Передмова

Цієї весни, переді мною постало завдання - створити комплект генераторів для перевірки стійкості роботи обладнання в умовах впливу сильних електричних розрядів. Крім звичних для мене ВЧ-генераторів на транзисторах, що дають, поблизу, хорошу напруженість ВЧ-поля, мені потрібен був невеликий джерело високої напруги. Ось тут я і згадав про Качор радянського радіоінженера Володимира Ілліча Бровина - простому пристрій, що дозволяє отримати необхідну мені високу напругу.

Свій перший Качор, я зібрав ще на початку 2000-х років. Це було досить потужний пристрій висотою майже один метр, видавало щільний пучок коронних розрядів. Небезпечна була штука ... Волосся починали ворушитися в парі метрів від неї ... Але зараз мені потрібна компактна, невелика котушка, безпечна в застосуванні. Оглянувши наявні у мене матеріали і деталі, я приступив до роботи.

схема пристрою

Схема Качор дійшла до наших часів практично без зміни і являє собою блокінг-генератор на одному транзисторі. В даний час існує безліч варіантів схем даного пристрою зібраних на лампах, біполярних і польових транзисторах, але я зупинився на найпростішої «класичною» схемою.

«Класична» схема Качор Бровина

Деталі й матеріали

Основою пристрою є два основні елементи - котушка з індуктивним зв'язком і транзистор для генерації коливань. В якості транзистора був обраний D1761 (Перший, що попався на очі і мав необхідні параметри). Як каркас котушки я використовував відрізок пластикової труби з поліпропілену діаметром 32 мм і довжиною 140 мм. Крім цього, в засіках знайшлася котушка з дротом ПЕВ-2, діаметром 0,15 мм., Який я і використовував при виготовленні Качор.

збірка пристрою

Відступивши від кінця трубки 20 мм., Я намотав 650 витків дроту (намотування - виток до витка в один шар, без накладок). При цьому довжина намотування котушки L2 склала 105 мм.
До кінців проводу припаяв монтажні дроти і закріпив всередині трубки для виключення пошкодження обмотки. Всю обмотку покрив двома шарами акрилового лаку. До верхнього висновку котушки припаяв сталеву голку і вивів її через декоративну пластикову заглушку. Корпус котушки я закріпив на монтажній платі для зручності настройки і розміщення котушки L1.

Компоненти Качор Бровина

котушку L1 я зробив з мідної шини, шириною 3 мм. Вона намотується на оправці D 45 мм., Всього 5 витків з невеликим кроком. Тут потрібно пам'ятати, що напрям намотування витків - таке ж, як і у котушки L2. Якщо напрямки намотування не збігатимуться - генератор буде споживати струм, але високої напруги на виході не буде!
Для підключення котушки L1 до схеми я встановив гвинтовий роз'єм. Вийшло просто і зручно.
Так як схема Качор містить всього 5 деталей - я зібрав її навісним монтажем, розмістивши деталі на корпусі радіатора.

Налаштування пристрою

Правильно і акуратно зібраний генератор з справних компонентів - практично завжди починає працювати. Для отримання максимального напруження, можна спробувати змінити положення і кількість витків котушки L1, орієнтуючись на величину стримера і споживаний струм. У моєму випадку, при напрузі живлення 24 вольта, котушка споживає 0,85 А. Для моєї завдання - це оптимально. У деяких випадках буває необхідний підбір резисторів в ланцюзі бази.

Так як стример у мене не дуже великий, то для візуальної індикації роботи котушки і наявності високої напруги, я додав на корпус котушки невелику неонову лампочку.

висновок

Качор Бровина - це просте в повторенні і цікавий пристрій для вивчення високовольтних розрядів в різних середовищах. Цікавий і загадковий сам принцип його роботи ... Адже напруги генеруються високовольтної котушкою, а це тисячі і десятки тисяч вольт - не виводять з ладу транзистор, хоча безпосередньо прикладаються до бази цього напівпровідникового приладу.
В принципі, цю загадку є наукове пояснення, (і навіть не одне), але все одно, сам принцип роботи приладу - залишається предметом суперечок серед вчених і експериментаторів, а також ентузіастів займаються пошуками Вільної Енергії і вивчають спадщину Ніколи Тесла. Можливо, саме Ви, розгадаєте цю загадку ...

Ідея доопрацювати відому багатьом схему Качор Бровина виникла у мене після того, як деякі з моїх знайомих не могли запустити Качор через відсутність джерела живлення з напругою 12 Вольт і вище, яке зазначено на стандартній схемі. Щоб обійти цю перешкоду, я вирішив поєднати схему Качор і блокинг-генератора, що дозволило мені знизити напругу живлення до 5-6 Вольт (можна піднімати до 15 Вольт). Схема Качор приведена нижче.

