Четверг, 19.10.2017, 20:22
электроника
Форум Мой профиль
РегистрацияВход/Выход

Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS
МЕНЮ
Категории
Аудио [26]
Схемы связанные с аудио аппаратурой.
Радио [9]
Схемы связанные с передачей и приемом сигнала по радиоканалу.
Прочее [47]
Разные схемы.
Контроллеры [25]
Программаторы, софт для прошивки и т.п
Начинающим [11]
Материалы для начинающих!
Projects [11]
Ваши проекты и разработки.
Чат
Что интересного
 Каталог статей
Главная » Статьи » Аудио

Плазменный динамик или Ионофон
Вы, наверное, знакомы с динамиками, крутыми муз.центр и киловаттным усилителями. 
А вот динамика без диффузора и сразу с световым эффектом - большинство вообще не видели! Вот именно о таком устройстве и пойдет речь ниже. 1. Что такое Ионофон и как он работает? В Интернете есть информация о хитрое устройство, которое было придумано еще в 50-е годы нашими советскими ребятами. Ионофон - устройство для воспроизведения звука широкого диапазона частот, причем с хорошим качеством. Особенность ионофона - диффузора в нем нет! А откуда тогда звук? Думаю все знают, что звук - механические колебания воздуха. В динамике дергается диффузор и воливае воздух - появляется звук. В ионофони колебания тоже есть - без них никак. Только колеблет воздух не диффузор, а сам воздух! Подождите, как это? А вот так хитроумно! Можно конечно сказать, что воздух колеблет электрический разряд, однако разряд - всего-навсего ионизированный воздух! Тяжеловато .. Ладно, все станет понятно чуть позже. Известно, что когда происходит самопроизвольный пробой воздуха, молекулы газов ионизируются, т.е. приобретают заряд. Во время этого начинается их перегруппировок согласно зарядам. Ладно, может я немного не правильно объяснил возникновение движения частиц воздуха, однако в результате пробоя создается бы "хлопок" - резкое движение частиц воздуха. Именно во время возникновения ионизированного канала. Этим и воспользовались. Если зажечь дугу или корону, то звука не будет (только от короны характерное "шипение", да и то еле слышное). А что если зажигать разряд с нужной нам частотой, и "вкачивать" в канал нужное нам количество энергии (амплитуда "хлопка")? Правильно, получим любимую песенку! Однако, еще не все! Если бы все так просто, то и статью писать не надо! Ведь чтобы получить дугу или корону нужен ВЧ ток ... Думаю понятно - видмоделюваты высокочастотный сигнал амплитудой входного звукового. В классическом ионофони применялся коронный разряд и ламповая катушка Тесла с резонансной частотой в десятки мегагерц для его создания. Ток через генераторную лампу регулировался предварительно усиленным звуковым сигналом ... Это производило кубометры озона и окислов азота, а эффективность такого "рупора" (так, рупора - ионфон после кварцевой разрядной камеры имел рупор) была посредственной - во-первых, кучи ядовитых газов, а во-вторых звуковая мощность была настолько мала, что слушать можно было только в пределах комнаты. А все потому, что там применяли корону! А сейчас, вы прочтете о том, как сделать "дуговой" ионофон прямо у себя дома! Никакого кварцевого стекла, рупоров, дорогостоящих ламп и т.п. - все на наших любимых транзисторах! Звучит слишком хорошо ... но вы дочитайте и увидите, что ионофон - классная штука! Итак, "вйо" .... 2. Схемотехника Мы не будем мотать трансформаторов для получения ВН - воспользуемся телевизионным строчным трансформатором ТВС-110Л6 (или ТВС-110Л, но именно от лампового ТВ - с большой такой обмоткой в пластмассовых кожухе. ТВС-90ПЦ и прочие из цветных теликом не брать!).Найти такой транс можно либо на помойке, либо в старичка на базаре за скромные 150 рублей. Схема наша будет импульсным ИП (источником питания), так как это удобно, экономично и выгодно. Топология силовой части выбрана - полгорода, так как позволяет питаться непосредственно от сети и имеет высокий КПД в отличие от однотактных схем. 
Рассказывать дальше без схемы нет смысла ...

