Плазменный шар своими руками схема
На таймере 555 серии есть море интересных и простых радиолюбительских конструкций. Одной из таких конструкций является обратноходовый или однотактный преобразователь напряжения. Конструкция самого преобразователя достаточно проста и надежна в работе. Внутри микросхемы нет дополнительного усилителя по напряжению, поэтому выходной сигнал микросхемы нужно дополнительно усилить.
В качестве усилительного каскада использована комплементарная пара отечественных маломощных транзисторов серии КТ3102 и КТ3107, хотя можно и использовать более мощные пары, например КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817. Без усилителя, напряжения на выходе микросхемы может быть недостаточным для срабатывания полевого транзистора.
На конденсаторе 68нФ и резисторе 120 Ом собран фильтр для гашения обратного напряжения. Без фильтра может из строя выйти мосфет.
Резистор фильтра желательно использовать с мощностью 1-2 Ватт, его номинал можно отклонить в ту или иную сторону на 10%, на работу устройства это не повлияет.
Диод КД212 можно заменить на импортный быстродействующий диод серии UF4007.
В схеме можно использовать полевой транзистор IRF3205 илиIRL3705, заранее укрепленный на теплоотвод. В ходе работы резистор 120 Ом и полевой транзистор должны греться, это вполне нормально.
В качестве трансформатора использован строчник — трансформатор от строчной развертки отечественного телевизора, трансформатор буквально любой. Вторичная обмотка заводская, а первичную придется мотать самим — 5 витков провода с диаметром 1.5-2мм, для удобства обмотка намотана двумя жилами многожильного провода в силиконовой изоляции.
В качестве шара использована обыкновенная лампа накаливания (мощность не важна), лампы можно использовать как рабочие, так и вышедшие из строя.
Внимание! Не советуется долго играть с плазменным шаром, иногда температура дуги расплавляет стеклянную оболочку лампы, тогда вы рискуете получить удар тока в 2-4 киловольт и с нешуточной силой тока в 90 мА! Это может привести к очень серьезным последствиям. Ни в коем случае не дотрагивайтесь концов вторичной обмотки строчника, это смертельно опасно!
На таймере 555 серии есть море интересных и простых радиолюбительских конструкций. Одной из таких конструкций является обратноходовый или однотактный преобразователь напряжения. Конструкция самого преобразователя достаточно проста и надежна в работе. Внутри микросхемы нет дополнительного усилителя по напряжению, поэтому выходной сигнал микросхемы нужно дополнительно усилить.
В качестве усилительного каскада использована комплементарная пара отечественных маломощных транзисторов серии КТ3102 и КТ3107, хотя можно и использовать более мощные пары, например КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817. Без усилителя, напряжения на выходе микросхемы может быть недостаточным для срабатывания полевого транзистора.
Резистор фильтра желательно использовать с мощностью 1-2 Ватт, его номинал можно отклонить в ту или иную сторону на 10%, на работу устройства это не повлияет.
Диод КД212 можно заменить на импортный быстродействующий диод серии UF4007.
В схеме можно использовать полевой транзистор IRF3205 илиIRL3705, заранее укрепленный на теплоотвод. В ходе работы резистор 120 Ом и полевой транзистор должны греться, это вполне нормально.
В качестве трансформатора использован строчник — трансформатор от строчной развертки отечественного телевизора, трансформатор буквально любой. Вторичная обмотка заводская, а первичную придется мотать самим — 5 витков провода с диаметром 1.5-2мм, для удобства обмотка намотана двумя жилами многожильного провода в силиконовой изоляции.
В качестве шара использована обыкновенная лампа накаливания (мощность не важна), лампы можно использовать как рабочие, так и вышедшие из строя.
Внимание! Не советуется долго играть с плазменным шаром, иногда температура дуги расплавляет стеклянную оболочку лампы, тогда вы рискуете получить удар тока в 2-4 киловольт и с нешуточной силой тока в 90 мА! Это может привести к очень серьезным последствиям. Ни в коем случае не дотрагивайтесь концов вторичной обмотки строчника, это смертельно опасно!
Однажды мне посчастливилось приобрести на развалах колбу от китайского плазменного шара. Электроника шара сгорела, а корпус выбросили. Вообщем, ничто не ограничивало полет моей фантазии.