Список необхідних деталей:

• будь ферритові кільце (висота 0,7 см, зовнішній діаметр 1,5-2 см, внутрішній діаметр 0,5-0,7 см; розміри не критичні);
• 2 резистора 1 кОм 0,5 Вт;
• підлаштування резистор 220 Ом 0,25 Вт;
• 2 транзистора КТ805;
• 2 радіатора для транзісторов4
• 1 випрямний діод 1 А;
• конденсатор 10000 мкФ 50 В;
• обмотувальний дріт 0,25 мм;
• провід мідний однодротяний 1,5 кв. мм (для первинної котушки);
• провід 0,5 кв. мм одножильний багатодротяний (для з'єднання всіх деталей разом);
• шматок пластикової (НЕ металопластикової!) труби 30 см від звичайного водогону (0,5 "") і дощечки для виготовлення підставки.

Первинна котушка мотається сплетений проводом (мідною жилою від кабелю ВВГ, наприклад) на будь-який круглої оправці діаметром 5-7 см (у мене 5 см), 4 витка, оправлення після виготовлення котушці виймається. Висота первинки повинна бути 10-15 см, тобто первинку після розтягують до потрібної довжини. Вторинний ринок мотається 800-1400 витків в один шар тонким проводом на трубі. Далі все збирається по схемі. Конструктивно первинка повинна бути навколо нижньої частини вторинки.

Налаштування схеми гранично проста і здійснюється регулюванням R1. Якщо схема не запрацювала, міняють місцями кінці первинки.
На транзистори обов'язково треба вішати радіатори, т. К. Перші не слабо гріються.

Перевірка працездатності здійснюється шляхом піднесення до верхнього кінця вторинки енергозберігаючої лампочки або індикаторної викрутки. Вони горять на відстані. Також при торканні вторинки металевими предметами між ними і котушкою виникають іскри. При великій кількості витків вторинки можуть виникати електричні розряди прямо в повітря.

список радіоелементів

позначення	Тип	Номінал	кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
VT1, VT2	біполярний транзистор	КТ805АМ	2			В блокнот
D1	випрямний діод		1	Будь на струм не менше 1 А		В блокнот
C1	електролітичний конденсатор	10000 мкФ 50В	1			В блокнот
R1	Змінний резистор	220 Ом	1			В блокнот
R2, R3	резистор	1 кОм	2			В блокнот
Bat1	батарейка		1	5-6 В		В блокнот
S1	вимикач		1

Схоже, що кожен перший тесластроітель вже зібрав «Качор». У кожного другого він вибухнув, а кожен четвертий намагається з'ясувати у мене, чомусь же він вибухнув. Тому, сьогодні спробуємо провести роботу над помилками в схемі Качор.

Класична схема Качор виглядає ось так:

Працює він досить просто - струм з мережі 220в проходить через дросель L1, випрямляється діодом D1 і конденсатором С1.

Резистори R1 і R2 підбирають так, щоб транзистор виявився на порозі відкриття. Коли він відкривається, струм починає текти через котушку L2 (це первинна обмотка), при цьому, в резонаторі L3 починаються коливання. Коливання закривають транзистор (для цього потрібно правильно підібрати фазировку обмоток), а потім відкривають його знову і схема «заводиться».

Стабілітрон D2 захищає затвор транзистора від високої напруги, і, заодно. забезпечує шлях струму вторинної обмотки в землю.

Здавалося-б, класна схема! Дуже проста і навіть працює. Але, у неї є і кілька недоліків.

управління

Спеціально для цієї статейки, я зібрав класичний Качор і з'ясувалося, що струм в резонаторі L3 досить повільно наростає. При цьому, транзистор знаходиться в лінійному регіоні (і не відкритий і не закритий), через що виділяє багато тепла, і транзистор перетворюється в грубку. Особливо жорстоко транзистору доводиться, коли коливання не починаються - вся подається потужність виділяється на ньому.

Для того, щоб транзистор не міг виявитися в лінійному режимі, нам необхідний «справжній» драйвер. Я використовував готову мікросхему, але я практично впевнений, що можна використовувати просто компліментарну пару біполярних транзисторів.

При цьому, довелося додати трансформаторне харчування. Я намагався зробити схему з саможивлення, але нічого доброго з цього не вийшло. Наш Качор став виглядати ось так:

Тут, резистор R1 забезпечує запуск, перемикаючи вихід транзистора з частотою 50 Гц. Така схема стала грітися набагато менше, запускається без будь-якої настройки і працює дуже стабільно.

