Генератор маркса своими руками: Генератор Маркса своими руками

Нравится ли вам идея с катушками тесла и другими высоковольтными искрами? вещи, но у вас нет времени, денег или терпения, чтобы построить что-то сложное? Вот забавный маленький проект, который может сделать большие, толстые, шумные искры длиной не менее 2 дюймов, и может быть построен очень быстро и дешево.

Генератор Маркса состоит из набора резисторов, конденсаторов и разрядники расположены следующим образом:

Конденсаторы C заряжаются параллельно через резисторы 1M (один МОм), поэтому каждый из них заряжается до входного напряжения. Когда первый (самый левый) искровой разрядник прорывается вниз (искры), напряжение на следующем увеличивается, что приводит к его выходу из строя и т. д. для всех остальных зазоров. Когда все промежутки разрушены, низкий импеданс ионизированного воздух в искрах эффективно соединяет все заряженные конденсаторы последовательно, увеличивая входное напряжение по количеству конденсаторов. Путь ионизированного воздуха имеет достаточно низкую сопротивление, что зарядные резисторы не имеют существенного влияния.

Rb обладает балластным эффектом. Это необходимо, чтобы избежать образования непрерывной дуги поперек первый разрыв после срабатывания — это предотвращает дальнейшее срабатывание. Значение будет зависеть от типа используемого источника питания — значения около 1 м, как правило, правильные. Высокие значения уменьшат максимальная частота повторения искры, так что вы можете получить больше «ударов в секунду» за счет уменьшение руб.

Хотя можно сделать генератор Маркса, используя всего лишь набор резисторов, конденсаторы и искровые промежутки, может быть трудно обеспечить надежное срабатывание, так как зависит от напряжения пробоя искровых промежутков, и может быть тонкая грань между не срабатывает и не срабатывает, пока все конденсаторы не будут полностью заряжены. Одно грубое решение для механического инициирования разрушения первого зазора, т.е. помахав (соответственно изолированы!) отверткой между электродами.
Более элегантный подход — добавить триггерную схему, как показано выше. Этот состоит из генератора релаксации для генерации триггерных импульсов высокого напряжения для инициирования искра на первом промежутке. V — небольшая ксеноновая лампа-вспышка, желательно линейного типа (как в отличие от U-образных, используемых в больших стробоскопах). Tt — триггерный трансформатор тип, используемый на вспышках фотоаппаратов и стробоскопах. Rt и Ct определяют рабочую частоту — обычно один импульс каждую секунду или две. Я использовал два конденсатора 4,7 нФ для Ct и пять конденсаторов 33M. резисторы последовательно на Rt. Обратите внимание, что ксеноновая трубка и триггерный трансформатор используются в обратное их обычному применению — здесь трубка выходит из строя из-за высокой напряжение, разряжая Ct в катушку, чтобы создать триггерную искру. Выходной провод от Тт (Тот, который был бы подключен к триггерному электроду в оригинальной вспышке приложение) находится в паре миллиметров от первого искрового промежутка, как показано выше, так что искра будет прыгать с него при срабатывании. Я обнаружил, что дешевая катушка, которую я использовал, имела тенденцию сдохнет после нескольких минут работы, поэтому что-то с более прочной изоляцией будет предпочтительнее.

Выбор компонента

Я основывал значения компонентов на том, что у меня было в наличии, и есть много возможностей для здесь эксперименты. Если вы сомневаетесь, попробуйте сначала построить всего пару стадий, чтобы увидеть, как ну детали, которые вы используете, будут работать.
Самое главное убедиться, что компоненты подходят для ввода используемое напряжение. Сюда входят резисторы — обычные 1/8 или 1/4 Вт, углеродные или металлические. пленочные резисторы НЕ подходят для таких высоковольтных применений. Более крупный (2 Вт) уголь должны использоваться резисторы или высоковольтные резисторы из металлической глазури. В качестве альтернативы несколько стандартные резисторы можно использовать последовательно, рассчитанные таким образом, чтобы каждый резистор не видел больше чем его номинальное напряжение (обычно около 500 В). Например, десять резисторов по 100К 1/4 Вт. можно использовать вместо каждого высоковольтного резистора 1M. Значение резисторов 1M не слишком критический — более высокие значения увеличивают время перезарядки, более низкие значения увеличивают потери, т.к. некоторая часть искрового разряда просачивается обратно через цепочку резисторов, особенно при более низком номинальные конденсаторы.

