Среди радиолюбителей большой популярностью пользуется весьма интересное устройство, называемое «качером Бровина». С его помощью можно наблюдать эффектные коронные разряды, молнии, плазменные дуги. Многие люди в интернете называют качер катушкой Теслы, однако это два совершенно разных устройства с разным принципом работы. В этой статье речь пойдёт именно о качере Бровина, пожалуй, самом простом высоковольтном устройстве, которое только можно придумать.
Схема качера Бровина
Схема предельно проста, содержит всего лишь один транзистор, пару резисторов и пару конденсаторов. Конденсаторы служат для фильтрации питающего напряжения, один из них должен быть электролитическим с большой ёмкостью (470-2200 мкФ), а второй керамическим или плёночным с малой ёмкостью (0,1-1 мкФ), для сглаживания высокочастотных помех. Два резистора образуют делитель напряжения, один из них должен иметь небольшое сопротивление (150-200 Ом), а второй – примерно в 10-20 раз больше. При этом последовательно с высокоомным резистором можно поставить подстроечный резистор, чтобы настроить качер на максимальную длину разрядов. На печатной плате, прилагающейся к статье, для него предусмотрено установочное место. Транзистор в схеме можно использовать практически любой мощный структуры n-p-n. Хорошо себя зарекомендовали транзисторы КТ805, КТ808, КТ809. Также можно поэкспериментировать с полевыми и поставить, например, IRF630, IRF740. От выбора транзистора в значительной степени зависит длина разрядов. Транзистор обязательно нужно установить на радиатор, ведь на нём выделяется большое количество тепла. L1 на схеме – первичная катушка, а L2 – вторичная, с неё снимается высоковольтный разряд.
Плата устройства
Плата выполняется методом ЛУТ, файл для печати прилагается. Для подключения проводов питания и выводов катушек на плате предусмотрены клеммники.
Скачать плату:
Изготовление вторичной (высоковольтной) катушки
Первым делом, нужно изготовить вторичную катушку. С ней всё просто и конкретно – чем больше витков, тем больше напряжение, соответственно, длиннее разряды. Можно использовать медную эмалированную проволоку сечением 0,1 – 0,3 мм. В качестве каркаса для вторичной обмотки весьма удобно использовать канализационную трубу, оптимальный диаметр составляет 5-7 см. Наматывать проволоку нужно виток к витку, максимально аккуратно. Желательно использовать цельный кусок проволоки, чтобы не было мест соединений. Но если в процессе проволока порвалась – ничего страшного, можно подпаять к ней оторвавшийся кусок, тщательно заизолировать и продолжать мотать витки, работать будет в любом случае.
Для ускорения процесса намотки можно установить трубу на две подпорки слева и справа так, чтобы она свободно на них вращалась. При этом наматывать проволоку будет куда легче. Если в процессе работы появилась необходимость отлучиться, кончик проволоки можно зафиксировать скотчем, тогда можно будет вернуться, отлепить скотч и продолжать наматывать. Ни в коем случае не нужно отпускать кончик проволоки, иначе натяжение пропадёт, витки разойдутся и придётся начинать всё с начала.
После того, как катушка намотана, витки проволоки обязательно нужно зафиксировать на трубе. Лучше всего использовать прозрачный лак, тогда катушка будет выглядеть весьма красиво. Я обмазал витки обычным воском, со своей задачей он справился, теперь случайно повредить тонкую проволоку будет куда сложней.
К нижнему концу проволоки следует припаять обычный провод и тщательно его зафиксировать у края трубы.
У верхнего края трубы располагается так называемый «терминал» — то место, из которого будет «исходить» коронный разряд. Желательно сделать его острым, тогда разряд будет сконцентрирован на кончике иглы. Закрепил на краю трубы болт, а на болт накрутил наконечник от дротика, как видно на фото. Вторичная катушка готова.
Изготовление первичной катушки
Первичная катушка содержит 2-5 витков толстого медного провода, сечением 1,5 – 2,5 мм. Располагаться она должна вокруг вторичной катушки, её диаметр должен быть больше на 2-3 см. Для каркаса первичной катушки можно использовать, опять-таки, канализационную пластиковую трубу, нужно лишь взять отрезок трубы диаметром и длиной большей, чем для вторичной. На расстоянии 10 см от верха трубы сверлятся два отверстия, через которые продевается медный провод. От числа витков сильно зависит длина разряда, поэтому их количество подбирается экспериментально.
Провод от самих витков нужно вывести к низу катушки, проведя их внутри трубы. Обязательно зафиксировать клеем. Первичная катушка готова.
