Конденсатор самодельный: Самодельные КПЕ из фольгированного стеклотекстолита

Содержание

Самодельные КПЕ из фольгированного стеклотекстолита

Переменные конденсаторы, они же конденсаторы переменное емкости или КПЕ, используется во множестве устройств. Они нужны в генераторах, антенных тюнерах, некоторых видах антенн, и много где еще. Обратим внимание на тот факт, что в любительской радиосвязи, к примеру, трансивер может с легкостью выдавать 25 Вт или 100 Вт, максимально же разрешенная мощность составляет 1000 Вт. Понятно, что общедоступные маленькие КПЕ тут совершенно не годятся, а нужных для таких мощностей КПЕ в магазине вы попросту не найдете.

Подходящие большие КПЕ из старой радиоаппаратуры можно приобрести на Авито и досках объявлений радиолюбителей. Но цены там зачастую не низкие, к конденсаторам редко указывается их емкость, не представляется возможным найти два или более одинаковых конденсатора, плюс есть риски и неудобства, сопряженные с покупкой с рук. А между тем, изготовить переменный конденсатор в домашних условиях не так уж и трудно.

Идею я подсмотрел в статье Build Your Own Transmitting Air Variable Capacitors 2003-го года за авторством David Hammack, N4DFP.

В своей статье Дэвид использует медные листы, которых у меня не оказалось. Но я прикинул, что с тем же успехом подойдет и медь на одностороннем фольгированном текстолите, которого у меня как раз в избытке. Почему бы не попробовать?

Сразу покажу, что у меня в итоге получилось. Вид спереди:

Вид сзади:

Конденсатор имеет пять прямоугольных пластин размером 20x50x1 мм, зафиксированных двумя длинными болтами M3. Пластины разделены гайками. Еще четыре пластины в форме полукруга с радиусом 25 мм крепятся на одном болте M3. Этот болт можно вращать при помощи ручки от потенциометра, которую я приклеил к болту при помощи эпоксидного клея. Все это хозяйство держится на каркасе из двух прямоугольных кусков листового пластика размером 30

x50 мм. Для соединения с подвижными пластинами я использовал толстый медный провод, изогнутый в форме петли. Провод плотно прилегает к вращающемуся болту и закреплен на каркасе конденсатора с помощью термоклея. Капля припоя, которую можно видеть на втором фото, служит для ограничения углов поворота ручки. Понятно, что все работало бы и без нее. Но мне хотелось, чтобы ручка имела какие-то крайние полажения, а не просто крутилась во все стороны.

Fun fact! Текстолит толщиной 1 мм можно резать обычными ножницами для бумаги. А стоящая у меня на столе катушка припоя очень удачно оказалась диаметром именно 25 мм — по ней и обводил.

Емкость такой поделки меняется от 13 до 53 пФ. Увеличивая площадь пластин или их количество, можно получить хоть 1000 пФ. Не думаю, что кому-то могут понадобится подстроечные конденсаторы большей емкости. Но такой конденсатор будет не очень удобен, как из-за больших размеров, так и того факта, что небольшой поворот ручки будет приводить к сильному изменению емкости.

Возможное решение заключается в том, чтобы использовать описанный выше конденсатор только для точной подстройки, а для грубой подстройки использовать конденсаторы фиксированной емкости.

Последние можно соединять параллельно при помощи переключения тумблеров с двумя контактными группами.

Пример самодельного конденсатора фиксированной емкости:

Конденсатор состоит из шести пластин 25x50 мм. Пластины были склеены при помощи эпоксидного клея. Все четные пластины соединены между собой, и аналогично соединены все нечетные. Емкость конденсатора составляет 270 пФ. Практическая ценность таких конденсаторов, по-видимому, не очень высока, поскольку высоковольтные керамические конденсаторы фиксированной емкости легко доступны и стоят недорого. Тем не менее, давайте рассмотрим и их тоже, на случай, если когда-нибудь понадобится работать с

очень высокими напряжениями.

Fun fact! Альтернативный способ изготовления конденсатора фиксированной емкости заключается в том, чтобы просто взять кусок коаксиального кабеля. Типичный кабель RG58 обладает погонной емкостью около 100 пФ на один метр.

Зависимость емкости конденсатора от числа пластин выглядит следующим образом:

2 пластины (1 слой диэлектрика) — 52 пФ
4 пластины (3 слоя диэлектрика) — 165 пФ
6 пластин (5 слоев диэлектрика) — 270 пФ

Можно заметить, что емкость растет пропорционально количеству слоев диэлектрика с точностью до ошибки измерения, что соответствует теории. Используя первую строчку, ради интереса можно посчитать диэлектрическую проницаемость используемого текстолита:

>>> # Формула: C = E * E0 * S / d
>>> E0 = 8.854187817 * (10**-12) # электрическая постоянная
>>> d = 1 / 1000 # расстояние между пластинами — 1 мм
>>> C = 52 / 1000 / 1000 / 1000 / 1000 # емкость — 52 пФ
>>> S = (25 / 1000) * (50/1000) # площадь — 25 x 50 мм
>>> E = (C*d) / (S*E0) # диэлектрическая проницаемость среды

>>> E
4.698341718043092

Это сходится с ожидаемым значением от 4.4 до 4.7.

