Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2021-03-05
Все заметки/Радиоэлектронные схемы
Однопроводная передача энергии на 4 Вт
В отличие от 25-ти ваттной системы, представленной ранее, её более «лёгкий» вариант отличается простой схемотехникой, отсутствием дефицитных деталей и относительно низким и безопасным напряжением в линии передачи. Кроме того, в данном случае вместо отдельной уединённой ёмкости можно использовать корпус приёмника. Вся конструкция получается достаточно простой и лёгкой в настройке. Схема передатчика этого устройства представлена на рисунке 1, приёмника — на рисунке 2.
Рис.1. Принципиальная схема передатчика продольных волн на 4 Вт
Передатчик работает следующим образом. От блока питания PS1 на него поступает 12В питания, которые подаются на задающий генератор на микросхеме DG1, через фильтр высоких частот R7-ZD1-C6. Это же питание поступает и на выходной ключ VT1, который управляется этим генератором. Для создания благоприятных условий для срабатывания ключа, перед ним установлен блок на транзисторе VT2, задача которого — сделать фронт и спад импульса более резким. К выходу ключа подсоединяется первичная обмотка трансформатора Тесла TH1. На его вторичной высоковольной обмотке формируется продольная волна, которая через разъём X3 поступает в линию передачи энергии (Line на рисунке 3).
Конденсатор C7 не является резонансным и служит для ограничения амплидуды колебаний при отключённом приёмнике или его нагрузки. Конденсаторы C1 и C2 служат для защиты блока питания от резких выбросов напряжения и одновременно создают искуственное заземление. Они обязательны в этой схеме.
Рис.2. Приёмник продольных волн
Рис.3. Схема соединения передатчика, линии передачи и приёмника
Приёмник представлен на рисунке 2. Он состоит из модифицированной вилки Авременко VD2-VD5, металлического корпуса (cap) и светодиодной лампы EL1. Один вход этой вилки подключён к линии передачи через разъём X4, а ко второму — подключается металлический корпус приёмника, который одновременно служит уединённой ёмкостью.
Схема соединения передатчика, линии связи и приёмника изображена на рисунке 3.
Детали
В данной схеме, в качестве выходного ключа VT1, хорошо подходит высоковольтный mosfet-транзистор FCA22N60N. Можно подобрать другой аналогичный, с высоким показателем скорости нарастания напряжения, не менее 25 V/ns. Транзистор нужно установить на небольшой радиатор.
Перечень остальных элементов схемы:
  • PS1 — блок (модуль) питания 220-12 В и 2 А, например такой;
  • DG1 — двухфазный генератор, микросхема TL494;
  • VT2 — p-n-p транзистор S8550;
  • VD1 и мост VD2-VD5 — диоды UF4007;
  • ZD1 — супрессор 1.5KE18CA;
  • C1, C2 — плёночные или керамические конденсаторы на 1-1.5 кВ, например, такие;
  • C7 — плёночный конденсатор на 650 В;
  • R7 — резистор на 2 Вт рассеиваемой мощности;
  • X1-X2 — сетевой шнур питания;
  • X3-X4 — любые разъёмы, например такие.
Вторичная обмотка трансформатора Тесла TH1 мотается первой на картонный каркас от кухонной фольги 35 мм в диаметре. В крайнем случае можно использовать пластиковую канализационную трубу 40 мм, но тогда катушка будет выдавать чуть худшие результаты. Каркас должен быть диной порядка 11 см, можно и длиннее, но тогда ферритовых колец также потребуется больше. На этот каркас мотается медный провод в лаковой изоляции 0.25-0.3 мм до полного заполнения, только нужно оставить по 5 мм по краям для закрепления провода. В каркас вставляется сердечник из склеенных ферритовых колец марки 28х16х9 2000НМ. Можно и другой типоразмер, главное, чтобы они влезли в трубку. Например, диаметр 32 мм уже не влазит. Проницаемость можно брать и выше, например 3000 НМ. У авторов получилось 13 таких колец. Индуктивность такой катушки получается порядка 6-10 мГн.
Поверх вторички, с одного из краёв каркаса, мотается 25 витков провода диаметром 0.6-0.7 мм. Это будет первичная обмотка, которая подключается к выходу ключа на VT1.
Лампа EL1 должна быть светодиодной филаментной, и иметь мощность 4 Вт: пример. Такую ламу ещё называют «лампой Эдисона». С ней устройство имеет максимальный КПД, приближающийся к 100%. Подходят и некоторые обычные LED-лампы, но не всех производителей. С такими лампами КПД устройства имеет меньшее значение.
Сборка
Расположение блоков (1-2) передатчика не играет никакой роли. Третий блок (рис. 1) содержит трансформатор Тесла TH1 — его желательно расположить как можно дальше от первых двух. Переменный резистор R6 нужно разместить как можно ближе к выводам микросхемы DG1 (рис. 4), а ешё лучше — соединить его корпус с общим проводом схемы.
Рис.4. Сборка передатчика продольных волн
Рис.5. Частично собранный работающий приёмник продольных волн, возле которого любит спать кошка :)
На металлическом корпусе приёмника крепится патрон для лампы и разъём X4. Разъём должен быть хорошо изолирован от корпуса. В самом корпусе размещается диодный мост VD2-VD6, один конец которого закрепляется на корпусе (рис. 5).
Рис.6. Приёмник и передатчик в собранном виде
Рис.7. Работающее устройство
Настройка
Для настройки устройства оно должно быть собранным. Подстроечный резистор R2 должен находится в среднем положении. Резистором R5 производится грубая настройка резонансной частоты задающего генератора, которая должна соответствовать общему резонансу. Этот процесс лучше всего контролировать осциллографом, щуп которого должен лежать рядом с X3. Необходимо настроиться на максимум амплитуды колебаний, после чего проверить точную подстройку частоты переменным сопротивлением R6. Лампа на приёмнике должна светиться.
Яркость, а соответственно, и мощность на лампе подстраивается резистором R2. Рекомендуется сильно не уходить от среднего положения этого резистора.
 
1 2