Конденсаторы в идеале должны быть керамического типа, так как они лучше всего подходят для быстрых импульсов. в генераторе Маркса — полипропиленовые импульсные колпачки наверное тоже подошли бы, но стоят дороже, и их труднее найти с высоким номинальным напряжением. Используйте самое высокое напряжение типы, которые вы можете найти — типы 6,3 кВ легко доступны у большинства поставщиков компонентов, и значения до 15 кВ найти не так уж сложно. Я использовал детали 4,7 нФ 4 кВ, которые недавно выбрал очень дешево собрать их большой мешок на радио-митинге (hamfest). Большие значения дадут более толстые искры, но для перезарядки требуется больше времени! Вы можете часто запускать их сверх их номинальное напряжение, но очевидно, что это приводит к повышенному риску отказа.

Рекомендуется входное напряжение около 4-8 кВ. Помимо этого, многие проблемы будут отвлекать от «быстрого и грязного» подхода, требующего гораздо большей осторожности при строительстве, чтобы уменьшить потери на корону из-за острых краев, потребуется несколько последовательных резисторов, а конденсаторы будет сложнее найти. Высокий импеданс зарядной сети означает, что потери на корону могут значительно ухудшить производительность выше примерно 5-6 кВ, если не принять меры предосторожности чтобы избежать острых краев — т.е. путем шлифовки концов проволоки и стыков..

Блок питания

Для этой конструкции требуется слаботочный источник высокого напряжения постоянного тока в диапазоне 4-8 кВ. (полярность не важна). Небольшие слаботочные источники высокого напряжения от таких устройств, как ионизаторы, копировальные аппараты и лазерные принтеры должны быть подходящими. Я использовал избыток 5кВ 2мА питание фотоумножителя.

Количество используемых каскадов будет определять выходное напряжение и, следовательно, длину искры. Будут установлены верхние пределы практического количества ступеней из-за времени зарядки и скорость, с которой разряд распространяется по промежуткам. У меня закончились резисторы, прежде чем я нашел предел!

Закрытие искровых разрядников и общестроительных работ.

Искровые разрядники просто изготовлены из толстой луженой медной проволоки, как показано выше. Это важно, чтобы зазоры были изогнутыми, а острые концы проволоки отогнуты, как показано на рисунке — это позволяет избежать потери короны и преждевременного выхода из строя. Используемый провод должен быть не менее 1,5 мм. диам. Выходной зазор, однако, должен иметь достаточно острые точки для максимальной длины искры. Брать будьте осторожны, чтобы избежать искрового разряда от заземляющего электрода к резисторам или конденсаторам рядом с «горячим» концом, так как эти разряды могут разрушить изоляцию компонентов.

Зазоры должны быть изначально установлены примерно на 1,5 мм. Может потребоваться некоторая корректировка — если генератор не срабатывает, возможно, один или несколько зазоров слишком далеко друг от друга. Если зазоры слишком близко, особенно вблизи конца подачи, вы можете увидеть формирование непрерывной дуги, препятствующей дальнейшая операция. Увеличение разрыва на первом (и, возможно, втором) этапе может уменьшить склонность к дуге. Также помогает увеличение балластного резистора Rb за счет более медленное время перезарядки. Непрерывное искрение также можно значительно уменьшить, пропустив несколько воздушный поток, например от небольшого веера, между щелей.

Как видно на фото, очень грубая конструкция типа «елочка» может быть используется, компоненты просто спаяны вместе — конечно, более аккуратная сборка техника может быть использована, но имейте в виду, что все, на чем вы ее строите, должно выдерживать полное напряжение разряда — идеально подходит плексиглас (акрил/плекси) или поликарбонат (лексан). Если делая простую «накрутку», по крайней мере, поместите его на пластиковый лист, чтобы избежать разряда в стол/банка — дерево не является хорошим изолятором при таких напряжениях! Избегайте острых краев на любом из соединения (например, не используйте металлические винты), так как это может вызвать потери на корону, снижая выход значительно.