На StackExchange подсказывают, что чтобы пробить подобные конденсаторы, нужно по крайней мере 3 кВ на 1 мм расстояния между пластинами — это в предположении, что ток пойдет по воздуху. Для надежности, рекомендуется использовать в качестве максимального напряжения половину от этого значения. Напряжение пробоя можно увеличить, увеличивая расстояние между пластинами. Но, как видно из приведенной выше формулы, в этом случае пострадает емкость, и придется увеличивать площадь и/или количество пластин.

Более практичное решение заключается в том, чтобы вытравить 3 мм меди по границе пластин. Тогда напряжение пробоя составит порядка 20 кВ — напряжение пробоя 1 мм текстолита или 7 мм воздуха.

Каково будет максимальное напряжение на конденсаторе зависит от цепи, в которой планируется его использовать. Это нужно каждый раз моделировать или считать. Но чтобы оно превысило безопасные 10-15 кВ, придется постараться. В этом случае всегда можно просто увеличить расстояние между пластинами и использовать более толстый текстолит.

Fun fact! Само собой разумеется, ничто не мешает делегировать изготовление компонентов конденсатора вашему любимому производителю печатных плат.

Как видите, все оказалось достаточно просто. Очевидные плюсы самодельных КПЕ — низкая стоимость и доступность. Можно сделать сколько угодно ровно таких конденсаторов, каких нужно. Что же до времени, которое потребуется на изготовление конденсатора, я думаю, оно сопоставимо со временем, которое вы потратите на поиск готового, а также на переговоры с его продавцом.

Дополнение: Листовой алюминий, вероятно, будет более подходящим материалом для самодельных КПЕ, чем стеклотектолит.

Метки: Электроника.

Как сделать конденсатор?

Как сделать конденсатор?

В душе каждого из нас живет изобретатель, а потому радиолюбительство является довольно популярным хобби. Самостоятельное изготовление радиокомпонентов — одна их самых интересных составляющих данного хобби. В этой статье расскажем о том, как сделать конденсатор своими руками в домашних условиях.

Материалы

Для изготовления конденсатора нам понадобится:

  • фольга,
  • утюг,
  • папирусная бумага,
  • парафин,
  • зажигалка.

Фольга не нуждается в дополнительной подготовке, а вот с помощью трех последних компонентов нам предстоит сделать парафинированную бумагу.

Изготовление

Итак, материалы подготовлены, приступаем к работе:

  1. Нагреваем парафин и аккуратно обрабатываем папирусную бумагу.
  2. Складываем ее в «гармошку», ширина каждой секции которой порядка 30 мм. Число слоев-гармошек определяет емкость конденсатора, каждый слой соответствует примерно 100 пФ.
  3. В каждую секцию вкладываем кусочек фольги площадью 30 на 45 мм.
  4. Складываем гармошку и проглаживаем ее теплым утюгом.
  5. Все, конденсатор готов! Кусочки фольги, выглядывающие наружу — это соединительные контакты нашего конденсатора, через которые его можно включить в цепь.

Мы получили самый простой бытовой конденсатор, при этом стоит отметить, что чем толще и качественнее фольга, тем более высоковольтным он будет. Однако обращаем ваше внимание, сделать в домашних условиях своими руками конденсатор, который выдержит более 50 кВ, лучше не пробовать. «Профессионалы-любители» советуют при желании подобраться к этому значению использовать в качестве диэлектрика пакеты для ламинирования, однако при этом для их нагрева вам понадобится ламинатор.

Читайте также статью Как сделать катушку Тесла.

Опыты с конденсаторами. Продолжение. — Молодежный научно-технический центр — ЖЖ

? LiveJournal
  • Main
  • Ratings
  • Interesting
  • iOS & Android
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)

    великая тайна бумажной конденсаторной алхимии / Блог компании Pult. ru / Хабр

    Одним из многочисленных заблуждений, касающихся аудиокомпонентов, является подход к выбору конденсаторов. Так известно, что некоторой частью сообщества аудиофилов высоко котируются определенные виды этих элементов для накопления заряда. Тут необходимо отметить, что использование тех или иных конденсаторов в усилителях и кроссоверах акустических систем действительно может существенно отразиться на верности воспроизведения, но…

    Ярые приверженцы “альтернативной конденсаторной теории” стараются доказать, что те или иные виды бумажных конденсаторов (а в ряде случаев, самодельные бумажные конденсаторы) — это априори лучшее, что можно использовать в схеме усилителя или фильтра. Аргументация безапелляционна и проста — “у них более мягкий звук”.

