Каталог статей


Выбранная схема!!!


3733
Ионофон по-современному


Пожалуй, динамики, крутые муз.центры и усилки на киловатты знакомы всем. 
А вот динамик без диффузора да и сразу со световыми эффектами – большинство вообще не видели! Вот как раз о таком устройстве и пойдет речь ниже. 

1. Что такое Ионофон и как оно работает? 

В Интернете есть информация про это хитрое устройство, которое было придумано еще в 50-е годы нашими советскими ребятами. Ионофон – устройство для воспроизведения звука широкого диапазона частот (как везде заявлено), причем с хорошим качеством. Особенность ионофона – диффузора в нем нету! А откуда тогда звук? Думаю все знают, что звук – механические колебания воздуха. В динамике дергается диффузор и колышет воздух – появляется звук. А в таком интереснейшем классе звуковоспроизводящих устройств, как ионофон – колебания тоже есть – без них никак. Только колеблет воздух не пластинка, а… сам воздух! 
Подождите, как это? А вот так хитроумно! Можно конечно сказать, что воздух колеблет электрический разряд, однако разряд – всего-навсего ионизированный воздух! Сложновато.. Ладно, все станет понятно чуток позже. 
Известно, что когда происходит самопроизвольный пробой воздуха, молекулы газов ионизируются, т.е. приобретают заряд. Во время этого начинается их перерасположение согласно зарядам. Ладно, может я чуток не правильно объяснил возникновение движения частиц воздуха, однако в результате пробоя создается какбы “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 – отмодулировать высокочастотный сигнал амплитудой входящего звукового. 
В классическом ионофоне 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” (да, 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 лишь в пределах комнаты. А все потому, что там применяли корону! 
А сейчас, вы прочитаете о том, как сделать “дуговой” ионофон прямо у себя дома! Никакого кварцевого стекла, рупоров, дорогостоящих ламп и пр. – все на наших любимых транзисторах! Звучит слишком хорошо… но вы дочитайте и увидите, что ионофон – классная штука! 
Итак, поехали…. 

2. Схемотехника 

Мы не будем мотать трансформаторов дял получения ВН – воспользуемся телевизионным строчным трансформатором ТВС-110Л6 (или ТВС-110ЛА, но именно от лампового ТВ – с большой такой обмоткой в плассмасовом кожухе. Твс-90ПЦ и прочее из цветных теликов не брать!). Найти такой транс можно либо на помойке, либо у дедка на базаре за скромные 150 рублей. 
Схема наша будет импульсным ИП(источником питания), т.к. это удобно, экономично, и выгодно. Топология силовой части выбрана – полумост, так как позволяет питаться напрямую от сети и имеет высокий КПД в отличие от однотактных схем. 
Рассказывать дальше без схемы нету смысла…