Великий недолік такої системи старту полягає в тому, що якщо щось піде не так і коливання в обмотці припиняться, транзистор залишиться відкритим і згорить як в класичному Качор, може допомогти дросель або якась більш інтелектуальна система старту, але ми поки заморочуватися не будемо :)

викиди

На стоці транзистора присутні дуже великі викиди по напрузі. Вони з'являються з-за того, що коли транзистор вимикається первинна обмотка, як будь-яка індуктивність, продовжує підтримувати струм через неї. Току діватися нікуди і він заряджає ємність втік-витік до дуже більшої напруги.

Але нам пощастило - MOSFET транзистори при перевищенні максимальної напруги працюють як стабілітрони - пробиваються, але, при цьому, не ушкоджуються. Для обмеження струму через транзистор і служить дросель L1.

У такого рішення є два недоліки -

1. Транзистор гріється на всю неспожитий потужність (тобто, потужність на потужність, що пропускається дроселем мінус потужність стримера), і його цілком можна використовувати як кип'ятильник.
2. Самі дроселі досить великі і для пристойної потужності їх потрібно набрати чималу оберемок.

Спробуємо виправити ситуацію і додамо рекупераційних снаббер (рекупераційних - значить, що він повертає зайву енергію в шину живлення). Схема стає ось такий:

При відключенні транзистора, первинна обмотка заряджає конденсатор C4 (струм тече по шляху L2-C4-D6), а при включенні, C4 розряджається шляхом D7-\u003e L1-\u003e C4-\u003e Q1. У підсумку, напруга на стоці Q1 досягає 2х напруг харчування, що вже цілком прийнятно.

Природно, можуть проскакувати дрібні голки вище напруги живлення, але їх можна зловити звичайним супрессором:

Безпека

Такий Качор - дуже небезпечна штука. Його стример Ніяк не відв'язано від мережі, вважай, з'єднаний з фазою. Люди у нас дуже люблять лазити в стример руками, і дуже легко можуть есктермініроваться. Для розв'язки можна спробувати використовувати Y2 конденсатор, але так-як він працює не в штатному режимі, ніхто не зможе гарантувати що його не проб'є, тому залишається тільки використовувати трансформатор струму для знімання сигналу зворотного зв'язку:

Як варіант, можна запускати Качор через розв'язують трансформатор 220/220 як це робив я.

тести

Можна багато ще вдосконалити в цій дрібній схемку, але і цих змін достатньо, щоб схемку цілком непогано запустилася, нічого не грілося і все стабільно працювало. Я змакетувати це все в «кращих традиціях макетування» з транзистором IRFP450, котушкою від QCW Тесли, какашками і гілками.

Стример відразу вийшов порядку довжини вторинної обмотки. Природно, на IRFP450 подавати безпосередньо 220в можна він розрахований всього на 500в, а при 220в на ньому буде 700В, тому, довелося живити його через ЛАТР.

Котушка L1 намотана на каркасі від припою діаметром 2см, містить 20 витків дроту діаметром 0.5мм, без сердечника.

висновки

З одного боку, ми отримали непогані результати, і, якщо поставити каике-нибуть транзистори по-вольтістее, цей Качор цілком можна буде включити на пряму в мережу і отримувати досить великі стримера.

З іншого боку, схема вийшла не набагато простіше класичної схеми з півмилі, але, при цьому, має проблеми з безпекою, навантаження на компоненти тут набагато більше, ну і є ще пара невирішених моментів - наприклад, вихід з ладу при КЗ вторинної обмотки. Вообщем, якщо ви хочете результатів краще, ніж на картинці, або хочете надійну Теслу, я б не став витрачати на Качор час.

У цьому огляді представляємо вашій увазі схему зборки Качор Бровина або трансформатора Тесли.

Нам знадобиться:
- обмотувальний дріт;
- NPN транзистор;
- резистор на 47 кОм;
- світлодіод;
- пластикова або поліпропіленова труба довжиною 140 мм і діаметром 22 мм;

Обмотувальний дріт можна не купувати, оскільки він присутній в кожному зарядному пристрої або блоці живлення. Якщо ви вирішили зняти провід з блоку живлення, то відзначимо, що він обмотаний на «Ш» або «Е» образному трансформаторі. Одна з котушок на трансформаторі має товстий досить короткий провід. Провід на другій котушці значно тонше і його набагато більше. У будь-якому випадку трансформатор потрібно розібрати, щоб дістатися до проводу. Це можна зробити постукавши молотком по корпусу, завдяки чому лак поступово розламається і трансформатор буде розпадатися на частини.