    Также в среде слабо знакомых со схемотехникой, но при этом знакомых с “запахом канифольной дымки” по инерции появилась мода на замену всех конденсаторов в усилителях и фильтрах АС для получения “божественного звука”.

    Про абсурдность самого по себе “слушания конденсаторов”, равно как выслушивания вешалок-кабелей и теплых ламповых фрактальных додекаэдров я умолчу, дабы не оскорблять чувства верующих. В этом посте сжигаем бумажный миф о конденсаторах, разбираемся с линейностью этих, бесспорно, важных элементов и немного коснемся того когда нужно. а когда не стоит менять конденсаторы.

    Ценность промасленной бумаги и волшебство конденсаторных замен


    Итак, приступим. Корни мифа, изложенного ниже, к сожалению найти не удалось, но полагаю, что к его созданию приложил усилия достопочтенный господин Лихницкий (прошу учитывать, что многие считают подобные заявления уважаемого инженера очень тонким пранком и троллингом), некогда высоко оценив качество бумажно-масляных конденсаторов немецкой фирмы Telefunken образца 30-х годов (еще АМЛ очень котировал их триоды, как самые “теплые” и “одухотворенные”).

    Утверждается, что в силу технических (физических), а в ряде источников метафизических особенностей, различные типы бумажных конденсаторов обладают огромной ценностью при формировании “качественного звука», так как более линейны по сравнению с другими типами. Пересказ всех мифов о причинах “более высокой” линейности займет не одну статью, и я позволю себе этим не утруждаться.

    В метафизических объяснениях влияния этих конденсаторов на звук приводятся аргументы в пользу благородности бумаги, как материала для использовании в создании звукового тракта. Но все описанные выше аргументы применяются сравнительно редко, даже метафизические. Основной посыл в опусах поднаторевших в ”златоухом слушании” сторонников промасленной бумаги и фольги сводится к тому, что звук с такими конденсаторами становится “мягче”, “натуральнее” и “честнее”.

    Коснусь ещё одного конденсаторного мифа. При покупке винтажной аудиотехники или с целью улучшения звука в бюджетном усилителе или АС нередко рекомендуют замену всех конденсаторов устройства. В первом случае замена может быть вполне объективно оправдана высохшими и раздутыми электролитами. Второй случай представляет менее приглядную картину.

    Аудиоманьяки с паяльниками особенно часто проводят “трансплантацию” конденсаторов выпрямителей, отвечающих за питание выходных каскадов УМЗЧ. При этом любители исследования “глубин низкочастотного диапазона” стараются до предела увеличить номинал емкости. Аргументация также есть:

    “Хочу больше низа, усилитель не может раскрыть НЧ-потенциал моей АС. Ща поставлю нормальную емкость и НЧ станут более насыщенными”.

    Пепел бумажной тайны


    Едва ли эта статья заставит истинных приверженцев бумажной конденсаторной теории каким-то образом отойти от своих взглядов, но по крайней мере заставит задуматься тех, кто гипотетически может поверить в этот бред.

    Часть любителей “божественного” звука говорят о линейности конденсаторов. При этом в их стандартных характеристиках нет такого понятия как “линейность”. Конденсаторы характеризуются емкостью, удельной емкостью, номинальным напряжением, плотностью энергии.
    Выделяют также паразитные параметры:

    • электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора;
    • поверхностные утечки, саморазряд;
    • эквивалентное последовательное сопротивление;
    • температурный коэффициент ёмкости;
    • тангенс угла диэлектрических потерь;
    • эквивалентная последовательная индуктивность;
    • диэлектрическая абсорбция.

    Считается, что описанные выше параметры способны влиять на линейность при использовании в акустически значимых цепях усилителя и кроссоверах. И тут возникает проблема, практически все описанные характеристики у бумажных конденсаторов хуже чем у других типов.

    Итак, мифотворцами утверждается, что бумажные конденсаторы более линейный элемент и, соответственно, его имеет смысл применять вместо керамических, пленочных, электролитических и пр. Я не первый, кто задался вопросом о правильности этих выводов о линейности. Так на форуме electroclub.info один из участников сообщества (в далёком 2008-м году) провёл несколько тестов, сравнив типы конденсаторов на предмет коэффициента гармонических искажений, которые они могут вносить.