Сборка качера Бровина
После того, как катушки намотаны, можно собирать всё воедино. Из пеноплекса вырезаются два круглых куска с отверстиями по центру. В центральное отверстие должна плотно заходить вторичная катушка, а внешний диаметр заготовок должен соответствовать диаметру первичной катушки.
Помещаем круглые заготовки внутрь большой трубы, а затем просовываем в них же вторичную катушку. При необходимости нужно зафиксировать их клеем. Провод от вторичной катушки нужно вывести в нижнюю часть большой трубы.
В нижней части большой трубы сверлятся два отверстия, одно под разъём питания, второе под тумблер.
Теперь осталось лишь подключить плату к питанию, поставив в разрыв плюсового провода тумблер, и подключить выводы катушек.
Когда все провода подключены, можно проверить работоспособность устройства. Аккуратно подаём на плату напряжение. Если на терминале появился маленький разрядик – значит качер работает. Если же качер отказывается работать даже при повышении напряжения питания – следует поменять местами выводы первичной катушки. Теперь можно поэкспериментировать с числом витком в первичной катшеке, подвигать катушки относительно друг друга, найдя такое положение, при котором разряд будет максимальным. Диапазон напряжения питания качера весьма широк – небольшой разряд появляется уже при 12 вольтах. При повышении напряжения он увеличивается, вместе с ним увеличивается и тепловыделение на транзисторе. Поэтому обязательно нужно следить за температурой радиатора, ведь перегретый транзистор долго не проработает.
В последнюю очередь остаётся лишь установить плату с радиатором внутри большой трубы, в нижней её части, поставить тумблер с разъёмом в уже просверленные отверстия.
Выглядит такой качер весьма эффектно даже в выключенном состоянии. Коронный разряд можно потрогать пальцем, это вполне безопасно, ведь ток от такого разряда течёт по поверхности кожи, не проникая внутрь. Этот эффект называется скин-эффектом, возникает он из-за высокой частоты работы качера. При долгой работе выделяется большое количество озона, поэтому включать качер следует только в проветриваемых помещениях. Также не стоит забывать про сильное электромагнитное излучение, которое создается вокруг устройства. Оно способно выводить из строя другие электронные устройства, поэтому не стоит оставлять рядом телефоны, фотоаппараты, планшеты. Создаваемое электромагнитное поле настолько сильное, что газоразрядные (или, проще говоря, энергосберегающие) лампочки зажигаются сами по себе вблизи катушки.
Качер отличается от блокинг-генератора электронной плазмой образующейся в p-n-переходе, за счёт которой мы и получаем достаточно высокое напряжение на выходе без применения высоковольтного трансформатора , . В этом можно убедиться, если собрать несложную схемку приведенную ниже. Единственный трансформатор в ней — это две обмотки на ферритовых кольцах на 20 и 5 витков. Несмотря на свою простоту, при 12В питания схема даёт на выходе X1 порядка 1700 Вольт импульсного напряжения (без нагрузки).
Схема может работать в двух режимах: экономичном (разомкнут переключатель SA1) и обычном (контакт SA1 замкнут). В экономичном режиме, при 12В питания, устройство потребляет ток 200..300мА.
Самая интересная в схеме деталь — ферритовый трансформатор TV1.
Он мотается на двух вместе сложенных ферритовых кольцах диаметром 10мм.
Коллекторная обмотка составляет 5 витков, а базовая — 20, причём, если первая мотается по часовой стрелке, то вторая — против.
Провод желательно использовать во фторопластовой изоляции, диаметром 0.05-0.3мм. Коллекторную обмотку лучше намотать более толстым проводом.
Транзисторы для данной схемы испытывались разные. Закономерность выяснилась следующая: чем выше паспортное максимальное напряжение коллектор-эмиттер, и чем круче ВАХ транзистора, тем большее напряжение можно получить на выходе. Идеально подошел импульсный высоковольтный MJE13005 . Его нужно будет установить на небольшой радиатор.
Дроссели L1 и L2 стандартные, на 100мкГн. Конденсаторы выбирайте на напряжение не ниже 100В.
Настройка
Здесь потребуется осцилограф с высокоомным выходом, щуп которого нужно расположить рядом с выходом X1. Лучше не подключаться напрямую, т.к. высокое напряжение может повредить осцилограф. Установите R1 в среднее положение, переключатель SA1 разомкните, и подключите питание 12В. Если осцилограф не показывает качерных испульсов, то поменяйте выводы базовой обмотки TV1.
