Радиолюбительство

Давно хотел сделать портативный качер Бровина (типа "тесла") - газоразрядности всякие засвечивать и не только. Долго собирался, года с 2011-го, но вот сейчас таки сделал, как смог оформить идею и насобирать подходящие материалы и накопить время (хотя схема и очень простая, но хотелось сделать капитально, да и других дел хватало, потому так долго «запрягал»). На «финишную прямую» вышел только в конце прошлого года, а в мае нашёл время сделать его окончательно - 24 мая сваял.

Собирал по вот этой схеме (нашёл в инете на тюбике и совсем немного доработал под себя; кликните для просмотра; индекс "2" потому, что 1-й вариант как раз в инете и был):



Как видно из схемы, качер питается от 1-го Li-ion аккумулятора 18650, напряжение которого повышается 80 вт DC-конвертером на LM2587 до 25-27 в (реальная мощность ~ 10-15 вт). Выше конвертер не даёт при питании от 3,7 в, но при запитке от 24 в аккумулятора он выдаёт уже 45 в (мощн. ~ 30-40 вт), в таком случае при включении на терминальном электроде самостоятельно зажигается коронный разряд (или скорее, стример – игла одиночного разряда в воздухе, синего цвета) длиной около 5-6 мм, от которого можно поджечь бумагу, газ. От 3,7 в стример сам не зажигается, но зажигается при поднесении проводника к электроду (длина разряда тоже 5 мм, но он тоньше). В этом случае тоже можно поджечь бумажку, спичку даже без головки или газ, но с бóльшим трудом, чем при бóльшем напряжении. В обоих случаях качер хорошо засвечивает различные газоразрядные лампы (даже 40 вт советскую ЛБшку 1,2 м длиной, в последнем случае она правда и светит как раз ватт на 10-15 по яркости).

Т. к. мне нужна была портативная конструкция, то я всё же остановился на питании прибора от 3,7 в. Также я предусмотрел возможность заряда аккумулятора через контроллер заряда на TP4056, на зарядный ток 1 а с разъёмом USB-C.

Тип и номиналы деталей все указаны на прилагаемой схеме.

Катушку решил делать на еврошприце 10cc. В январе сделал электрод из отрезка 2 мм проволоки из жёсткой 304-й стали: нарезал с одного конца резьбу М2, а с другого заточив напильником иглу и доработав её на камне. Затем обернул резьбу бумагой для защиты от повреждения и зажал в дрель, после чего отполировал иглу пастой ГОИ.

(Изначально хотел сделать электрод из 2 мм вольфрамового прутка (для большей долговечности), но не смог нарезать на нём резьбу – плашка скользила).

Закрепил электрод в штуцере шприца посредством гаек и шайб (чтобы электрод не болтался, обернул его в штуцере одним слоем мягкой медной жести 0,4 мм). Верхнюю гайку закрыл обрезком иглодержателя (и залил компаундом ПК-68).

У самого верхнего и нижнего края шприца просверлил в нём по отверстию так, чтобы в него можно было плотно продёрнуть МГТФ-0,07, который я внутри подключил к электроду. Затем залил внутренний конец электрода ПК-68 (3 мл налил). К выступающему концу МГТФа припаял ПЭТВ-2 0,1 мм и намотал ~ 600 витков (виток к витку; на ручную намотку ушло минут 40).

Припаял конец обмотки ко второму проводку, продёрнутому снизу, подтянул его и зафиксировал ниткой. Обмотку пропитал лаком КО-921. Сверху ещё одел термоусадку. Поверх неё намотал 4 витка проводом ПЭТВ-2 1 мм, также выведенным через ещё пару отверстий (1,1 мм), сверху также посадил термоусадку. В ручках шприца всего до этого просверлил пару отверстий 2 мм для крепления.

Предварительно, для настройки и испытаний, собирал качер на макетке:
1. Качер выключен


2. Качер выключен


3. Поднесена МН-3


4. Фото стримера крупно.




В ходе испытаний убедился, что ранее купленный 30 вт DC-конвертер не тянет, купил тогда 80 вт DC-конвертер (вот такой). (Конвертеры и зарядный контроллер взял покупные, чтобы не заморачиваться). Как писал выше, хорошие мощность и напряжение он дал только от 24 в на входе.

Когда всё проверил, изготовил печатную плату под герметичный корпус с прозрачной крышкой G203C (Gainta) (как ни странно, но в «чипдипе» корпус оказался вдвое дешевле, чем на али).

Плату делал на текстолите толщиной 1 мм, медь – 18 мкм, с помощью фоторезиста и травил раствором (NH4)2S2O8, лудил химлужением.