    Несмотря на некоторые неточности в методике измерений, о которых автор предупредил, его тесты демонстрируют вполне реалистичную картину. Если резюмировать: металлобумажный К42У-2 ( Кг = 0.0023%, К’г = 0.0078%) оказался значительно линейнее керамических, но уступил плёночным. Учитывая, что в сравнении пленочных конденсаторов с бумажными линейность отличалась на тысячные доли % Кг, можно смело говорить о том, что разница в их линейности находится в пределах величин, которыми можно пренебречь. Кроме того, тот же автор утверждает (на основании проведенного теста), что линейность конденсатора в большей степени зависит от емкости, нежели от использованного типа. А проблема линейности у “керамики” возникает в связи с использованием небольшого объема для большой ёмкости и не является обязательной для всех керамических конденсаторов.

    Можно сделать грубый и не бесспорный вывод, что металлобумажные конденсаторы (в идеальных равных условиях), вероятно, более линейный элемент, нежели керамические, но при этом не превосходят по линейности пленочные и другие типы.

    Иными словами нет прямой зависимости между искажениями которые способен внести конденсатор и его типом. Более того, в большинстве современных конденсаторов искажения настолько малы, что их величинами можно смело пренебрегать, особенно если речь идёт о создании бюджетной аппаратуры.

    Кроме того, бумажные конденсаторы обладают рядом недостатков, благодаря которым были практически вытеснены с рынка другими типами. Эти недостатки способны отражаться, как на звуке (особенно в случаях с разделительными — межкаскадными элементами), так и в принципе на стабильность работы усилителя или фильтра. Так например, для бумажных конденсаторов свойственна высокая гигроскопичность, что в свою очередь приводит к повышению диэлектрических потерь, снижению сопротивления изоляции, пагубно отражается на термостабильности *(по ряду источников линейность зависит в т.ч. от термостабильности).

    Описанных недостатков и наличие альтернатив в виде различных типов пленочных конденсаторов вполне достаточно для того, чтобы забыть о всех типах «бумаги» навсегда. Иными словами, так любимые некоторыми металлобумажные, бумаго-масляные и прочие архаичные конденсаторы действительно обладают достаточно низкой нелинейностью, пока не впитают некоторого количества влаги.

    Об изменении характера звучания спорить бессмысленно, так как спор будет происходить с людьми из категории “вы ничего не понимаете — я это слышу”. На заявление о “мягкости” в звучании бумажных конденсаторов на одном из радиолюбительских форумов был дан один превосходный ироничный ответ:

    “Конечно! Ведь бумага очень мягкий диэлектрик))”

    Полагаю это лучший ответ.

    Менять не всё или не менять вообще


    Необходимость в замене конденсаторов при покупке аудио винтажа действительно имеет смысл, особенно это касается электролитов. Однако менять все, по меньшей мере финансово нерационально (бесспорно следует учитывать возраст аппарата, возможно и все, но не факт). Более того, делать это надо точно понимая, что и где менять. Если такого понимания нет — следует обращаться к специалистам, которые могут определить высохшие и вздутые электролиты, наличие пробоя и т.п. Если аппарат работает без сбоев и нет нареканий на звук ничего не нужно.

    Относительно изменения характера звучания путем внедрения “инноваций” в схемотехнику серийного устройства следует сказать отдельно. Например, при повышении емкости конденсаторов питания выходного каскада в погоне за “глубоким низом”, как правило, забывают о растущем токе заряда. Такая беспечность приводит к скоропостижной смерти диодных мостов в результате пробоя. Любые изменения в серийной схемотехнике — риск, и реально её улучшить может человек, который скорее спаяет собственный усилитель.

    Фильтры АС также часто страдают от трансплантационных надругательств, что в случае несоответствия параметров конденсатора конструкции фильтра приводит к плачевным результатам. Умные люди рекомендуют, если менять, то весь фильтр (с катушкой, резисторами и т.п.), рассчитывая новый под параметры АС.

    Итог


    Из всего изложенного выше можно сделать несколько простых и полезных выводов. Распространение мифа о бумажных конденсаторах выгодно лишь немногочисленным компаниям, которые используют их в аудиокомпонентах или сами производят бумажные конденсаторы. Фактически это эксплуатация невежества потенциальной целевой аудитории и навязывание заведомо устаревшей и фактически не нужной технологии.

    Замена конденсаторов в старой аппаратуре может стать полезной профилактической мерой, но только в том случае, если выполняется человеком, который понимает, что менять, а что нет. Игры с ёмкостью и типами конденсаторов в фильтрах и усилителях серийного производства с высокой вероятностью приведут вместо “божественного звука” к внушительным вложениям в ремонт.

    Соединение конденсаторов.

    Как правильно соединять конденсаторы?

    У многих начинающих любителей электроники в процессе сборки самодельного устройства возникает вопрос: “Как правильно соединять конденсаторы?”

