Чуть ранее мы представили вам достаточно интересную систему однопроводной передачи электрической энергии на 4 Вт. В ней применялся довольно распостранённый генератор на микросхеме TL494, который, при всех его преимуществах, всё же требовал ручной подстройки резонансной частоты. А ведь это свойство является одним из главных условий для появления эффекта однопроводной передачи. Кроме того, на выходе применялся относительно громоздкий трансформатор Тесла. В этой части работы мы расскажем о более оптимизированном генераторе, который автоматически находит резонансную частоту и может работать практически с любым высоковольтным трансформатором. Схема генератора может питаться от напряжения от 12 до 32 Вольт, содержит относительно мало деталей, имеет высокий КПД и получается довольно надёжной в эксплуатации. Она может применяться как в составе однопроводных систем, так и сама по себе, например, для получения высокого напряжения или же искровых разрядов.

Схемотехника генератора была заимствована из этой работы, с некоторыми упрощениями и доработками. Например оказалось, что для устройств с небольшим выходным токов не требуется токовый трансформатор и система защиты, что сильно упростило всю схему (рис. 1). Работает она так же: полумостовой драйвер DA1 удерживается в неустойчивом состоянии при помощи цепочки отрицательной обратной связи R5C3VT1, между тем положительная обратная связь создаётся цепочкой R4R7C4, что создаёт условия для самовозбуждения схемы. Резонансная частота находится из условия ёмкости C6 и индуктивности обмотки высоковольтного трансформатора TH1.

Рис.1. Схема генератора с автоподстройкой резонансной частоты (GG1)

Схема генератора представлена здесь отдельно, т.к. она имеет интересные свойства сама по себе. Она может работать, в принципе, с любым трансформатором высокого напряжения на резонансной частоте, тем самым обеспечивая наилучшие условия для выходного высокого напряжения и общего КПД устройства. Например, с трансформаторами ТВС схема даёт наибольшую длины стриммера. При этом, в отличие от схемы на блокинг-генераторе, выходные транзисторы не греются, а режим генератор подбирает автоматически, в зависимости от нагрузки (искры). Для ТВС, первичная обмотка мотается на свободном керне и содержит 25-30 витков провода, либо находится аналогичная обмотка из числа уже имеющихся.

Если схема генератора будет питаться от напряжения 12-15 V, то стабилизатор напряжения DA2 можно не устанавливать, а его выводы "IN" и "OUT" — просто соединить перемычкой на плате.

В качестве TH1 подойдёт любой высоковольтный трансформатор, который может дать на своей вторичной обмотке 5 кВ и выше. Хорошим вариантом оказался следующий трансформатор.

Перечень остальных элементов схемы. В скобках приводятся допустимые замены:

• DA1 — драйвер полумоста: IR2104 (IR2109);
• DA2 — стабилизатор напряжения на 12 вольт L7812;
• VT1-VT2 — mosfet-транзисторы IRF3205;
• VT3 — n-p-n транзистор S8050;
• VD1-VD3 — диоды UF4007;
• ZD1 — супрессор однонаправленный 1.5KE12A;
• C4, C6, C7 — полипропиленовые (плёночные) конденсаторы с рабочим напряжением 250-400V;

Применяемый здесь генератор упрощает и общую схему однопроводной системы передачи энергии (рис. 2). С сетевого блока питания PS1 напряжение 12-32 V подаётся на генератор GG1, а с него — в однопроводную линию. Приёмник здесь точно такой же, какой применялся в предыдущей части этой работы.

Рис.2. Схема соединения передатчика, линии передачи и приёмника

Конденсаторы Cp1-Cp2 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400V, а их ёмкость может колебаться от 250 до 1000 пФ.

Схема генератора начинает работать сразу, без настроек. Это можно контролировать осциллографом, щуп которого нужно расположить недалеко от вывода XS4 (ни в коем случае не подключать щуп к этому разъёму напрямую). Если подстроечный резистор R7 вывести в положение минимиального сопротивления, то осциллограф должен показать непрерывные синусоидальные колебания с частотой 10-40 кГц (в зависимости от первичной обмотки TH1). Но регулировакой этого сопротивления можно добиться появления пачек импульсов. Это очень интересный и экономичный режим однопроводной передачи энергии, который ещё предстоит исследовать.

Поскольку деталей в схеме передатчика немного, а транзисторы не требуют радиаторов, то печатная плата, вместе с высоковольтным трансформатором, получается довольно компактной 51*61 мм (см. ниже).