Далі потрібно прибрати шар ізоляційної стрічки на проводах і звільнити обмотувальний дріт.

Почнемо з котушки. Для початку потрібно знайти довжину проводу одного витка. Для цього множимо число Пі (3.14) на зовнішній діаметр труби. У разі використання труби діаметром 22 мм, вийде 6.9 см.

Тепер беремо довжину витка і множимо на потрібну кількість витків. У разі автора, їх буде 450. У результаті виходить, що нам потрібно 31 м дроту, щоб зробити котушку в 450 витків на трубі, який використовує автор.

Далі на робочому столі відміряє відстань в один метр. Це потрібно для точної оцінки дроти.

Обмотуємо котушку. Це можна зробити вручну, але також можна побудувати нескладний агрегат з шуруповерта або дрилі і зробити обмотку легшою.

Далі беремо резистор на 47 кОм, один світлодіод, котушку і NPN транзистор. Автор не радить використовувати маленькі транзистори, оскільки вони не витримують не високих напруг, які не навантажень. Кращим з усіх транзисторів, які використовував автор виявився транзистор BD241.

Почнемо саму збірку схеми, яку автор робить на BreadBoard-е для більшої наочності.

На схемі видно, що плюс проходить через резистор і потрапляє на транзистор, але також йде на котушку, звідки теж потрапляє на транзистор. Тому перш за все підключаємо транзистор.

Терморегулятори транзистора проста. Представляємо її на малюнку нижче, де B означає базовий, C - це колектор

Резистор підключаємо до базової ніжці.

Другий плюс повинен йти на котушку, який в даному випадку є простим проводом з п'ятьма витками навколо дроти, який намотали спочатку. Підключаємо один кінець дроту до колектора. Другий кінець дроту підключаємо до одного контакту з котушки.

Другий контакт з котушки підключаємо прямо до плюса.

Серед радіоаматорів великою популярністю користується вельми цікавий пристрій, зване «Качор Бровина». З його допомогою можна спостерігати ефектні коронні розряди, блискавки, плазмові дуги. Багато людей в інтернеті називають Качор котушкою Тесли, проте це два абсолютно різних пристрої з різним принципом роботи. У цій статті мова піде саме про Качор Бровина, мабуть, найпростішому високовольтному пристрої, який тільки можна придумати.

Схема Качор Бровина

Схема дуже проста, містить всього лише один транзистор, пару резисторів і пару конденсаторів. Конденсатори служать для фільтрації напруги живлення, один з них повинен бути електролітичним з великою ємністю (470-2200 мкФ), а другий керамічним або плівковим з малою ємністю (0,1-1 мкФ), для згладжування високочастотних перешкод. Два резистора утворюють дільник напруги, один з них повинен мати невеликий опір (150-200 Ом), а другий - приблизно в 10-20 разів більше. При цьому послідовно з високоомним резистором можна поставити підлаштування резистор, щоб налаштувати Качор на максимальну довжину розрядів. На друкованій платі, що додається до статті, для нього передбачено установче місце. Транзистор в схемі можна використовувати практично будь-який потужний структури n-p-n. Добре себе зарекомендували транзистори КТ805, КТ808, КТ809. Також можна поекспериментувати з польовими і поставити, наприклад, IRF630, IRF740. Від вибору транзистора в значній мірі залежить довжина розрядів. Транзистор обов'язково потрібно встановити на радіатор, адже на ньому виділяється велика кількість тепла. L1 на схемі - первинна котушка, а L2 - вторинна, з неї знімається високовольтний розряд.

плата пристрою

Плата виконується методом Лут, файл для друку додається. Для підключення проводів харчування і висновків котушок на платі передбачені клеммники.

Завантажити плату:

(Cкачиваний: 170)

Виготовлення вторинної (високовольтної) котушки

Насамперед, потрібно виготовити вторинну котушку. З нею все просто і конкретно - чим більше витків, тим більша напруга, відповідно, довше розряди. Можна використовувати мідну емальовану дріт перетином 0,1 - 0,3 мм. Як каркас для вторинної обмотки вельми зручно використовувати каналізаційну трубу, оптимальний діаметр становить 5-7 см. Намотувати дріт потрібно виток до витка, максимально акуратно. Бажано використовувати цілісний шматок дроту, щоб не було місць з'єднань. Але якщо в процесі дріт порвалася - нічого страшного, можна підпаяти до неї відірвався шматок, ретельно заізольовані і продовжувати мотати витки, працювати буде в будь-якому випадку.