Величина искры на выходном промежутке будет зависеть от входного напряжения и количества этапы — начните с примерно полдюйма и постепенно увеличивайте его (осторожно!) пока искры не перестанут появляться.

Подробнее о генераторах Marx здесь

«Маркс Два»

Это развитие «быстрого и грязного» устройства. выше. Конструкция в принципе аналогична, но имеет лучшую (т.е. некоторую!) механическую опора, закрепленная на полосе из плексигласа (=акрил/плексиглас), которая была сложена под действием тепла в V-образное сечение для жесткости. Он производит искры до 9″ длинной от входа около 16кВ постоянного тока.

Чтобы обеспечить более высокое входное напряжение, я использовал конденсаторы Panasonic 1 нФ 15 кВ. Выбор этого стоимость диктовалась тем, что было легко доступно у обычных поставщиков компонентов. Резисторы представляли собой пары серий 1M2 Philips (теперь компоненты BC) с металлическими глазурованными деталями VR37. Они имеют номинальное напряжение 3,5 кВ каждый, поэтому пара имеет номинальное напряжение 7 кВ — немного низко для входное напряжение 15 кВ, но это напряжение наблюдается только в течение коротких периодов, и они появляются выдержал нормально. Опять же, значение 1M2 было просто наименьшим доступным значением. Искровые разрядники аналогичны используемым в версии Q&D, но с загнутыми концами проводов. и припаяны для уменьшения потерь на корону. Расстояние зазора составляет около 12 мм для 16 кВ.

Я обнаружил, что при напряжении выше 15 кВ на выводах конденсатора возникало искрение, и поэтому пришлось добавить довольно грязную изоляцию в виде силиконового герметика на выводы конденсатора — было бы намного проще заранее обернуть выводы!

Для достаточно надежного запуска этого генератора не требовалось запускающей цепи — я думаю более высокое входное напряжение очень помогло в этом, вероятно, из-за короны. Для любого заданного Размер искрового промежутка, регулировка входного напряжения была довольно важна — слишком низкое и никогда не срабатывал, но по мере того, как напряжение повышалось выше точки, где он начинал срабатывать, срабатывал частота увеличилась, но мощность начала снижаться, так как нижние щели срабатывали раньше колпачки в конце цепи были полностью заряжены.

Разрядка электродами с любой стороны листа прозрачной пленки OHP (вероятно, ацетат). Разряд змеится вокруг простыни, пока не найдет проход. Это также оставляет большой заряд на листе, который может вызвать большие искры спустя много часов. (ой!)

>Выпуск через стенку пластиковой бутылки с напитком. Если вы получите интервал справа, первые несколько выстрелов создают огромный заряд на поверхности бутылку (слышно, как она «шипит»), а следующая вызывает захватывающее зрелище. перекрытие.

< Зажигание аргона в трехфутовой пластиковой трубе. Провода были помещены в каждый конец, концы заклеены упаковочной лентой, и подача аргона включена на несколько секунд. Это фото с длинной выдержкой, на котором видно несколько разрядов, и оно выглядит намного более фиолетовый, чем настоящий, который имеет интенсивный белый цвет. Каждая заправка аргоном длилась около 5-10 минут до того, как требуется пополнение.

«Маркс два с половиной»

Быстрый и простой способ увеличить длину искры — построить вторую конструкцию «Маркс два», и запустите их как пару в биполярной конфигурации. Общая схема эффективно то же, за исключением того, что вход питания подается в центр банка:

В этой конфигурации одна сторона генерирует высокое положительное напряжение, а другая — высокое отрицательное напряжение, дающее вдвое большую длину искры, чем одиночная башня. Одно преимущество этого устройство заключается в том, что напряжение на землю в любой точке никогда не превышает половины общего выходное напряжение, уменьшая потери на корону. Я построил второй банк, состоящий из 13 этапов (Это было просто ограничено размером пластикового листа, который у меня был под рукой!), и комбинированный установка будет производить искры длиной около 14 дюймов между двумя башнями.