Выношу на общественный суд мою конструкцию и электронику для плазменного шара.
Электроника шара в моем исполнении довольно проста – это полумост на одной микросхемке. В качестве трансформатора я использую строчник ТВС-110ПЦ15 со штатными обмотками, тоесть ничего своего не мотаю, и это хорошо.
Не смотря на простоту, и тут есть несколько граблей, на которые можно наступить, их я и хочу обсудить. Перед тем, как обсуждать, впрочем, вам нужно посмотреть схему:
В схеме две неочевидных вещи.
Первая – “молнии” в плазменном шаре – это ток. Ток должен течь откуда-то и куда-то, то есть образовывать замкнутый контур. Надеюсь, этот рисуночек поможет понять о чем это я. 
Голубым обозначен контур, по которому должен протечь ток. Куда утекает ток, мы знаем — он через емкость шар-земля утекает в землю. Нужно теперь придумать как его из земли забирать (замыкать контур). Проще всего для этого использовать заземление, однако заземление не всегда доступно в наших суровых пост-советских реалиях. Поэтому нужно сделать свое, виртуальное, заземление.
На схеме для этого используются конденсаторы C1 и C2, которые обладают значительно меньшим импедансом (сопротивлением), чем конденсатор шар-земля. Один из проводов в розетке всегда соединен с землей, но мы не знаем заранее, который поэтому используем сразу оба.
Возникает вопрос — если шар и его молнии остаются связанными с розеткой, не ударит ли нас, когда мы прикоснемся к шару? А если друг, случайно, один из этих конденсаторов (С1 или С2) выйдет из строя, что тогда? Ударит?
Во-первых конденсатор емкостью 2.2нФ не способен пропустить через себя ток, достаточный чтобы навредить человеку. На схеме написан квалификатор конденсатора – Y2. Конденсаторы с таким обозначением во-первых очень сложно вывести из строя, а во-вторых, они гарантированно разорвут цепь если что-то пойдет не так.
Вторая неочевидная вещь в схеме была связанна с резистором питания микросхемы – R2. В даташите ничего толкового я не нашел, поэтому пришлось его подбирать. 180кОм – это максимальное сопротивление из стандартного ряда, при котором схема работала стабильно. Если у вас стримеры будут мерцать, нужно будет уменьшить это сопротивление.
Теперь про конструкцию. В качестве первичной обмотки я использовал выводы 12 и 9 строчника ТВС-110ПЦ15. Где расположены эти выводы можно увидеть на картинке
Оранжевй провод – идет к виртуальному заземлению, белый и фиолетовый – первичка, синий – высоковольтный
Я сделал рабочую частоту полумоста равной 30кГц. Потому как чем меньше частота, тем меньше энергопотребление. Для того, чтобы на выходе напряжение было побольше, я заставляю строчник работать в резонансе. Резонанс подбирается конденсатором С9. Его, кстати, лучше поставить на напряжение не меньше 620В. Подбирать резонанс можно и частотой (вместо резистора R3 поставить подстроечник, к примеру), но при изменении рабочей частоты меняется потребление и схема может начать работать нестабильно.
Механика тоже довольно проста. В качестве корпуса я использовал редуктор от вентиляции. Такие можно найти практически в любом строительном магазине. Все узлы держатся на трении. Для того, чтобы фанерка не вставлялась дальше, чем нужно, я приклеил деревянные брусочки-ограничители. Провод питания посадил на скобы и облил термоклеем, чтобы и не думал вырываться.
А вот с колбой пришлось немного помудрить. Во-первых, колбе обязательно нужна металлическая поверхность снизу, иначе “молнии” начинают бить исключительно вниз. Металлическая поверхность приобретает тот-же заряд, что и молнии и отталкивает их. Естественно, эта поверхность должна быть соединена с высоковольтный проводом.
Для удержания колбы, я вырезал деревянный кружек, который очень плотно входит в корпус, и не требует дополнительной фиксации. В разобранном виде колба получилась вот такой:
После сборки дрожащими руками всовываем вилку в розетку, ииии…. Видем красивый плазменный шарик!
На последок, поделюсь печатной платой. Плата отзеркалена.
