ИОНОФОН

Ионофон: плазменный динамик

Схема ионофона (плазменного динамика) была создана на основе широко распространенных проектов такого типа найденных в Интернете. Весь проект был создан в домашней мастерской из общедоступных материалов и с использованием приобретенного любительского опыта в электронике.

Последующие исследования и описания свойств плазмы возникли при наблюдении различных явлений с плазмой, например, магнитного поля и испытаний с воздействием плазмы на свечу или лампу.

Для эксперимента, описывающего четвертое состояние агрегации, были также применены приборы и физические эксперименты, связанные с высоким напряжением и плазмой.

Внимание! Во время эксперимента используется устройство генерирующее высоковольтное напряжение и токсичный озон, которые могут представлять угрозу для жизни или здоровья! При проведении опытов будьте особо осторожны!

Перед проведением эксперимента нужно иметь базовые знания о плазме и связанных с ней физических явлениях. Они помогут лучше понять суть происходящего. Во время эксперимента будет важна следующая информация и определения:

• Холодная плазма — сильно ионизированный газ (проводящий электричество), который по своим особым свойствам называется четвертым состоянием вещества. Это газовое облако, электрически нейтральное, с высокой концентрацией электронов и ионов. Происходит при относительно низких температурах и давлениях.
• Электрический разряд — ток в изоляторе, вызванный сильным высоким напряжением
• Электрическая дуга — непрерывный электрический разряд при нормальных условиях.
• Флуоресценция — явление света, излучаемого возбужденным (главным образом легким) атомом или молекулой.

Для проведения плазменного эксперимента понадобятся:

1. Система плазменной акустики с электродами для источника плазмы
2. Регулируемый источник питания, обеспечивающий питание вышеуказанной системы (трансформатор с соответствующими параметрами — около 20 В / 5 А).
3. Источник электрического звукового сигнала (например, мобильный телефон, MP3-плеер или выход для наушников с компьютера).
4. Свеча, магнит, спираль энергосберегающей люминесцентной лампы, лестница Иакова из проводов.

Чтобы понять как возникает высокое напряжение, а следовательно и плазма на выходе плазменной акустической системы, необходимо проанализировать схему и определить функции элементов.

Схема ионофона

Схема работает следующим образом: в режиме ожидания генератор ШИМ создает прямоугольный сигнал с заданной скважностью, т. е. длительностью и частотой, определяемые потенциометрами.

Схема ионофона упрощённая

Далее выходной сигнал интегральной микросхемы подается на вход силового полевого МОП-транзистора управления, который преобразует его в соответствующие параметры высоковольтного импульса тока, протекающего через первичную обмотку трансформатора. В результате повышения и на выходе умножителя формируется гораздо более высокое напряжение, что вызывает ионизацию диэлектрика, который является воздухом с проходящим через него током, что приводит к устойчивой электрической дуге, то есть плазме.

Плата печатная ионофона

Плазменный динамик

После подключения источника электрического звукового сигнала (к смартфону) и правильного регулирования настроек акустической системы чтобы получить стабильное пламя и хорошее качество звука, можно включить мелодию. Выбранная песня слышна непосредственно из электрической дуги! Разнообразные звуки играют в плазме между электродами!

Конечно это не громкий динамик большой мощности, потому что музыка, выходящая из пламени, имеет громкость сравнимую с той что воспроизводится со слабенького мобильного телефона. Кроме того играемая музыка не имеет басов, ей не хватает низких частот.

Это связано с тем, что мембрана в данном случае представляет собой небольшое плазменное пламя и не способна воспроизводить звуки требующие больших движений диафрагмы (перемещение большого количества воздуха).

Плазменный громкоговоритель воспроизводит прекрасно высокие тона, потому что он характеризуется низкой инерцией мембраны: пламя легко передает быстрые вибрации в воздух.

Плазма производит звук благодаря своей модуляции.

Генератор ШИМ, в зависимости от входного электрического аудиосигнала, сокращает или удлиняет параметры выходного сигнала на постоянной частоте и, следовательно, вызывает концентрацию или истончение плазмы, что приводит к уплотнению и разбавлению воздуха.

Таким образом создается акустическая волна, которая по определению представляет собой структуру плотности и давления в упругой среде (воздухе). Эта волна достигая наших ушей и позволяет слышать музыку, воспроизводимую с телефона.

Плазма и огонь

Продолжая опыты, не отключая мобильный телефон или не меняя параметры электрической дуги, поместим свечу в плазму. Она быстро загорается и сгорает. Остается лишь короткая электрическая дуга, которая подает напряжение от электродов к пламени. Пламя свечи кажется ярче. Музыка продолжает воспроизводиться, на этот раз главным образом через пламя свечи.

Полезное:  Зарядное устройство для аккумулятора 9 вольт (Крона, 6F22)

Мгновенное зажигание фитиля свечки происходит потому, что плазма имеет очень высокую температуру — порядка нескольких тысяч градусов Цельсия.