Очень важно, чтобы импульс от срабатывания зазоров распространялся быстро ко всем этапам, и это может вызвать проблемы при соединении двух башен, которые находятся на расстоянии отдельно. Основная проблема заключается в емкости относительно земли соединения, отмеченного «линия передачи» на приведенной выше диаграмме. Чтобы уменьшить это, я использовал полиэтиленовую изоляцию. провод (из зачищенного коаксиального кабеля RG58), поддерживаемый парой пластиковых крышек от аэрозольных баллончиков (на фото слева), чтобы убедиться, что кабель удерживается на расстоянии не менее 40 мм от поверхности. намотка провод через два колпачка позволяет легко регулировать длину без скручивания провода вниз к столу.

Это длинное изображение экспозиция нескольких снимков и улучшенный цвет, чтобы показать дымку короны стримеры, которые видны в темноте.

Еще одно улучшенное изображение, показывающее стримеры короны при отсутствии искры на выходе. происходит разрядка.

В блоке питания используется линейный выходной трансформатор (LOPT) от старого монитора, высоковольтный полевой МОП-транзистор IRF830 и таймер 555. Используемая частота была около 18 кГц, так как это была рабочая частота монитора, из которого был взят трансформатор. Вам следует поэкспериментируйте со значениями C3 и R2, чтобы оптимизировать мощность вашего трансформатора. С1 и Д2 защитить Q1 от переходного процесса высокого напряжения от трансформатора — C1 не критичен, и подходящий колпачок часто можно найти на транзисторе линейного выхода в телевизоре или мониторе. откуда взялся трансформатор. Q1 должен быть установлен на радиаторе.
Большинство LOPT имеют внутренний выпрямитель или тройник и несколько обмоток, которые можно использовать в качестве первичный — используется методом проб и ошибок, чтобы определить, какой набор контактов использовать (см. далее). U2 обеспечивает стабильное питание генератора, поскольку входное напряжение изменяется для управления выходное напряжение — трансформатор, который я использовал, будет производить до 25 кВ при входном напряжении 20 В при 2 ампер Не поддавайтесь искушению зайти слишком далеко за пределы 25 кВ, так как изоляция трансформатора наверное сломается. Важно соединить выходную землю с входной землей или питания, чтобы избежать заземления обмотки ВН до высокого напряжения, которое может сломать изоляцию.

Вы хотите получить самый большой LOPT, который вы можете найти — размер и мощность LOPT обычно пропорциональны размеру экрана, а мониторы, как правило, больше, чем телевизоры тот же размер экрана. Если вы получаете LOPT сам по себе, вы не можете посмотреть, как он был подключен в мониторе может быть сложно разобраться в соединениях, т.к. прямое напряжение выпрямителя слишком велико, чтобы его можно было легко проверить. Если у вас есть проблемы с определением распиновки, попробуйте этот метод:
Сначала найдите пару контактов, которые измеряют низкое сопротивление с помощью цифрового мультиметра — ом или два. Использовать эти контакты в качестве основных. Подайте питание, медленно увеличивая напряжение, пока не сможете нарисовать Искра между землей и выходом EHT. Это может быть довольно слабая искра, так как это только связаны через паразитную емкость. Затем найдите контакты заземления HT, принеся заземленный провод в пределах 1 мм от каждого контакта по очереди — любой контакт, от которого вы можете получить искру должен быть заземлен — вы можете найти более одного контакта, в зависимости от триплера конфигурация. Как только эти контакты заземлены, вы должны получить хорошую сочную искру от колпачок EHT.

Если ваш LOPT имеет дополнительные высоковольтные выходные провода (иногда помеченные как «фокус» и/или ‘Экран), отрежьте их, и заклейте концы отрезанных проводов силиконовым герметиком (сан. герметик).