Если нет осцилографа, то настройку устройства можно произвести с помощью «вилки Авраменко». Её нужно подключить одним-единственным входом к выходу качера.
При работающем качере светодиод HL1 будет светиться несмотря на то, что второй конец этого нехитрого устройства никуда не подключён.
В зависимости от решаемых задач может потребоваться подключать качер к разным нагрузкам. Самое простое — через диод (лучше SF56) и сглаживающий конденсатор запитать лампу дневного света рассчитанную на 220В. При замкнутом SA1 и напряжении питания 15В можно зажигать 10-ти Ваттную лампочку.
Для некоторых задач нужна быстрая зарядка конденсатора до высоких напряжений. Это можно сделать по предыдущей схеме, но конденсатор д.б. неэлектролитическим и рассчитанным на напряжение в 2000В. Также, в этом случае, вместо одного нужно поставить 4-е последовательно соединённых диода.
Самый интересное подключение — длинная линия, обычно — коаксиальный кабель. Его оплётка соединяется с общим проводом схемы, а центральная жила — с выходом X1.
А что будет, если в схеме качера вместо одного транзистора поставить два и заставить их работать попеременно? Читайте об этом .
Используемые материалы
- Коротков Д.А. Разработка и исследование генераторов мощных наносекундных импульсов на основе дрейфовых диодов с резким восстановлением и динистров с глубокими уровнями
- Пичугина М.Т. Мощная импульсная энергетика
Горчилин Вячеслав, 2014 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав
Список необходимых деталей для схемы:
Любое ферритовое кольцо (высота 0,7 см, наружный диаметр 1,5-2 см, внутренний диаметр 0,5-0,7 см; размеры не критичны);
- 2 резистора 1 кОм 0,5 Вт;
подстроечный резистор 220 Ом 0,25 Вт;
- 2 транзистора КТ805;
- 2 радиатора для транзисторов
- 1 выпрямительный диод 1 А;
- конденсатор 10000 мкФ 50 В;
- обмоточный провод 0,25 мм;
- провод медный однопроволочный 1,5 кв. мм (для первичной катушки);
- провод 0,5 кв. мм одножильный многопроволочный (для соединения всех деталей вместе);
- кусок пластиковой (не металлопластиковой!) трубы 30 см от обычного водопровода (0,5") и дощечки для изготовления подставки.
Первичная катушка качера мотается однопроволочным проводом (медной жилой от кабеля ВВГ, например) на любой круглой оправке диаметром 5-7 см - 4 витка, оправка после изготовления катушки вынимается. Высота первички должна быть 10-15 см, т.е. первичную обмотку после растягивают до нужной длины. Вторичка мотается 800-1400 витков в один слой тонким проводом на трубе. Далее всё собирается по схеме. Конструктивно первичная обмотка должна быть вокруг нижней части вторички.
Настройка схемы качера предельно проста и осуществляется регулировкой R1. Если схема не заработала, меняют местами концы первички. На транзисторы обязательно надо закрепить радиаторы, т. к. они значительно греются. Проверка работы осуществляется поднесением к катушке энергосберегающей лампы. Удачи вам в экспериментах! Автор: Схема Тут.
Владимир Бровин доказал существование качер процесса на представленных ниже схемах качеров. Это классические низковольтные качеры, те самые, которые автор изучал более 20 лет
Бровин о качере Лекция -2
Рассмотрим седьмую схему более подробно
Автор утверждает, что схема может запускаться на любом транзисторе. Однако по логике лучше будет работать более высокачастотный транзистор. Для экспериментов был взят кт603а и показал хорошие результаты при напряжениях питания 3-12 вольт. При этом для запуска схемы автор предложил тычек пинцета в базу. Чтобы этот процесс сделать более удобным можно поставить между питанием и базой кнопку с резистором номиналом 200-5000 Ом. Количество витков в базовой цепи 60. Количество витков в коллекторной цепи 30. Провод 0.3мм. Диаметр каркаса 50мм. Намотку можно делать как в навал так и акуратно виток к витку. Поскольку катушки идуктивно не связаны (могут быть разнесены друг от друга на любое расстояние), то направление намоток в данной схеме не имеет существенной роли, однако при более тонкой настройке начало-конец обмоток в базе и коллекторе можно менять. При попытке проводить эксперименты с индуктивно связанными катушками (сближение вплотную) необходимо, чтобы направление намоток было противоположным, например, коллекторная берет начало на шине питания, а базовая на базе
Схема классического качера Бровина со съемной катушкой (SPlan)
|
Осциллограмма на коллекторе |
Осциллограмма на базе |
В качестве нагрузки использовалась катушка 30 витков, 50мм, сплющенная овалом с подпаянным светодиодом с напряжением открытия p-n перехода 2.8 вольт.