Итак, что мы имеем. Классический двухтактный ИП без обратной связи, на выход 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) – задающая цепочка, 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. 
Предположим сигнала нет, мертвое время минимально (а вот тут пауза… Tl494 есть разные – в некоторых оно аж под 30 процентов минимум!! Мне попалась нормальная, но брак 30процентный есть и очень часто), все хорошо.. На выходах генератора(8 и 11 ноги, C1 и C2) – противофазные прямоугольные импульсы, притом когда, например, первый выход уйдет в состояние 0 – выжидается мертвое время, и только потом второй выход уходит в состояние 1!! Также и со 2 выходом… Мертвое время нам вообще нужно для уверенного закрытия ключей(закрываются они то не мгновенно), и предотвращения сквозных токов через них. 
То есть, увеличив мертвое время мы увеличим скважность выходных сигналов! Энергии в строчник накачаем меньше, соответственно в дугу тоже, и… да, она станет холоднее и менее мощная – то,что нужно! 
Выходит, у нас усилитель класса.. D! Вот так, прямо на коленке! Из рассыпухи! Частота генератора обычно 150-300 кгц, такчто более чем достаточно для класса D. Схема включения Tl494, кстати, классическая – более подробно можете ознакомится в даташите на нее. Единственное отличие – сигналы инвертированы. Тоесть 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 (а темболее с подтягивающим резистором) непотянет никакой затвор! А транзисторы то у нас (Q3 Q4) не самые слабые – аж 20А 600В! Затворы большой емкости… а на 300 кгц тягать их не так-то и просто. Драйверы, заметьте инверсные – вот зачем нужен инверсный сигнал с выхода Tl494, и выполнены на комплементарных парах транзисторов КТ815 КТ814, которых тут более чем достаточно. 
Q2 Q1, кстати, если непонятно по схеме – КП501А. 
Теперь о TR1 – ЗАМЕТЬТЕ, обмотку 3-4 МОТАТЬ НЕ НУЖНО! – я просто пробовал другой драйвер, где трансформатор был с отводом от первички.. 3-4 не мотаем!!!! 
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 рисована). Затвор-исток это конденсатор посути. Максимальное напряжение на нем 20 вольт обычно. В данном случае так и есть. Вот представьте.. Ключи закрыты, и тут 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 соединяем с минусом схемы! На вторичных обмотках TR1 будет напряжение по 12 вольт (схема-то от 12 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! Мотаем все обмотки ОДИНАКОВЫМИ – по 30 витков (!!!!) то есть 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 они вклбючены, чтобы обрезать и отрицательные импульсы (ведь там у нас есть и +15 и -15 относительно истоков ключей). Вот вродебы и все. Кстати, полумост использует лишь ? Uпит, тоесть 150 вольт в данном случае (конденсаторный делитель). Диоды D5 D6 D7 D8 нужны для защиты от самоиндукции – внутренний диод полевиков медленный просто ужас! А у нас тут 50 наносекунд против 450 у полевика. Это делают ультрабыстрые диоды D7 D8, а шоттки блокируют внутренний диод полевика, т.к. если он сгорит то Исток-Сток просто будет закорочено. Можно диодов и не ставить – со строчником самоиндукции всплески допустимые, но схема то 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 требуемый ток, соответственно. Я поставил такие мощные ключи, потому что они у меня были. И диоды – тоже. Шоттки на ток ключа, напряжение от 100 вольт. Ультрабыстрые – на ток где-то 1/2 - 3/4 тока ключа и напряжение 400 вольт! 
Конденсаторы делителя – пленочные и только!! 
Конденсаторы фильтра – 600 мкф хватает.. Вроде бы) 
Различаем значки земель схемы! НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ПОДКЛЮЧАТЬ МИНУС СИЛОВОЙ ЧАСТИ К НЕЙТРАЛИ! А вот минус высоковольтного выхода – можно… 
О пуске схемы – для начала – от ЛАТРа, или за неимением вышеназванного – от 50 вольтового трансформатора. Далее при напряжении больше 150 вольт через балласт – плитку или лампочку.. ну или дроссель. А можно и просто предохранитель ампер на 7-10! 
Потом включаем в 220 сначала через лампу 200 ват. Гоняем его так. Потом лампу меняем на предохранитель 10А. Если предохранитель сгорает, а с лампой все ОК – ставим термистор с нужными параметрами. 
Первичку строчника убираем, и мотаем: 
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. Наладка 

После сборки схемы и прогона на холостом ходу пора покрутить ручки R2 и R3. R2 ставим так, чтобы было самое маленькое сопротивление (наибольшая частота – гдето 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 УМЕНЬШАТЬ УЖЕ НЕНАДО, поэтому R1 можно увеличить, чтобы не заходить в “мертвую зону”, где ваше устройство будет индукционным нагревателем с сердчеником строчника в качестве рабочего тела :)) . Ставим R3 в среднее положение. Подаем сигнал – НЕ С АУДИОКАРТЧОКИ, а с усилителя, чтобы напряжение на выходе было максимум гдето 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. Подкручиваем ручку громкости до такого положения, чтобы была макс. громкость и не было помех и треска. Подвигайте электроды (отверткой с толстой ручкой, например). Может потребоваться немного времени, чтобы откалибровать систему. Громкость вх. сигнала выше полученной НЕ ПОДНИМАЕМ – не поможет, хотя покрутите R3 в верхнюю сторону (по схеме) – может помочь и добиться большей громкости при отсутствии помех. Если дуга очень нестабильна, двигаем R3 вниз (по схеме), однако перед этим лучше покрутить R2 – увеличить его. Все достаточно просто, и если хоть какой-то звук есть, устройство правильно работает – просто его нужно наладить и, возможно, прогреть. 
Ручку R3 после наладки больше не крутим, ручку громкости усилителя лучше чуток модифицировать – допаять резистор, чтобы не дать сопротивлению 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, понижая 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 (разогнутые) в бенгальский огонь, так же как и тонкие гвозди. Вместе с этим растет громкость, и это может оказаться полезным. Однако потребление тоже, естественно, растет. 
А вообще, громкость проще всего изменить не только частотой, но и уменьшением количества витков первички строчника. Все просто) 

4. Результаты. 