Плазменный шар из лампочки и строчника
Этот плазменный шар не имеет конкретного применения и служит исключительно для развлечения, или если нет денег на шар из магазина. Схема построена на базе популярной микросхемы NE555, которая работает как генератор частоты и регулирует открывание выходного транзистора. В качестве создателя высокого напряжения работает трансформатор ТВС (строчник)из старого телевизора, у которого первичная обмотка заменено несколькими витками толстого провода.
Схема устройства:
К разъему ZAS подключен трансформатор питания устройства. Напряжение БП выпрямляется с помощью выпрямительного моста Br1 (4 А) и фильтруется конденсаторами C1 (100nF) и C3 (4700uF), а затем используется для питания первичной обмотки трансформатора высокого напряжения. Остальная часть схемы подключается через стабилизированный блок питания на микросхеме U2 (7812) и конденсаторах C4 (100nF), C5 (100nF). М/с U1 (NE555) вместе с другими элементами представляет собой генератор прямоугольных импульсов переменной частоты и скважности.
Изменения этих значений делаем потенциометрами PR1 (100k) и PR2 (100k). Напряжение с выхода генератора поступает на транзистор Т1 (IRF840) управляющий первичной обмоткой трансформатора высокого напряжения.
Печатная плата в LAY
Сборка не сложная даже для начинающих радиолюбителя, а порядок пайки элементов произвольный. Транзистор Т1 следует оборудовать радиатором, а пути на плате, через которые будут протекать большие токи, хорошо бы покрыть толстым слоем припоя. В роли трансформатора высокого напряжения должен использоваться ТВС из старого кинескопного ТВ, его
Настройка схемы и возможные неполадки Если на выводе 8 микросхемы 555 нет 12 Вольт, то проблему ищите в стабилизаторе БП. При настройке замените трансформатор на какой-то с более низким напряжением или подключите все к регулируемому стабилизированному блоку питания на время тестов. Трансформатор выбирайте какой попадётся — в пределах 12-24 В и мощностью 50-100 ватт.
Внимание! Из-за риска повреждения электронного оборудования, плазменную лампу не включайте возле телефона, компьютера и другой нежной электроники.
Плазменный шар. Научные игрушки — Класс!ная физика
Плазменный шар. Научные игрушки
01.2015
Что за чудо этот плазменный шар!
И хотя в наш век квантовой физики человечество до сих пор еще по разным причинам сует пальцы в розетки, с электричеством мы знакомы не только на практике, но и по книгам!
Прочитав учебник физики, рядом с плазменной лампой ты кажешься себе покорителем молний. Однако, несмотря на уверения друзей, что «это не страшно», первое прикосновение к работающему светильнику дается все-таки с большим трудом.
Миниатюрные молнии, как тонкие жалящие жгуты, беспорядочно и внезапно пронизывают пространство от центра до самых стенок стеклянной сферы.
Сколько названий у этого декоративного светильника – плазменная лампа, плазменный шар, плазменная сфера … можно придумать и другие.
Но эти декоративные светильники делают не только в форме шара,
но и виде сердца, цилиндра, плоского диска и даже гантелей.
А самый большой плазменный шар диаметром в 1 метр находится в Центре науки «Technorama в Швейцарии.
А что такое плазма?
Твердое вещество при нагревании переходит в жидкое состояние, а затем в газ. Дальнейший нагрев газа ведет к ионизации атомов газа, электроны с внешних орбит отрываются от атомов. При температуре выше 100 ОООК вещество сильно ионизировано. Это и есть плазма. Плазму называют четвертым состоянием вещества.
Так, например, Солнце генерирует плазму — «солнечный ветер», который распространяется по Вселенной.
Понятие «плазмы» ввел Крукс в 1879 году для описания ионизованной среды газового разряда.
Поскольку плазма состоит из ионов и электронов, то под действием внешнего электрического поля, заряженные частицы приходят в движение, и возникает электрический ток в виде разрядов. Плазма электропроводна.
Однако при выполнении определенных условий, плазма может существовать и при более низкой температуре.
А с чего все началось?
В 18 веке М.В. Ломоносов впервые получил свечение газов при пропускании электрического тока через заполненный водородом стеклянный шар.