    Казалось бы, зачем это надо, ведь если на принципиальной схеме указано, что в данном месте схемы должен быть установлен конденсатор на 47 микрофарад, значит, берём и ставим. Но, согласитесь, что в мастерской даже заядлого электронщика может не оказаться конденсатора с необходимым номиналом!

    Похожая ситуация может возникнуть и при ремонте какого-либо прибора. Например, необходим электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад, а под рукой лишь два-три на 470 микрофарад. Ставить 470 микрофарад, вместо положенных 1000? Нет, это допустимо не всегда. Так как же быть? Ехать на радиорынок за несколько десятков километров и покупать недостающую деталь?

    Как выйти из сложившейся ситуации? Можно соединить несколько конденсаторов и в результате получить необходимую нам ёмкость. В электронике существует два способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.

    В реальности это выглядит так:


    Параллельное соединение


    Принципиальная схема параллельного соединения


    Последовательное соединение


    Принципиальная схема последовательного соединения

    Также можно комбинировать параллельное и последовательное соединение. Но на практике вам вряд ли это пригодиться.

    Как рассчитать общую ёмкость соединённых конденсаторов?

    Помогут нам в этом несколько простых формул. Не сомневайтесь, если вы будете заниматься электроникой, то эти простые формулы рано или поздно вас выручат.

    Общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов:

    С1 – ёмкость первого;

    С2 – ёмкость второго;

    С3 – ёмкость третьего;

    СN – ёмкость N-ого конденсатора;

    Cобщ – суммарная ёмкость составного конденсатора.

    Как видим, при параллельном соединении ёмкости нужно всего-навсего сложить!

    Внимание! Все расчёты необходимо производить в одних единицах. Если выполняем расчёты в микрофарадах, то нужно указывать ёмкость C1, C2 в микрофарадах. Результат также получим в микрофарадах. Это правило стоит соблюдать, иначе ошибки не избежать!

    Чтобы не допустить ошибку при переводе микрофарад в пикофарады, а нанофарад в микрофарады, необходимо знать сокращённую запись численных величин. Также в этом вам поможет таблица. В ней указаны приставки, используемые для краткой записи и множители, с помощью которых можно производить пересчёт. Подробнее об этом читайте здесь.

    Ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов можно рассчитать по другой формуле. Она будет чуть сложнее:

    Внимание! Данная формула справедлива только для двух конденсаторов! Если их больше, то потребуется другая формула. Она более запутанная, да и на деле не всегда пригождается .

    Или то же самое, но более понятно:

    Если вы проведёте несколько расчётов, то увидите, что при последовательном соединении результирующая ёмкость будет всегда меньше наименьшей, включённой в данную цепочку. Что это значить? А это значит, что если соединить последовательно конденсаторы ёмкостью 5, 100 и 35 пикофарад, то общая ёмкость будет меньше 5.

    В том случае, если для последовательного соединения применены конденсаторы одинаковой ёмкости, эта громоздкая формула волшебным образом упрощается и принимает вид:

    Здесь, вместо буквы M ставиться количество конденсаторов, а C1 – его ёмкость.

    Стоит также запомнить простое правило:

    При последовательном соединении двух конденсаторов с одинаковой ёмкостью результирующая ёмкость будет в два раза меньше ёмкости каждого из них.

    Таким образом, если вы последовательно соедините два конденсатора, ёмкость каждого из которых 10 нанофарад, то в результате она составит 5 нанофарад.

    Не будем пускать слов по ветру, а проверим конденсатор, замерив ёмкость, и на практике подтвердим правильность показанных здесь формул.

    Возьмём два плёночных конденсатора. Один на 15 нанофарад (0,015 мкф.),а другой на 10 нанофарад (0,01 мкф.) Соединим их последовательно. Теперь возьмём мультиметр Victor VC9805+ и замерим суммарную ёмкость двух конденсаторов. Вот что мы получим (см. фото).


    Замер ёмкости при последовательном соединении

    Ёмкость составного конденсатора составила 6 нанофарад (0,006 мкф.)

    А теперь проделаем то же самое, но для параллельного соединения. Проверим результат с помощью того же тестера (см. фото).


    Измерение ёмкости при параллельном соединении

    Как видим, при параллельном соединении ёмкость двух конденсаторов сложилась и составляет 25 нанофарад (0,025 мкф.).

    Что ещё необходимо знать, чтобы правильно соединять конденсаторы?

    Во-первых, не стоит забывать, что есть ещё один немаловажный параметр, как номинальное напряжение.

    При последовательном соединении конденсаторов напряжение между ними распределяется обратно пропорционально их ёмкостям. Поэтому, есть смысл при последовательном соединении применять конденсаторы с номинальным напряжением равным тому, которое имеет конденсатор, взамен которого мы ставим составной.