Ионофон это самое низко-КПДшное устройство в плане звуковой мощности. Только подумайте, сколько энергии уходит на ионизацию, нагрев, излучение света, ИК, УФ… и лишь малая часть уходит на механическое колебание. 
К примеру мое устройство при питании от 50 вольт кушает 0.7А, а звучит как динамик на 4 ваттах. 
Зато, если понизить частоту килогерц до 80, то КПД в плане тока и напряжения возрастет до 80 процентов. Возможно :) . 
Зачем все эти пляски? Ну, вопервых самый странный динамик в мире :) . Во-вторых это лучший звукоизлучатель в плане качества в СЧ и ВЧ диапазонах. Вот в НЧ – подкачало. Качество качеством, а вот громкость занижает.. Дуга просто не может хорошо воспроизводить низы. Работает все стабильно, греется мало.. Классно! 
Несколько фоток устройства:



P.S. 
Хочу отметить, что всю статью я писАл под Музычку Rammstein с этого девайса! Качество великолепное, а на КПД мне, честно говоря, все равно… Но звучит раз в 5 лучше советской головы 10ГД-34, и раз в 10 лучше гениусовской китайской колонки! А громкости хватает… ВЧ передает просто великолепно – лучше я просто не слышал! СЧ – также, НЧ – хорошо, однако с небольшой потерей громкости. Рекомендую к сборке, если вы хотите довести до опупения своих близких или друзей!! 

P.P.S. Когда я дописал всю статью, и хотел уже было отсылать, то утром я включил сей девайс и очень-ОЧЕНЬ удивился! На 65 вольтах он кушал 8А, ЛАТР аж трясся, а дуга превратила в космическую пыль електрод-скрепку. Но через 30 секунд работы дуга стала нормальной, а потребление не больше 1А. Такчто, перерисовывать схему мне лень, однако сразу скажу – частоту делаем минимальной (R2 на максимум сопротивления)! Однако, к 3 ножке TL494 аналогично 4ой припаиваем переменный резистор! 1 МОм хватит. Только аудиосигнал на него не подаем, а подаем так как на схеме. Этим резистором мы будем регулировать мощность дуги. Т.к. феррит быстро уходит в насыщение и страшно греется – чтобы такого не допустить частота должна быть меньше 100 кгц. Вот и получаем ОЧЕНЬ мощную дугу всего от 50 вольт. Насчет регулировки мощи – когда этот резистор будет поставлен в положение МИНУС – моща максимальная, когда в ПЛЮС – минимальная. Соответственно, громкость тоже регулируется этой ручкой. 

Выражаю благодарность: 
-Коллективу flyback.org.ru за помощь в проектировании сего устройства. 
-Тов. Пружине с flyback.org.ru за изобретение транзисторных драйверов полевиков. 
-Тов. KAV и некоторым другим за наведение меня на путь истины по поводу подвода аудиосигнала. 
-А также моим близким и особенно отцу и матери за то, что более месяца смотрели на полнейший бардак в моей комнате и терпели мои ночные эксперименты с разрядами :) .




Источник: http://radiokot.ru/circuit/audio/other/10/
Категория: Динамики | Добавил: brys99 (05.12.2011) | Автор: ZoneRR (ICQ: 266-287-35
Просмотров: 9797 | Комментарии: 2 | Теги: Ионофон по-современному | Рейтинг: 3.7/3


Всего комментариев: 2
0
2 maxim1079   (08.01.2014 06:53)
Первый раз вижу такое круто

0
1 Vovka   (17.12.2011 02:46)
" О сколько нам открытий чудных готовит интернета дух "
Опасно , но очень интересно !

Все ссылки на книги и журналы, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления, авторские права на эти публикации принадлежат авторам книг и издательствам журналов! Подробно тут!
Жалоба

Пожалуйста оставьте свои комментарии !!!!

Имя *:
Email:
Код *:


ElectroTOP - Рейтинг сайтов
Copyright Zloy Soft (Company) © 2008 - 2016