В 1856 году Генрихом Гейслером была создана первая газоразрядная лампа с возбуждением от соленоида и было получено синее свечение трубки.
В 90-х годах 19 века сербский изобретатель Никола Тесла получил патент на газоразрядную лампу, состоящую из стеклянной колбы с одним электродом внутри. Колба была заполнена аргоном. На электрод подавалось напряжения от катушки Тесла, при этом на конце электрода появлялось свечение. Сам Тесла назвал свое изобретение «газоразрядная трубка с инертным газом» и использовал ее исключительно для научных исследований плазмы.
В 1893 году Томас Эдисон получил люминесцентное свечение.
В 1894 году М. Моор создал газоразрядную лампу, испускающую розовое свечение, наполнив ее азотом и углекислым газом.
В 1901году П. Хьюитт продемонстрировал ртутную лампу, испускающую сине-зелёного свет.
В 1926 году Э. Гермер предложил покрывать внутренние стенки колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывал ультрафиолетовый излучение, испускаемое возбуждённой плазмой, в белый видимый свет. Э.Гермер был признан изобретателем лампы дневного света.
Во второй половине 20 века исследователи Б. Паркер и Дж. Фолк получили оригинальное свечение плазменных шаров, наполняя их различными смесями инертных газов. Эти плазменные шары в то время получили названия «светящиеся скульптуры» и «земные звезды». Именно в те годы декоративные плазменные светильники и приобрели современный вид.
Как устроен светильник «плазменный шар»?
Прозрачная стеклянная сфера установлена на подставке и заполнена смесью инертных газов под низким давлением. Шарик в середине сферы служит электродом. В цоколь лампы встроен трансформатор, который выдает на электрод переменное напряжение в несколько киловольт с частотой около 20-30 кГц.
Вторым электродом является окружающая стеклянная сфера или даже сам человек, если он прикасается к шару.
Изменяя состав газов внутри шара, можно получить «молнии» разных оттенков.
Когда Вы включаете лампу, возникает свечение в виде многочисленных электрических разрядов.
Молнии направлены по силовым линиям электрического поля. Если дотронуться пальцем до стекла, меняется электрическое поле внутри лампы, и электрические разряды смещаются в сторону контакта пальца со стеклом.
Особенно впечатляет работа плазменного шара в темноте.
Как работает плазменный шар?
Плазменный шар является газоразрядной трубкой (лампой) с инертным газом, в которой в результате ионизации газа можно наблюдать светящуюся плазму.
Несмотря на различные конструкции декоративных светильников принцип действия их одинаков.
При включении лампы носители зарядов (ионы и электроны), образующиеся в газе в результате фотоэмиссии, начинают ускоренно двигаться вдоль линий силового поля лампы. В результате ударного возбуждения и рекомбинации возникает характерное для данного газа свечение, наблюдается тлеющий разряд. Для возникновения и поддержания газового разряда в трубке требуется наличие электрического поля.
Вот прекрасное описание физики плазменного шара из книги «Динамика и информация», авт. Б.Б. Кадомцев – физик, академик АН СССР:
«Плазменный шар наполнен светящимися движущимися змейками. Каждая змейка — это плазменное образование типа слабо светящегося шнурового разряда.
Такой разряд называется тлеющим: он развивается между металлическим шаровым электродом, расположенным в центре всего устройства, и слабо проводящей металлизированной поверхностью стеклянного шара при не очень большом электрическом токе в газе низкого давления.
Каждая змейка разряда, а их может быть одновременно до двух десятков, в среднем вытянута в радиальном направлении.
Но она, как живая, все время немного изгибается и колеблется, имея несколько периодов изгиба вдоль своей длины.
На каждом из своих концов змейка имеет своеобразный трезубец, который как маленькая кошачья лапка, непрерывно шевелится, собирая заряды с соответствующего электрода.
Змейки-разряды находятся в беспрерывном движении. Кроме не прекращающегося извивания, каждая из змеек медленно поднимается вверх, очевидно в результате конвекции.
Собираясь в верхнем положении, змейки попарно сливаются между собой, и, таким образом, часть из них постоянно исчезает.
Напротив, в нижней части устройства непрерывно рождаются новые змейки, они множатся, расщепляясь надвое, и поднимаются вверх, чтобы там исчезнуть.