В файле платы помимо отверстий для крепления (3 мм) также размечены отверстия под выступающие выводы запаянных на плате повышалки выводы (2 мм, несмотря на разметку; под них тоже примеряться надо). В разводке под собственно качер отверстие под вторичку (отмечена как II) и под резистор – 1 мм, все остальные – 1,2 мм, отверстия под контроллер заряда (не отмечены) – 0,8 мм. По углам платы указаны области, подлежащие вырезанию.

[Небольшое, но важное дополнение: транзистор 2SC5200 по возможности лучше брать оригинальный, японский от Toshiba. Выводы транзистора 2SC5200 у самого корпуса имеют расширение. Это расширение нужно подточить надфилем на 2 мм, иначе транзистор будет торчать и крышку не закроешь.]

После запайки качер в очередной раз проверил и только после этого установил остальные детали: из-за отсутствия крепёжных отверстий контроллер заряда пришлось припаивать к заранее вытравленным изолированным пятачкам на плате (в них просверлил отверстия напротив незадействованных контактных отверстий в контроллере, на фото контроллера они по самым краям платки (обведены красным): контакты входа просто не нужны по назначению, ибо есть разъём, а на выходе к сожалению нельзя применять контакты контроля разряда, т. к. ток потребления качера намного больше допустимого для контроллера 1 а); далее закрепил DC-конвертер и батарейный отсек (вот; его пришлось с одного угла подрезать – иначе упирался в крышку). На транзистор установил небольшой радиатор (такой) на хорошую пендосскую термопасту TC70-340WC.

И только после того, как убедился, что всё работает, насверлил нужных дырок в корпусе. Первым делом установил плату (крепил латунными винтами М3 х 5 мм, затем катушку (между ней и корпусом прокладка из силикона 2 мм для герметичности, крепил нержавеющими винтиками М2 х 10 мм) и выключатель в крышку (изначально хотел два поставить: кнопку КМД-1 (можно взять КМ-1) и тумблер ПТ8-3В (можно МТ-1), но потом от последнего отказался по причине того, что надолго включать качер нельзя – излишне греются транзистор и повышалка). Для подключения катушки в плату заранее впаял отрезки проводов МГШВ-0,35 (к первичке) и МГШВ-0,12 (ко вторичке), к которым и подпаял выводы катушки, их заизолировал термоусадкой. Кнопку КМД-1 обернул 0,1 мм фторопластовой лентой для предотвращения возможных пробоев от расположенного рядом радиатора транзистора.

При работе собранного качера выявилась особенность: с гайки кнопки слегка, но неприятно прошивает на палец (несмотря на фторопласт; очевидно ВЧ-ВВ-наводка), чтобы этого избежать, при нажатии на кнопку приходится плотно прижимать палец к крепящей кнопку гайке.

Ниже привожу фото и видео собранного качера в работе (синее свечение внутри корпуса – индикатор на повышалке). Также выкладываю ссылку на ZIP-архив со всеми нужными файлами, включая плату в формате .lay, а также фото и видео, чтобы желающие смогли повторить конструкцию, (пароль к архиву K4n1Dg23i7FQ13).

5. Качер собран, но не включён.


6. Качер включён (лампа МН-3).


7. Качер включён (лампа МН-3 и бактерицидка 4 вт).


8. Качер включён (ампула с аргоном при ~10 торр, сам делал в 2017-м).


9. Качер включён (лампы: ТН-20 и самодельная аргонка ТА-1-1ЭС (3-торр), последнюю я уже выкладывал тут в теме про ЭВП весной 2019-го).


На видео лампа МН-3 и 20 вт ЛБ20-1


Важное уточнение: крепёжные отверстия в плате лучше всего сверлить не по меткам (они приблизительные, ибо принтер не даёт нужной точности при печати фотошаблона), а примеривая их по месту с точностью до 0,1 мм или выше. Это относится и к отверстиям для крепления плат преобразователя и контроллера заряда (под последний я вообще просто контактные пятачки поставил: отверстия в них нужно сверлить по примерке контролера; контроллер крепить на предварительно запаянные в него отрезки лужёной медной проволоки Ø 0,6 мм).

 

Тесла у вас классная, но она с человека ростом, а я специально делал портативную, которую с собой таскать можно.
Кстати, почему она еле живая?

PS. Несколько месяцев назад на тюбике смотрел ролик одного теслостроителя (осторожно: у него на канале и пурги много), он там интересно рассказывал, как их правильно рассчитывать и настраивать; там хитрости есть, результат тоже интересный. Вот:

 

Спасибо! Я уже слышал. Этим чинюгам только ограничивать да запретивкать, разрешать они не любят. Лучше бы местное производство восстановили...

 

Ясно.

"Была"? А что теперь с ней?
Но всё равно не слишком портативная. Свою могу положить в сумку и взять с собой. Ну люблю я портативные устройства. Исключение, ну разве что межгалактический сверхтяжёлый стратегический крейсер в 1 Мм размером!