Светодиод одинаково хорошо зажигался как рядом с базовой намоткой, так и рядом с коллекторной намоткой, однако коллекторная намотка работала лучше.
Частота следования пиков составила около 2МГц. Сигнала качера хорошо прослушивался по радиоприемнику ФМ диапазона 88-108 МГц
Работа классического качера Бровина на кт603а, запуск с тычка в базу, съем энергии
А теперь попробуем от качера зарядить электроитический конденсатор. Напряжение питания качера 5 вольт. Получаемое напряжение 28 вольт. При этом обнаруживается влияние заземления, без заземление выход 27 вольт, с заземлением выход 28 вольт
Влияние заземления на выходное напряжение качера Бровина
Для качера важно наличие резонанса. Без него режим работы качера будет не верным и качер будет работать почти как автогенератор и только наличие резонанса приводит к появлению настоящего качерного процесса. В качере присутствует 2 резонансных процесса. Второй резонансный процесс приводит к появлению свободных колебаниях на поверхности проводника. Важно понимать, что качерный процесс происходит при переходе энергии движения носителей в потенциальную энергию, а изменение потенциальной энергии приводит к колебательному процессу. Возникающие при этом колебания безтоковые, а ток находиться в противофазе
ДЛR#468. Колебательный процесс на поверхности проводника
В ходе дополнительных замеров по напряжению были выявлены интересные особенности:
1.Наличие статического потенциала между плюсом питающего каскад 100 нФ конденсатора и землей 1-2 мВ
2.Наличие статического потенциала между коллектором транзистора кт603а (горячий конец коллекторной катушки) и землей 4-25 мВ
3.Напряжение на питающем каскад конденсаторе выще чем напряжение питания и соответственно 9.5 В против 5.6 В
4.Отсутствие статического потенциала по отношению к земле на минусе и плюсе автономного источника питания (солевые батарейки 6 волт)
7.Потребляемый ток 20-35 мА в зависемости от взаимного расположения коллекторной и съемной катушек, более близкое расположение катушек уменьшает ток
подъем напряжения питающего конденсатора качера Бровина и аномальные статические потенциалы
Качеры могут работать новыми дешевыми средствами автоматизации. Патенты РФ 2075726, 2444124, 2551806, энергетическими установками, устройствами заряжающими аккумуляторы, газоанализаторами и анализаторами иных веществ, электронными измерителями давления по концентрации атомов. Это только то, что уже опробовано
Generator of electric kacher circuit breaks on transistor patent RU2444124C1 Brovin
Скачать документы:
Давно хотел собрать небольшую катушку Тесла или качер Бровина, чтобы делать различные опыты. Простой качер меня не воодушевлял, ибо дуги с него были мизерные. Родилась идея заменить биполярный транзистор, полевиком.
Ток потребления конструкции от 1 до 2-3 ампер в зависимости от напряжения питания. Напряжение питания 100-250 вольт, если использовать соответствующий полевой транзистор то напряжение можно поднять.
Для новичков сразу скажу стриммеры можно выжать максимум 20 сантиметров. (тут в статье стриммеры 12-17 сантиметров).
Принцип работы основан на генерации высокочастотных импульсов полевиком.
Заменить элементы в схеме можно абсолютно все, но это повлияет на работу устройства.
Настройка устройству не нужна если все собрано правильно, но если не заработало то ищем косяк в схеме. Если не заработало и все собранно правильно то меняем выводы вторички местами, должно помочь. Для того чтобы разогнать схемку и сделать стриммеры больше, делаем колебательный контур в цепь катушки L2. Подобрав конденсатор дуги будут громкими и длинными. Резисторы смещения подбираем от 10-60 килоом, мощность не имеет значения. Катушка L1 это дроссель от лдс, его также надо подбирать, также подойдет и первичка от трансформатора.
Стоимость девайса составила 560 рублей, если абсолютно все детали покупать.
Ну и конечно фото.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | MOSFET-транзистор | IRFP460 | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Диод | КД202Б | 1 | В блокнот | ||
| VD2, VD3 | Стабилитрон | КС147А | 2 | В блокнот | ||
| C1 | Электролитический конденсатор | 100мкФ 450В | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Конденсатор | 1мкФ 400В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 40 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 |