    Если же используются конденсаторы с одинаковой ёмкостью, то напряжение между ними разделится поровну.

    Для электролитических конденсаторов.

    При соединении электролитических конденсаторов (электролитов) строго соблюдайте полярность! При параллельном соединении всегда подключайте минусовой вывод одного конденсатора к минусовому выводу другого,а плюсовой вывод с плюсовым.


    Параллельное соединение электролитов


    Схема параллельного соединения

    В последовательном соединении электролитов ситуация обратная. Необходимо подключать плюсовой вывод к минусовому. Получается что-то вроде последовательного соединения батареек.


    Последовательное соединение электролитов


    Схема последовательного соединения

    Также не забывайте про номинальное напряжение. При параллельном соединении каждый из задействованных конденсаторов должен иметь то номинальное напряжение, как если бы мы ставили в схему один конденсатор. То есть если в схему нужно установить конденсатор с номинальным напряжением на 35 вольт и ёмкостью, например, 200 микрофарад, то взамен его можно параллельно соединить два конденсатора на 100 микрофарад и 35 вольт. Если хоть один из них будет иметь меньшее номинальное напряжение (например, 25 вольт), то он вскоре выйдет из строя.

    Желательно, чтобы для составного конденсатора подбирались конденсаторы одного типа (плёночные, керамические, слюдяные, металлобумажные). Лучше всего будет, если они взяты из одной партии, так как в таком случае разброс параметров у них будет небольшой.

    Конечно, возможно и смешанное (комбинированное) соединение, но в практике оно не применяется (я не видел ). Расчёт ёмкости при смешанном соединении обычно достаётся тем, кто решает задачи по физике или сдаёт экзамены 🙂

    Тем же, кто не на шутку увлёкся электроникой непременно надо знать, как правильно соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление!

    Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

    Также Вам будет интересно узнать:

     

    Г. ГЮНТЕР и Г. ФАТТЕР КНИГА РАДИОСТРОИТЕЛЯ, 1926 год. 1. Сборка вращающегося конденсатора переменной емкости.

    Г. ГЮНТЕР и Г. ФАТТЕР КНИГА РАДИОСТРОИТЕЛЯ, 1926 год. 1. Сборка вращающегося конденсатора переменной емкости.

    Г. Гюнтер и Г. Фаттер «КНИГА РАДИОСТРОИТЕЛЯ», 1926 год.

    ГЛАВА ПЕРВАЯ.
    Конденсаторы.

    1. Сборка вращающегося конденсатора переменной емкости.

    Каждый, кто строит радиоприемник, хочет сам смастерить вращающийся конденсатор переменной емкости.

    Между тем это — самая трудная для самостоятельного изготовления часть радиоприемника. Попытки в этом направлении большей частью бывают неудачны, и самодельные конденсаторы переменной емкости обладают различными недостатками, сильно сказывающимися в работе. Прежде всего изоляция часто бывает настолько плоха, что прием получается слабый или даже вовсе отсутствует. Причину неудачи обычно ищут в других приборах — в детекторе или антенне, пока наконец не обнаруживают короткого замыкания в конденсаторе.

    Для изготовления хорошего конденсатора переменной емкости необходимо и уменье и сноровка. Эти качества строитель приобретает путем долгой практики, которой большей частью недостает начинающему.

    Итак от вполне самостоятельного изготовления конденсатора переменной емкости лучше отказаться. Можно найти выход из этого положения, собрав вращающийся конденсатор из отдельных покупных частей. Сборка штампованных металлических пластин и эбонитовых частей с помощью винтов, гаек и шайб дает возможность строителю углубиться в конструкцию конденсатора. К тому же в этом есть и то преимущество, что собранный из покупных частей конденсатор, в зависимости от качества работы, не уступает покупному. Тщательно и терпеливо собранный конденсатор, у которого штампованные и прессованные части чисто выправлены и подработаны, может даже оказаться и дешевле и лучше обычного покупного конденсатора массовой выработки.

    Отдельные части для сборки конденсатора переменной емкости можно найти в радиомагазинах. При выборе нужно прежде всего обратить внимание на следующее.

    Чрезвычайно важен выбор обеих эбонитовых пластин. Они не должны быть тоньше 5 мм, так как тонкие пластины при сборке часто трескаются. Известное значение имеет и форма этих пластин, в особенности, когда по условиям места желательно сделать конденсатор возможно меньших размеров. На рис. 1 показаны две хорошие формы пластин.

    Рис. 1. Две формы эбонитовых пластин для вращающегося конденсатора.

    Размер металлических пластин, их число и взаимное расстояние между ними определяются желаемой емкостью конденсатора. Делать переменные конденсаторы емкостью более 1 000 см не имеет смысла, так как в противном случае невозможна точная настройка. Если необходима большая емкость, то лучше включить несколько маленьких конденсаторов параллельно.