Для прискорення процесу намотування можна встановити трубу на дві підпірки зліва і справа так, щоб вона вільно на них оберталася. При цьому намотувати дріт буде куди легше. Якщо в процесі роботи з'явилася необхідність відлучитися, кінчик дроту можна зафіксувати скотчем, тоді можна буде повернутися, отлепить скотч і продовжувати намотувати. Ні в якому разі не потрібно відпускати кінчик дроту, інакше натяг пропаде, витки розійдуться і доведеться починати все з початку.

Після того, як котушка намотана, витки дроту обов'язково потрібно зафіксувати на трубі. Найкраще використовувати прозорий лак, тоді котушка буде виглядати вельми красиво. Я обмазав витки звичайним воском, зі своїм завданням він впорався, тепер випадково пошкодити тонкий дріт буде куди складніше.

До нижнього кінця дроту слід припаяти звичайний провід і ретельно його зафіксувати у краю труби.

У верхнього краю труби розташовується так званий «термінал» - то місце, з якого буде «виходити» коронний розряд. Бажано зробити його гострим, тоді розряд буде сконцентрований на кінчику голки. Закріпив на краю труби болт, а на болт накрутив наконечник від дротика, як видно на фото. Вторинна котушка готова.

Виготовлення первинної котушки

Первинна котушка містить 2-5 витків товстого мідного дроту, перетином 1,5 - 2,5 мм. Розташовуватися вона повинна навколо вторинної котушки, її діаметр повинен бути більше на 2-3 см. Для каркаса первинної котушки можна використовувати, знову-таки, каналізаційну пластикову трубу, потрібно лише взяти відрізок труби діаметром і довжиною більшою, ніж для вторинної. На відстані 10 см від верху труби свердлити два отвори, через які протягується мідний дріт. Від числа витків сильно залежить довжина розряду, тому їх кількість підбирається експериментально.

Провід від самих витоків потрібно вивести до низу котушки, провівши їх всередині труби. Обов'язково зафіксувати клеєм. Первинна котушка готова.

Збірка Качор Бровина

Після того, як котушки намотані, можна збирати все докупи. З пеноплекса вирізаються два круглих шматки з отворами по центру. У центральний отвір повинна щільно заходити вторинна котушка, а зовнішній діаметр заготовок повинен відповідати діаметру первинної котушки.

Розміщуємо круглі заготовки всередину великої труби, а потім просовуємо в них же вторинну котушку. При необхідності потрібно зафіксувати їх клеєм. Провід від вторинної котушки потрібно вивести в нижню частину великої труби.

У нижній частині великої труби свердлити два отвори, один під роз'єм живлення, друге під тумблер.

Тепер залишилося лише підключити плату до харчування, поставивши в розрив плюсового проводу тумблер, і підключити висновки котушок.

Коли всі дроти підключені, можна перевірити працездатність пристрою. Акуратно подаємо на плату напруга. Якщо на терміналі з'явився маленький разрядік - значить Качор працює. Якщо ж Качор відмовляється працювати навіть при підвищенні напруги живлення - слід поміняти місцями висновки первинної котушки. Тепер можна поекспериментувати з числом витком в первинної катшеке, посувати котушки відносно один одного, знайшовши такий стан, при якому розряд буде максимальним. Діапазон напруги живлення Качор досить широкий - невеликий розряд з'являється вже при 12 вольтах. При підвищенні напруги він збільшується, разом з ним збільшується і тепловиділення на транзисторі. Тому обов'язково потрібно стежити за температурою радіатора, адже перегрітий транзистор довго не пропрацює.
В останню чергу залишається лише встановити плату з радіатором всередині великої труби, в нижній її частині, поставити тумблер з роз'ємом в уже просвердлені отвори.

Виглядає такий Качор досить ефектно навіть у вимкненому стані. Коронний розряд можна помацати пальцем, це цілком безпечно, адже ток від такого розряду тече по поверхні шкіри, не проникаючи всередину. Цей ефект називається скін-ефектом, виникає він через високу частоти роботи Качор. При довгій роботі виділяється велика кількість озону, тому включати Качор слід тільки в провітрюваних приміщеннях. Також не варто забувати про сильне електромагнітне випромінювання, яке створюється навколо пристрою. Воно здатне виводити з ладу інші електронні пристрої, тому не варто залишати поруч телефони, фотоапарати, планшети. Створюване електромагнітне поле настільки сильне, що газорозрядні (або, простіше кажучи, енергозберігаючі) лампочки засвічуються самі по собі поблизу котушки.