Вся эта картина, несмотря на свою сложность, качественно легко может быть понята с физической точки зрения.
Разумеется, теоретически гораздо проще представить себе абсолютно симметричный тлеющий разряд между внутренним и внешним электродами.Однако такой разряд неустойчив: из-за разогрева газа и понижения его локальной плотности с соответствующим понижением электросопротивления электрическому току выгоднее протекать по сравнительно узким каналам-трубкам.
Разряд распадается на плазменные шнуры. Будучи более легкими, эти шнуры всплывают вверх под действием силы Архимеда.
А взаимодействие шнуров с потоками газа и между собой приводит к образованию сложно организованной картины змеек, напоминавшей мифологическую голову медузы Горгоны.
Можно понять, почему на концах каждой змейки образуются кошачьи лапки.
Если проводимость электродов невелика, то прямо напротив разряда плотность поверхностного заряда становится меньше и концу змейки с противоположным по знаку зарядом удобно расщепиться и перебегать от точки к точке, собирая поверхностный заряд.
Плазменный шар завораживает и притягивает к себе кажущейся таинственностью: он похож на живое существо, осуществляющее сознательное движение.
В целом образуется сложная нелинейная физическая система с хаотическим типом движения. Для того, чтобы это движение поддерживалось длительное время, система должна быть открытой: через плазменный шар нужно непрерывно пропускать электрический ток от внешнего источника.
Змейки существуют только вследствие локального разогрева внутри шнурового разряда. Другими словами, внутри шнура газ должен подогреваться, а в целом все устройство находится при комнатной температуре. Избыточное тепло передается в воздух через стеклянную оболочку, т.е. плазменный шар превращает часть электрической энергии в тепло, которое рассеивается затем в окружающем пространстве».
Что можно и чего нельзя делать с плазменной лампой?
Можно без опаски прикасаться к стеклу работающего плазменного шара. «Наложением рук» на плазменный шар можно манипулировать молниями.
Если на плазменную лампу положить металлический предмет, вроде монеты, можно получить удар током или ожог, возникает электрическая дуга и прожигает стекло насквозь.
Если намочить поверхность лампы водой, то электрические разряды даже выходят за пределы стеклянного шара на несколько миллиметров. Они достаточно сильны и могут вызвать ожог.
Одновременное прикосновение к лампе и к заземленному предмету приводит к поражению электрическим током.
Если к работающей плазменной лампе просто, держа в руке, поднести неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, то она начнёт светиться, т.к. в металлическом объекте, расположенном вблизи плазменного шара, индуцируется ЭДС.
Высокая напряженность электрического поля вблизи плазменной лампы может создавать помехи в работе электронной аппаратуры.
Если плазменная лампа включена достаточно долго, то появляется запах озона.
Современные газоразрядные лампы, применяемые для освещения, устроены намного разнообразнее и сложнее, чем декоративный светильник «плазменный шар».
Однако все газоразрядные лампы работают на основе электрических разрядов в газах, и их с полным основанием можно назвать плазменными. Это и широко распространенные люминесцентные лампы.
В них электрический разряд происходит в парах ртути, в результате возникает невидимое ультрафиолетовое излучение, которое затем преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет.
Это и газосветные лампы, где мы видим свет самого газового разряда.
Это и электродосветные лампы, в которых светятся электроды, возбуждённые газовым разрядом.
Инструкция по эксплуатации плазменного шара
Если вы стали счастливым обладателем плазменного шара, то для того, чтобы он радовал вас как можно дольше, соблюдайте простые правила, изложенные ниже.
Описание
Плазменный шар – это большой стеклянный шар, заполненный разряженным газом, в котором образуются лучи плазмы. Маленький стеклянный шар, находящийся внутри большого, является центральным электродом. Плазма образуется в форме тонких лучей, протекающих от центрального электрода до стенок наружного шара, производя великолепные световые эффекты. Плазменный шар при включении создает внутри стеклянной сферы множество цветных молний, разбегающихся во все стороны из центра. При поднесении пальца к поверхности плазменного шара молнии сливаются в один мощный поток, переходя в прикосновения. Также, в некоторых моделях есть дополнительный режим работы — светомузыка, когда шар образовывает молнии в такт музыке, создавая при этом потрясающее световое шоу. Узнать подробнее о каждой модели и просмотреть видео работы плазменных шаров вы можете в нашем каталоге.
