритовый сердечник.Подумайте о диапазоне от 20 кГц до 100 кГц, который все еще является управляемой скоростью для низких коммутационных и магнитных потерь и достаточно высокой для магнитных устройств разумного размера.

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Разработка и реализация высоковольтного генератора с контролем выходного напряжения для транспортных средств с амортизаторами ER

Предлагается автоколебательный высоковольтный генератор для подачи напряжения в систему подвески с целью управления демпфирующей силой электрореологического (ER) гидравлический амортизатор.Регулируя уровень выходного напряжения генератора, можно немедленно отрегулировать демпфирующую силу в гидравлическом амортизаторе ER. Амортизатор является частью системы подвески. Генератор высокого напряжения управляет силовым транзистором на основе автоколебаний, который преобразует постоянный ток в переменный. Для увеличения напряжения используется высокочастотный трансформатор с большим передаточным числом. Кроме того, система использует автомобильный аккумулятор в качестве источника постоянного тока. Регулируя рабочий цикл главного переключателя в понижающем преобразователе, выходное напряжение понижающего преобразователя можно линейно регулировать, чтобы получить определенное высокое напряжение для ER.Приводная система самовозбуждается; то есть не требуется никакой дополнительной внешней схемы управления. Таким образом, это снижает стоимость и упрощает структуру системы. Опытный образец фактического продукта изучается для измерения и оценки ключевых форм сигналов. Реализуемость предложенной системы проверена на основании экспериментальных результатов.

1. Введение

В системе подвески транспортного средства система амортизации устанавливается между кареткой и шинами. Амортизатор в основном состоит из пружин и амортизатора.Когда автомобиль движется по неровной дороге, пружины обеспечивают опору между кареткой и шинами. Амортизатор снижает энергию колебаний пружин и предотвращает передачу энергии, создаваемой вертикальными колебаниями, на каретку. Это улучшает стабильность и комфорт во время езды. У амортизатора с разными коэффициентами демпфирования есть свои преимущества и недостатки. Если коэффициент демпфирования высокий, то при управлении автомобилем и его повороте предлагается больше защиты; однако при более низком коэффициенте демпфирования пассажирам обеспечивается больший комфорт.Если амортизатор может непрерывно регулировать демпфирующую силу, оптимальная подвеска может быть достигнута при движении автомобиля.

Для повышения устойчивости при движении крупные автомобильные компании в настоящее время используют методы, в том числе газовые пружины, управляемые микрокомпьютерами, цифровые системы управления или систему активного контроля давления масла, для создания регулируемых систем подвески для различных дорожных условий. Структура системы и механизм управления могут быть довольно сложными. Для преодоления указанных недостатков в качестве рабочей жидкости в амортизаторах используются электрореологические (ЭР) жидкости [1–3].Напряженность электрического поля используется для управления поведением жидкости ER, а также для регулировки коэффициента демпфирования в амортизаторе [4–7]. Это простой метод. Жидкости ER состоят из электрически поляризуемых взвешенных частиц. Жидкости для суспензий могут быть изготовлены из различных материалов: силиконового масла, охлаждающего масла, керосина и т. Д. Взвешенные частицы могут включать макромолекулярные материалы, такие как ионообменная смола, крахмал и гранулы микроволокна. Когда происходят изменения внешнего электрического поля, жидкости ER могут переходить из жидкого состояния в твердое в течение нескольких миллисекунд.Процесс трансформации обратим. Жидкости ER могут применяться в сцеплениях, гидравлических насосах, роботизированных манипуляторах, демпфере колебаний и т.д.

Импульсные преобразователи мощности широко используются для обработки электроэнергии. Например, понижающий тип принят для понижения входного напряжения [10–13], а двухтактная конфигурация подходит для приложений постоянного / переменного тока [14–19]. В нашем исследовании мы используем самовозбуждающийся высоковольтный генератор для создания постоянного электрического поля высокого напряжения для управления физическими свойствами жидкостей ER.Источником питания постоянного тока для высоковольтного генератора служит автомобильный аккумулятор. Как указывалось ранее, внешний источник постоянного тока не требуется. Кроме того, понижающий преобразователь постоянного / постоянного тока используется для регулировки входного уровня постоянного тока для генератора высокого напряжения. Это заменяет обычный линейный источник питания. Предлагаемый амортизатор с высоковольтным генератором имеет следующие преимущества: низкая стоимость, простая конструкция, линейное управление и высокий КПД по преобразованию мощности.

2. Структура системы

Схема системы предлагаемого самовозбуждающегося высоковольтного генератора для амортизаторов с жидкостями ER показана на рисунке 1.В основном это автомобильный аккумулятор, контроллер уровня напряжения, самовозбуждающийся усилитель колебательного напряжения, умножитель напряжения и амортизатор с жидкостями ER. Контроллер уровня напряжения преобразует напряжение автомобильного аккумулятора в регулируемом диапазоне выходных напряжений от 0 до 12 вольт. В нашем исследовании используется понижающий преобразователь. Бустер самовозбуждающего колебательного напряжения имеет структуру двухтактного преобразователя. Он принимает постоянное напряжение от понижающего преобразователя и управляет силовым транзистором с помощью автоколебаний.Таким образом, постоянное напряжение преобразуется в переменное. Затем для увеличения напряжения используется высокочастотный трансформатор. Умножитель напряжения вместо усилителя напряжения активного типа, чтобы уменьшить стоимость и объем [20, 21], преобразует переменный ток от высокочастотного трансформатора в постоянный потенциал. Затем выходное напряжение умножителя напряжения подается на амортизатор. Основная силовая схема предлагаемого высоковольтного генератора представлена ​​на рисунке 2.