    Лучшим материалом для пластин являются белая жесть и алюминий. Оба металла одинаково пригодны. Преимущество алюминия в том, что он легче. Впрочем вес конденсатора большого значения не имеет.

    Остальные части конденсатора — шпинделя с винтовой нарезкой, ряд медных шайб, несколько гаек, указатель, шкала и эбонитовая ручка — составляют полный набор для постройки, приобретаемый на стороне.

    Рис. 2. Один из трех шпинделей, скрепляющих систему неподвижных пластин.

    При сборке конденсатора прежде всего в эбонитовую пластинку ввинчиваются и закрепляются три шпинделя. На них навертываются рядом по две гайки, на расстоянии 1—2 сантиметров от эбонитовой пластинки (рис. 2). Очень важно при этом, чтобы эти гайки были все на одной высоте, так как пластинки, которые будут на них опираться, должны лежать совершенно ровно и горизонтально. Между отдельными металлическими пластинками неподвижной части конденсатора вставляются медные шайбы толщиною около 4 мм так, чтобы между пластинами оставался воздушный зазор той же толщины (рис. 3).

    Рис. 3. Неподвижная система пластин конденсатора.

    Подобным же образом укрепляются пластины вращающейся части конденсатора на четырехгранном шпинделе (рис. 4). Между отдельными пластинами также прокладываются медные шайбы толщиною 4 мм. На обоих концах шпинделя навертываются по две гайки так, чтобы сверху и снизу оставались концы, которые впоследствии будут вращаться в эбонитовых пластинках (рис. 5).

    Рис. 4. Четырехгранный шпиндель для вращающейся части конденсатора вместе с гайками и шайбами.

    Последняя работа — соединение обеих частей в одно целое. Прежде всего следует внимательно следить за тем, чтобы вращающиеся пластины были как раз посредине между неподвижными и при вращении оси не приближались и, тем более, не касались их.

    Рис. 5. Вращающаяся часть конденсатора с навернутой на шпиндель ручкой.

    Достичь этого можно передвижением закрепляющих гаек на вращающейся и неподвижной частях. Нужно остерегаться погнуть или расшатать неподвижную часть, так как благодаря этому плавное изменение емкости становится невозможным.

    Рис. 6. Собранный вращающийся конденсатор переменной емкости.

    Подводящие проводники прикрепляются — один к вращающейся оси, другой к шпинделю неподвижной части (рис. 6).



    Как сделать электролитические конденсаторы в домашних условиях

    Самодельный электролитический конденсатор — это конденсатор, в котором диэлектрик очень, очень тонкий слой оксида алюминия (см. диаграмму справа). Фактически, даже если отрицательная пластина обозначена как серый металл. полоса, электролит является проводящим и действительно считается частью отрицательная пластина тоже.Поскольку диэлектрик очень тонкий, емкость относительно высокий, от 60 до 500 мкФ. По крайней мере, это высоко по сравнению с большинством самодельных конденсаторов, в которых используются только бумажные, пластиковые или стенки банки как диэлектрик, 600 пикофарад. Сравнение что более наглядно:

    • 500 мкФ = 0,0005 фарад для самодельного электролитического конденсатора
    • 600 пикофарад = 0,0000000006 фарад на нормальный самодельный конденсатор

    Обратите внимание, что они хороши для научных проектов и экспериментов, но не очень стабильно.Если дать им немного посидеть, диэлектрик слой деформируется и изменится при следующем использовании.


    60 мкФ простой электролитический конденсатор.
    Спиральный электролитический конденсатор емкостью 500 мкФ.

    Приготовление электролита

    Для приготовления электролита вам понадобятся (см. Также фото ниже):

    • сода пищевая или бура,
    • вода дистиллированная,
    • емкость для смешивания (e.грамм. стакан),
    • приспособление для перемешивания (например, ложка).

    Пищевую соду можно найти в разделе выпечки любого продуктовый / продуктовый магазин. Буру можно найти в разделе прачечных. продуктовых магазинов по крайней мере в Северной Америке. Вода должна быть дистиллированной. вода. Я не пробовал водопроводную воду, но знаю человека, который пробовал и не пробовал добиться успеха. Когда он перешел на дистиллированную воду, все заработало.

    Чтобы смешать электролит, наполните емкость дистиллированной водой.Поставить как столько, сколько вы думаете, вам понадобится для конденсатора, больше, если это поможет сделать это. Положите одну чайную ложку пищевой соды или буры. в воду. Перемешивайте, пока он не растворится, т.е. вы увидите только воду. Повторение несколько раз, пока он не перестанет растворяться. Даже это может быть больше, чем есть необходимо. Я кладу примерно 3 или 4 чайных ложки примерно на 1 стакан / 250 мл воды.