Плазменный динамик или Ионофон



Итак, что мы имеем. Классический двухтактный ИП без обратной связи, на выходе которого можно подключить хоть понижающий трансформатор и получим импульсный БП. 
Задающий генератор - IC1 - TL494 - классический и дешевый ШИМ генератор с 2 усилителями ошибки, мертвым временем (DT) и выведенным наружу входом ШИМ компаратора (3 ножка COMP). 
В данной схеме реализована регулировка частоты (R1 R2 C1) - задающее круг, регулировка DT - (R3) и собственно вход аудиосигнала - он подается на вход DTC (там же выставляется мертвое время). 
Почему так? Можно использовать было 3 вывод, но я захотел именно так. 
Допустим сигнала нет, мертвое время минимальный (хотя тут пауза ... Tl494 есть разные - у некоторых оно аж под 30 процентов минимум!! Мне попалась нормальная, но брак является 30 процентным и очень частым), все хорошо .. На выходах генератора (8 и 11 ноги, C1 и C2) - противофазно прямоугольные импульсы, причем когда, например, первый выход пойдет в состояние 0 - выжидает мертвое время, и только потом второй выход идет в состояние 1! Также и с 2 выходом ... Мертвое время нам вообще нужно для уверенного закрытия ключей (закрываются они не мгновенно), и предотвращения сквозных токов через них. 
То есть, увеличив мертвое время мы увеличим скважность выходных сигналов! Энергии в стричник накачает меньше, соответственно в дугу тоже, и ... так, она станет холоднее и менее мощная - то, что нужно! 
Получается, у нас усилитель класса .. D! Частота генератора обычно 150-300 кГц, так что более чем достаточно для класса D. Схема включения Tl494, кстати, классическая - более подробно можете ознакомиться в даташити на нее. Единственное отличие - сигналы инвертировать. То есть когда там должен быть 0, на выходе 1 (подтяжка не на землю а на + питания резисторами R4 R5, а эмиттеры транзисторов подключены на минус питания!). 
Теперь о блоке R6 R11 T1 T3 Q2 и таком же T2 T4 Q1 R7 R10. Это драйверы для полевых транзисторов. Так как Tl494 непотяне никакого затвора! А транзисторы то у нас (Q3 Q4) не самые слабые - вплоть 20А 600В! Затворы большой емкости ... а на 300 кГц таскать их не так-то просто. Драйверы интересны - вот зачем нужен интересный сигнал с выхода Tl494, и выполнены на комплементарных парах транзисторов КТ815 КТ814, которых здесь предостаточно. 
Q2 Q1, кстати, если непонятно по схеме - КП501А. 
Теперь о TR1 - ЗАМЕТЬТЕ, обмотку 3-4 мотала НЕ НУЖНО! - Я просто пробовал другой драйвер, где трансформатор был с отводом от первички .. 3-4 не мотать! 
Зачем он нужен вообще? У нас же драйвера тут такие крутые! А нужен он для гальванической развязки относительно верхнего ключа Q3. А заодно и нижнего Q4:) 
Полевой транзистор управляется относительно его истока (это там где стрелочка рисованная). Затвор-исток это конденсатор существу. Максимальное напряжение на нем 20 вольт обычно. В данном случае так и есть. Вот представьте .. Ключи закрыты, и здесь мы подаем 300 вольт! Полевики, когда они закрыты, - большие резисторы в сотни и тысячи мега Ом сопротивлением. Вот и считайте, сколько будет на истоке верхнего ключа .. 150 вольт. То есть, чтобы его открыть нам нужно подать на затвор (относительно земли всей схемы) 170 вольт - УЖАС! .. А если напряжение в сети упадет, то мы пробьем затвор!. Для этого и TR1 - мы исток Q3 не соединяется с минусом схемы! На вторичных обмотках TR1 будет напряжение по 12 вольт (схема-то от 12В питается). Вот они и подключены - каждая к своему истоку и к своему затвору!. Класс .. Это, кстати, называется GDT (Gate Drive Transformer) 
намотке TR1 нужно уделить много внимания! Мотает все обмотки одинаково - по 30 витков (!!!!) т.е. 30 +30 +30! Меньше не советую и больше тоже! Феррит брать хороший, ВЧ. У меня вот стоит НМ2000, да и то жалею ...мощность прокачивается небольшая, но всеравно ... 
Стабилитроны включены для того, чтобы защитить затворы от импульсов выше 15 вольт - они есть, поверьте! Встречно включенными, чтобы обрезать и отрицательные импульсы (ведь там у нас есть и +15 и -15 относительно истоков ключей). 
Uпит, то есть 150 вольт в данном случае (конденсаторный делитель). Диоды D5 D6 D7 D8 нужны для защиты от самоиндукции - внутренний диод полевик медленный просто ужас! А у нас здесь 50 наносекунд против 450 в полевики. Это делают ультрабыстрые диоды D7 D8, а Шоттки блокируют внутренний диод полевик, потому что если он сгорит то Исток-Сток просто будет закорочены. Можно диодов и не ставить - с строчника самоиндукции всплески допустимые, но схема разрабатывалась не только как универсальная, но и как ... источник питания твердотельной катушки Тесла (наверное, в следующей части расскажу о ее работе и подключении, так как она уже работает!). 