Еще один удобный, очень быстрый и простой способ управлять флайбэком — использовать галогенную лампу. Импульсный источник питания для управления одной из первичных обмоток. В зависимости от модели галоген источник питания, который вы используете, возможно, вы сможете отрегулировать мощность источника питания этого типа с помощью стандартного диммер света.
Впоследствии я экспериментировал с этим и обнаружил, что с имеющимся у меня запасом галогена, это сработало лучше, когда я подключил конденсатор последовательно с первичной обмоткой трансформатора — я используются 1 мкФ и 2,2 мкФ 250 В полипропиленовые типы. Это позволило использовать существующую обмотку. на трансформаторе как на первичке. Эта установка очень легко производила выходное напряжение более 25 кВ, и основной проблемой было снижение напряжения — так как входное напряжение сети (регулируется variac) был увеличен с нуля, он внезапно начинался примерно с 16 кВ при напряжении около 50 В. вход — его можно уменьшить, понизив напряжение после этого — я думаю, что это эффект был вызван схемой плавного пуска в галогенной подаче. Эксперимент был сократился, когда подача галогена прекратилась с довольно эффектным взрывом. 🙁
От автора исходной страницы Я увидел эту идею  на  : Существует очень веская причина, по которой я использовал галогенный трансформатор на 210 Вт при создании фотосерии для этого страница — все, что меньше, рано или поздно взорвалось, версия 210 Вт все еще была сильной до 2 недель назад, когда я распотрошил его на ферритовый сердечник, чтобы сделать флуоресцентную трубку Драйвер галогенного освещения Скотта мощностью 210 Вт можно приобрести в компании Screwfix direct. ) за 22,99 .

* Требуется дополнительная изоляция выводов конденсатора выше 15 кВ во избежание искрения. перепрыгивая через выводы конденсатора, и это намного проще поставить ДО пайки все вместе! Мягкий силиконовый рукав или, возможно, термоусадка, вероятно, будет лучше всего, чтобы избежать небольших воздушных зазоров. В качестве альтернативы, V-образная конструкция позволила бы вещь (кроме искровых промежутков) должна быть инкапсулирована, что также уменьшит потери на корону, но требует довольно много заливочной смеси!
* Метод простой регулировки всех зазоров вместе был бы очень полезен — для следующий, я думаю, путь будет заключаться в использовании двухсекционных зазоров, с двумя, фиксированными, широко разнесенные электроды и набор подвижных третьих электродов на шарнирной опоре, позволяющей все они должны быть перемещены в сторону или от фиксированных. Купольные орехи выглядят как полезный дешевый источник щелевых электродов с гладкой шестигранной частью.
* Искровые разрядники, изготовленные из проволоки такого диаметра (1 мм), вряд ли будут работать выше примерно 15кВ — потери на корону делают напряжение пробоя непостоянным.
* 1 нФ емкости на ступень недостаточно — искра недостаточно яркая и громкая на максимальной длине — к моменту пересечения промежутка большая часть энергии ушла. я думаю, что увеличение до 5-10 нФ на ступень будет иметь большое значение. Если я не найду дешевый источником высоковольтных крышек, я, вероятно, воспользуюсь подходом MMC, который оказался столь успешным в Катушки Теслы, использующие последовательно-параллельные массивы конденсаторов для увеличения допустимого напряжения.
* Используйте достаточно длинный заземленный электрод, когда экспериментируете, чтобы найти максимальную длину искры, поэтому пальцы находятся как минимум на 6 дюймов дальше от выходного электрода, чем точка заземления (ой!).
* KV-метр — очень полезный инструмент для экспериментов. У меня был один, но один можно легко сделать, используя длинную цепочку резисторов с металлической глазурью (следя за тем, чтобы в пределах номинального напряжения, чтобы избежать потери точности) и чувствительный (50 или 100 мкА) измеритель движение. Калибровка от известного источника высокого напряжения не требуется — вы можете проверить ток FSD измерителя при низком напряжении относительно цифрового мультиметра, и если резисторы 5%, вы должны получить 5% общей точности. Сопротивлением измерителя можно пренебречь, так как оно будет намного меньше чем резисторы капельницы. Например, чтобы счетчик на 100 мкА показывал 25 кВ при полной шкале, требуемое сопротивление будет V/I, т.е. 25E3 / 100E-6 = 250M. Используя резисторы ВР37, вы нужно по крайней мере десять резисторов, чтобы поддерживать напряжение на каждой ячейке в пределах спецификации, чтобы вы могли используйте шестнадцать 15M и один 10M последовательно, чтобы получить 250M в сумме. Для максимальной точности я бы рекомендовал поместите цепочку резисторов в пластиковую трубку и, в идеале, загерметизируйте компаунд — невыполнение этого требования может привести к неточности из-за потери короны припоя стыки и т. д. Возможной альтернативой может быть многократное покрытие лаком или воском.