Осветление пламени вызвано дополнительным нагревом атомов углерода за счет очень высокой температуры плазмы. Из этого можно сделать вывод, что нормальное пламя горения имеет свойства подобные плазме, и то, что оно проводит электричество.

Оно также может быть модулировано, что позволяет воспроизводить звук.

Огонь имеет много общих черт с плазмой и подвержен тем же явлениям, однако мы не можем окончательно рассматривать его как плазму, потому что он слишком холодный. (Это спорный вопрос — разные физики занимают различные позиции).

Взаимодействие плазмы с магнитом

Чтобы изучить другое свойство плазмы, нужна стабильная электрическая дуга: для этого выключаем стабильный звуковой сигнал из генератора.

Затем прихватив ферритовый магнит плоскогубцами, медленно приближаем его к пламени плазмы и наблюдаем реакцию плазмы на наличие магнитного поля различной полярности.

Это говорит о том, что плазма состоит из частиц восприимчивых к магнитным взаимодействиям и в то же время проводящим электричество. Из этого можно сделать вывод, что плазма представляет собой облако, состоящее из электронов и ионов. Эти заряды, генерирующие собственное электромагнитное поле, притягиваются магнитным полем и изгибают пламя вдоль линии его поля.

Плазма и ионизация газа в лампе

Наблюдая плазменное пламя мы видим, что оно излучает фиолетовый свет и генерирует много тепла — электрические разрядники горят. Чтобы узнать об ионизации других газов с помощью высокого напряжения, к электродам плазменного динамика присоединяем спираль из флуоресцентной лампочки.

Когда электрическая дуга соединяется с концами спирали, видно белый свет с теплым или более холодным спектром, идентичным нормальному функционированию лампы.

Ионизация газа в люминесцентной лампе убеждает в том, что разные газы могут излучать разный свет. Это позволяет сделать вывод о том что плазма, возникающая в разных условиях, может иметь другие свойства, среди прочего, цвета испускаемого света, температуры или области возникновения.

Плазма и лестница Иакова

Во время работы плазменного динамика видно, что электрическая дуга согнута. Чтобы узнать о следующем свойстве плазмы, нужно соединить два провода, образованные вместе в форме V, но разделенные на несколько миллиметров друг от друга.

Затем задайте правильные параметры дуги без воспроизведения музыки. После правильной активации новых электродов на их концах появляется небольшая дуга которая быстро перемещается вверх и увеличивается по длине, а затем ломается.

Ситуация повторяется много раз.

Анализируя это явление заключаем, что плазма подвергается явлению конвекции, т. е. перемещает теплые массы воздуха, вызванные разницей плотности.

Плазма по-прежнему ведет себя как газ и обладает другими свойствами одновременно. Она может проводить электричество и содержит много энергии, которую дает окружающей среде по-разному.

Все наблюдения подтверждают, что плазма представляет собой сильно ионизированный газ.

После длительной работы ионофона можно почувствовать запах воздуха, как после грозы. Это характерная особенность озона, создаваемого электрической дугой. Плазма, в зависимости от окружающей среды в которой она присутствует, может вызывать различные химические реакции.

В аэробной среде она выполняет синтез кислорода в озон, в соответствии с уравнением 3O2 > 2O3. Это позволяет узнать про еще одно необычное свойство четвертого состояния агрегации. Озон является ядовитым газом и обладает сильными асептическими и токсичными свойствами. Поэтому будьте осторожны во время эксперимента и проводите их в хорошо проветриваемом помещении.

Источник: https://2shemi.ru/ionofon-plazmennyj-dinamik/

Plasma Speaker (Tweeter) TL494+UCC37322 MOSFET drivers (Ионофон)

hovvardhughesПодпишитесь на мой канал: http://www..com/user/HovvardHughesПожалуй, 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.

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!

(источник – http://radiokot.ru/)

Ионофоны относятся к классу экзотических звуковоспроизводящих устройств, обладают очень малым КПД, сравнительно небольшой громкостью, НО очень ценятся за своё качество звучания и широкий спектр воспроизводимых частот, поэтому производятся лишь немногими фирмами и стоят баснословные деньги.

Штукенция эта довольно громко, и что самое главное, качественно воспроизводит ВЧ-СЧ диапазон звука и благодаря широтно-импульсной модуляции обладает низким энергопотреблением и высоким КПД, в сравнении с классическими схемами данных девайсов.

Кратко о компонентах:

TL494 включена согласно даташиту и с помощью интегральных драйверов UCC37322, драйвит GDT (http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/), а он в свою очередь раскачивает полумост на IRFP460 к которому подсоеденены два строчных трансформатора типа ТВС-110Л.

Итак, СхемКа

Кратко о детальках и прочем:В принципе по схеме многое понятно, поэтому углубляться особо не буду.Все конденсаторы драйвера керамические, кроме С13 – это плёнка (все таки на звуковом входе стоит=)) также желательно туда поставить около 100 нан.