Ключи можно поставить менее мощные - например IRF840 IRF740, но с напряжением исток-сток не менее 400 вольт! На нужный ток, соответственно. Я поставил такие мощные ключи, так как они у меня были. И диоды - тоже. Шоттки на ток ключа, напряжение от 100 вольт. Ультращвидки - на ток где 1 / 2 - 3 / 4 тока ключа и напряжение 400 вольт! 
Конденсаторы делителя - пленочные и только!! 
Конденсаторы фильтра - 600 МКФ хватает .. Вроде) 
Различаем значки земель схемы! НИ Не подключайте МИНУС СИЛОВОЙ ЧАСТИ к нейтрали! А вот минус высоковольтного выхода - можно ... 
О пуске схемы - для начала - от ЛАТР, или за отсутствием вышеназванного - от 50 вольтового трансформатора. Далее при напряжении более 150 вольт через балласт - плитку или лампочку .. ну или дроссель. А можно и просто предохранитель ампер на 7-10! 
Затем включаем в 220 сначала через лампу 200 ватт. Гоняем его так. Затем лампу меняем на предохранитель 10А. Если предохранитель сгорает, а с лампой все ОК - ставим термистор с нужными параметрами. 
первичку строчника убираем, и мотает: 
Для 50 вольт - 8 витков 
Для 220 (300) вольт - 35 витков, и уменьшаем до приемлемого нагрева транзисторов и мощности! Не стоит сразу мотать 25 ... поверьте! 3. Налаживание После того как схема собрана и состоялся прогон на холостом ходу пора покрутить ручки R2 и R3. R2 ставим так, чтобы было наименьшее сопротивление (наибольшая частота - где 454 кГц). R3 ставим в нижнее (по схеме) положение - чтобы на 4 ноге был минус питания. Зажигаем дугу. Если не зажигается - увеличиваем R2 до стабильного горения. МЕНЬШЕ уменьшается уже Ненад, поэтому R1 можно увеличить, чтобы не заходить в "мертвую зону", где устройство будет индукционным нагревателем с сердчеником строчника качестве рабочего тела. Ставим R3 в среднее положение. Подаем сигнал - НЕ С АУДИОКАРТОЧКЫ, а с усилителя, чтобы напряжение на выходе было максимум где-то 5 вольт. Крутим ручку громкости на усилителе.Под какую нибудь музычку Rammstein на полной громкости (всмысле чтобы плеер был на максимуме). Добиваемся нормального качества. Может потребуется небольшой прогрев строчника в течении 1-2 минут.Подкручивает ручку громкости до такого состояния, чтобы была макс. громкость и не было препятствий и треску. Подвигайте электроды (отверткой с толстой ручкой, например). Может понадобиться немного времени, чтобы откалибровать систему. Громкость вх. сигнала выше полученной не поднимает - не поможет, хотя покрутите R3 в верхнюю сторону (по схеме) - может помочь и добиться большей громкости при отсутствии препятствий. Если дуга очень нестабильна, движет R3 вниз (по схеме), однако перед этим лучше покрутить R2 - увеличить его. Все достаточно просто, и если хоть какой звук есть, устройство правильно работает - просто его нужно наладить и, возможно, прогреть. Ручку R3 после наладки больше не крутим, ручку громкости усилителя лучше немного модификоваты - допаяты резистор, чтобы не дать опору этой цепи уменьшится ниже некоторого, при котором ионофон даст треск и т.п. Теперь о R2 - ее крутить можно - увеличивая ее сопротивление мы повышаем КПД устройства, снижая частоту и соответственно не нагревая сердечник строчника (выше 100 кГц на него подавать не рекомендуется, хотя я подаю и он просто греется от насыщения). Вместе с этим растет мощность дуги, причем серьезно - от 50 вольт с 8 витками она только так превращает канцелярские скрепки (разогнуть) в бенгальский огонь, равно как и тонкие гвозди. Вместе с этим растет громкость, и это может оказаться полезным. Однако потребление тоже, естественно, возрастает. А вообще, громкость проще всего изменить не только частотой, но и уменьшением количества витков первички строчника. Все просто) 4. Результаты. Ионофон это самый низко-ККДешний устройство в плане звуковой мощности. Только подумайте, сколько энергии уходит на ионизацию, нагрев, излучение света, ИК, УФ ... и лишь малая часть идет на механическое колебание. примеру мой устройство при питании от 50 вольт кушает 0.7А, а звучит как динамик на 4 ваттах. Зато, если снизить частоту килогерц до 80, то КПД в плане тока и напряжения возрастет до 80 процентов. Возможно:). Зачем все эти танцы? Ну, вопервых самый странный динамик в мире:). Во-вторых это лучший звувидтворювач в плане качества в СЧ и ВЧ диапазонах.Вот в НЧ - подвела. Качество качеством, а вот громкость занижает .. Дуга просто не может хорошо воспроизводить низы. Работает все стабильно, греется мало .. Классно! 
Несколько фоток устройства:
Плазменный динамик или Ионофон


Плазменный динамик или Ионофон

Видео работы устройства http://rutube.ru/tracks/2404592.html?v=04ef4dcc15afdc9c523608b641a501b2


Источник: http://cxemu.te.ua/cxemu/audio/36-plazmeniy_dinamik_ionofon.html
Категория: Аудио | Добавил: Dont_touch_me (10.08.2011) | Автор: Ионофон
Просмотров: 11489
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright Блог электроники © 2017
Поиск
Статистика
Друзья

    Корзина
    Ваша корзина пуста