Дешевые высоковольтные конденсаторы.

Спасибо Роберту Траутману за следующую информацию о самодельных конденсаторах

Как известно, недорогие конденсаторы любого реального качества найти сложно. значение, которое будет обрабатывать более высокие входные напряжения. Я использую обратноходовой трансформатор на 25 кВ. (LOPT) со старого компьютерного монитора в качестве входных данных, поэтому мне нужны были конденсаторы, способные выдержать как минимум это напряжение.

Итак, я изготовил собственные конденсаторы из листов майлара, которые обычно используются в качестве страниц. протекторы в блокнотах и ​​алюминиевые полоски для тиснения из магазина товаров для рукоделия. Чтобы дать им конструкции я скрутил эти материалы (три куска майлара и две алюминиевые полоски, чередуются) деревянные дюбели диаметром около 7/8 дюйма (2,2 см). требуемое номинальное напряжение (по моим оценкам, они будут составлять около 50 кВ), края каждого скошенная алюминиевая полоса (пластина конденсатора) проходит не ближе к краям майлара, чем около 1,6 дюйма (4 см) по всему периметру, тем самым обеспечивая расстояние 3,2 дюйма (8 см) между соседние плиты. Эти материалы после прокатки на 7/8″ (2,2 см) x 3″ (7,6 см) штифт производит конденсатор 0,005 мкФ (5 нФ) на 50 кВ в 5,5 «(14 см) x 1» (2,54 см) космос. Дюбель, поскольку он сделан из дерева, должен быть примерно такой же длины, как и ширина алюминиевые полоски, чтобы избежать дугового разряда. Очевидно, что могут быть гораздо большие емкости. достигнуто с помощью более длинных алюминиевых полос, чем те, которые я использовал, но это было только начало.

Я построил 10-каскадный генератор Маркса с этими самодельными конденсаторами, и они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работают. Я, правда, совсем разочаровал тривиальный выход (всего около 7см). Я оценил, с вход 25кВ, что я получил бы 250кВ. Я, наверное, много теряю от короны, несмотря на значительные усилия, чтобы свести его к минимуму, так как я получаю только около 75 кВ. Другой возможный источником потерь может быть утечка внутри этих грубых конденсаторов. Они хорошо справляются с хранением заряд, но они могут быть не лучшими с точки зрения утечки. может я еще успею получить больше от моего Маркса с большей настройкой искрового промежутка, так как уже сделав это, я утроил начальную длину выходной искры 1 дюйм (2,54 см).

Я просто хотел передать вам и тем, кому может быть интересен ваш сайт что конденсаторы 0,005 мкФ, 50 кВ — пусть и не самые эффективные — можно построить легко примерно за 2 доллара за материалы каждый. Опять же, можно достичь гораздо больших емкостей. с более длинными алюминиевыми полосами для пластин. Единственная проблема с более длинными пластинами заключается в том, что нужно будет найти другой источник майлара. Эти защитные листы для ноутбуков обеспечивают всего около 15,5 дюймов (39,4 см) пригодного для использования материала на лист — достаточно, чтобы разместить тарелки длиной 12 дюймов (30,5 см) с достаточным пространством вокруг них.

Обновление, октябрь 2005 г. — похоже, что большая часть проблемы была связана с питанием. питание, а не конденсаторы…