) Конденсаторы полумоста (силовой части) – онли плёнка(!), причём, желательно высокочастотная и обязательно высоковольтная.Термистор NTC 2,5 Ом 8 АПолевики (MOSFETы) лучше заменить на stw20nk50z, а 460-е я поставил временно, у них затворы тяжелы.R4,R5 подбираются опытным путём, попутно глазея на экран осциллографа.

VD3,VD4 лучше поставить HER207, те что на схеме – медленные.

GDT – мотается на кольце от Epcos, я юзаю N87 магнитопровод, никаких 2000НМ. Размер 20х10х6 Проводом диаметром 0.35, у меня по 25-27 витков, но вообще количество витков подбирается экспериментально, также глазея в осциллограф.

Намотано все филярной намоткой, подробнее здесь – http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/

На звуковой вход добавлен ФВЧ с частотой среза где-то 100Гц Силовая часть схемы усилена напайкой медной оплётки. На силовухе висят два ТВСа включённые первичками впараллель, а вторками – последовательно.

Питание силовой (временно!) – 50В В качестве усилителя звука микросхема TDA2004 в мостовом включении. Следующим шагом будет сооружение стекляного рупора. И в итоге планируется стереосистема на двух таких девайсинах.

Ccылочка на мою темку на флае – http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=4230622#4230622

И если кто захочет повторить сей устройство, то вот отправной пункт – http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=197042#197042 , там есть сметка на детальки и файлики для Sprint Layout-a на печатные платы, но схема-исходник будет немного отличаться от моей, так что – внимательно!

Итак, Фоточки, на которых видны ключевые моменты сборки и тестинга=))

Ну и по традиции видосик!

За кадром (предшествующая версия ионофона с драйвером полевиков на комплиментарных парах биполяров): ?

|

hovvardhughesСегодня поведаю вам об очередной самоделке, чисто чтобы занять руки – о Счётчике Гейгера.Эта хреновина чрезвычайно проста и представляет собой только лишь индикатор радиоактивности, измерить и показать степень радиокативности (в отличии от дозиметра) счётчик не может. Но благодаря своей простоте доступен для повторения каждому! Да и в принципе, примерно оценить радиационную обстановку этим счётчиком можно=))Материал и схема для ниженаписанного взяты отсюда – http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1022

Обывателю совсем не нужно знать точно уровень радиации в таком широком диапазоне, а достаточно только определить, что она есть и превышает естественный фон. Для работы трубки счетчика Гейгера необходимо высокое напряжение. Был собран преобразователь по следующей схеме:В схеме использован транзистор, разработанный специально для ключевых схем.

Область применения – линейные и импульсные схемы широкого специального применения. Он обладает очень низким напряжением насыщения КЭ. Трансформатор выполнен на броневом магнитопроводе из феррита 2000НМ. Вторичная обмотка выполнена проводом 0,08 и состоит из 2 слоев по 180-150 витков, для исключения межвиткового пробоя (Количество витков подбирается исходя из питания датчика).

Первичная обмотка состоит из 13 витков, с отводом от верхнего конца на 5-м витке. Частота работы генератора около 100Гц. Высоковольтные импульсы выпрямляются двумя включенными последовательно диодами кд102А с обратным напряжением 250 вольт и чрезвычайно низким обратным током- 0,1мкА.

Применение других диодов приведет к созданию дополнительной нагрузки на преобразователь и повышению потребляемого им тока. Накопительный конденсатор заряжается до напряжения 360 вольт, при входном напряжении преобразователя 9 вольт и входном токе 0,7 мА.

Положительно –заряженный полюс конденсатора подключается к спице, а медная проволока датчика, которая служит отрицательным полюсом,- к резистору R2. При отсутствии излучения ток через R2 не протекает. При попадании в счетчик ионизирующей частицы, в нем происходит разряд и в этот момент через него протекает небольшой импульс тока.

Для того, чтобы “озвучить” этот импульс параллельно резистору R2 включен пъезокерамический звукоизлучатель ВQ1 от звонка импортного телефона-трубки. В момент разряда он издает щелчок.При прохождении частиц через объем испытываемого датчика происходит ионизация газа и возникает разряд, который будет слышен в пьезокерамическом излучателе.В среднем слышно 1-2 разряда в секунду.

Это соответствует естественному радиационному фону. При нормальном, естественном радиационном фоне будет не более 25-ти щелчков в минуту, что соответствует 15 мкР / час. Если при поднесении к какому-то предмету частота щелчков резко увеличивается, это говорит о том, что он имеет собственную радиоактивностьЕдинственный Большой недостаток – низкая громкость щелчков…

В последующем я заменил пъезку на обычные наушники – так удобнее=)Для теста счётчика использовал самодельный источник гамма-излучения, основанный на светомассе постоянного действия (СПД), для изготовления которой применялись соли радия-226.

Краткое инфо – http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=6&topic=21

http://ru.wikipedia.org/wiki/Радий-226Ну и сам Счётчик в действии:

Источник: https://hovvardhughes.livejournal.com/2091.html