Комплектация
- плазменный шар — 1 шт.,
- адаптер питания — 1 шт.
Установка
Поставьте плазменный шар на горизонтальную поверхность, подсоедините адаптер к основанию, включите адаптер в розетку.
Режим работы
ON
Обычный режим работы плазменного шара. На электрод, расположенный в центре ёмкости со смесью газов, подаётся высокое напряжение. Создаётся ионизированная среда, через электрод пробиваются молнии, которые ярко светятся на протяжении всей работы и реагируют на прикосновения.
AUDIO (модели Alive!)
В этом режиме плазменный шар светится в такт, когда «слышит» громкую музыку или басы, создавая тем самым красивейшую и необычную подсветку. Внутри плазменного шара встроен датчик, реагирующий на низкие частоты. Вам не нужно подключать его к радиоаппаратуре.
OFF
Плазменный шар выключен.
Меры предосторожности при эксплуатации
- Во избежании поломок, не включайте плазменный шар вблизи других электротехнических устройств, находящихся на расстоянии ближе, чем на полметра;
- Осторожно обращайтесь с плазменным шаром – стеклянная сфера и пластиковые части хрупкие, не допускающие любого механического воздействия;
- Не допускайте попадания воды на плазменный шар;
- Не пытайтесь самостоятельно разобрать плазменный шар – в составе находятся высоковольтные элементы. При поломках или некорректной работе обратитесь к специалисту;
- В случаях загрязнения. Для очищения плазменного шара допускается использование сухой чистой ткани.
Внимание
Когда вы касаетесь плазменного шара рукой, вы можете почувствовать тепло и лёгкое покалывание — это не опасно, является нормой и зависит от окружающей среды, в которой используется плазменный шар. Выбрать и купить плазменный шар вы можете в разделе нашего сайта «Плазменные шары».
Плазменный шар — 25 Февраля 2013
| На таймере 555 серии есть море интересных и простых радиолюбительских конструкций. Одной из таких конструкций является обратноходовый или однотактный преобразователь напряжения. Конструкция самого преобразователя достаточно проста и надежна в работе. |
Внутри микросхемы нет дополнительного усилителя по напряжению, поэтому выходной сигнал микросхемы нужно дополнительно усилить.
В качестве усилительного каскада использована комплементарная пара отечественных маломощных транзисторов серии КТ3102 и КТ3107, хотя можно и использовать более мощные пары, например КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817. Без усилителя, напряжения на выходе микросхемы может быть недостаточным для срабатывания полевого транзистора.
На конденсаторе 68нФ и резисторе 120 Ом собран фильтр для гашения обратного напряжения. Без фильтра может из строя выйти мосфет.
Резистор фильтра желательно использовать с мощностью 1-2 Ватт, его номинал можно отклонить в ту или иную сторону на 10%, на работу устройства это не повлияет.
Диод КД212 можно заменить на импортный быстродействующий диод серии UF4007.
В схеме можно использовать полевой транзистор IRF3205 илиIRL3705, заранее укрепленный на теплоотвод. В ходе работы резистор 120 Ом и полевой транзистор должны греться, это вполне нормально.
В качестве трансформатора использован строчник — трансформатор от строчной развертки отечественного телевизора, трансформатор буквально любой. Вторичная обмотка заводская, а первичную придется мотать самим — 5 витков провода с диаметром 1.5-2мм, для удобства обмотка намотана двумя жилами многожильного провода в силиконовой изоляции.
В качестве шара использована обыкновенная лампа накаливания (мощность не важна), лампы можно использовать как рабочие, так и вышедшие из строя.
Внимание! Не советуется долго играть с плазменным шаром, иногда температура дуги расплавляет стеклянную оболочку лампы, тогда вы рискуете получить удар тока в 2-4 киловольт и с нешуточной силой тока в 90 мА! Это может привести к очень серьезным последствиям. Ни в коем случае не дотрагивайтесь концов вторичной обмотки строчника, это смертельно опасно!
Видео работы:
Автор: АКА КАСЬЯН
Обсудить на Форуме