    Ингредиенты для приготовления электролита.

    Простые тарелки в таре.

    Листы спирально-катаные в таре.

    Подготовка пластин

    Я сделал два разных электролитических конденсатора. Первый был простой один просто чтобы проверить, работает ли он, а второй был спиралевидным один с большей емкостью.

    Тарелки простые в таре

    Тот, что на первом фото справа, самый простой и состоит из всего двух алюминиевых пластин в стакане, заполненном электролитом. Его емкость составляет около 60 мкФ. Я использовал и кухонную алюминиевую фольгу, и алюминиевую фольгу из банки с содовой. и оба работали нормально. Емкость может быть сделана из чего угодно.

    Обратите внимание, что я разрезал алюминий так, чтобы деталь выступала из электролит для электрического контакта. Я также пометил один положительный и один отрицательный, поскольку электролитические конденсаторы поляризованы, что означает, что они всегда должны быть подключены одинаково.

    Важно, чтобы на алюминии для начала ничего не было. Для фольги все, что вы можете сделать, это взять его прямо с рулона, разрезать и положить в контейнер с минимальным обращением. За алюминиевую банку с газировкой вы необходимо отшлифовать всю краску, а также отшлифовать другую сторону, так как она также имеет покрытие на нем. Затем тщательно очистите его мылом для посуды и горячей водой, а затем тщательно промойте (я промыла его водой из-под крана).

    Спиральные пластины электролитического конденсатора

    Тот, что на втором фото справа, сделан из длинных полосок алюминий для пластин, скрученных в спираль, чтобы он не занимает так много места на столе. Емкость около 500 микрофарад.

    На схеме ниже показано, как расположены слои.

    Вид спиральных слоев сверху / изнутри

    Бумажное полотенце используется для сохранения положительного и отрицательного алюминия. пластины из фольги разделяются, но пропускают электричество это, так как он пропитан электролитом. Помните, что оксид алюминия изоляционный диэлектрик; все остальное — дирижер.

    Ниже представлены фото строительства. Первым шагом было разрезать два длинных Г-образные кусочки алюминиевой фольги. На первом фото показаны эти два кусочки выкладываем поверх целого листа алюминиевой фольги. Уведомление концы L, называемые на фото выступами.

    Нарезанные Г-образные детали.

    Далее, как вы можете видеть на 1-м фото ниже, лист бумажного полотенца был уложен на лист алюминиевой фольги и На него заливали электролит так, чтобы он пропитался электролитом. Затем один из L-образных кусочков алюминиевой фольги был уложен на один сторона смоченного бумажного полотенца.

    На 2-м и 3-м фото вы можете увидеть, как я сложил другую сторону смоченное бумажное полотенце на кусок алюминиевой фольги.

    Фольга на пропитанном бумажном полотенце.
    Складывание бумажного полотенца.
    А теперь в сложенном виде.

    На первом фото ниже вы можете увидеть еще один лист бумажного полотенца. затем положил сверху, а затем другую алюминиевую деталь во втором Фото. На третьем фото показано, как затем складывали бумажное полотенце. алюминиевые детали, а также пропитанные электролитом.

    Еще одно бумажное полотенце.
    Другой кусок фольги.
    Сложенное и пропитывающееся бумажное полотенце.

    Наконец, как показано ниже, все это было свернуто и закреплено стяжными ремнями. Затем его поместили в контейнер и налили электролит, чтобы восполнить для всего, что может испариться. Выполнено!

    Прокат.
    Ремешки для галстуков.
    В емкости с большим количеством электролита.

    Формирование слоя оксида алюминия

    Последний этап называется «формованием», и на нем слой оксида алюминия формируется на положительной пластине. Он состоит из подключения конденсатора к источнику питания и приложив напряжение выше, чем напряжение, при котором вы будете использовать этот конденсатор. Поскольку это электролитический конденсатор, он поляризован. Одна тарелка всегда положительная, а другая всегда отрицательный. Полярность, которую вы использовали во время формования, — это полярность вы будете использовать, когда конденсатор включен в цепь.

    На фотографиях ниже я использую адаптер постоянного тока на 9 В для формирования. Измеритель находится на шкале ампер. Когда начинается формирование, текущий высокий, но сразу же начинает падать. Сначала текущий быстро падает, но постепенно замедляется.Когда ток упал довольно низкий и больше не сильно меняется, остановите формирование. Ваш конденсатор готов.

    Образование оксида на простом конденсаторе.
    Образование оксида на спиральном конденсаторе.

    Демонстрации

    А вот несколько демонстрационных фотографий их использования.

    Простой конденсатор в цепи, заставляющей мигать лампочки.
    Спиральный конденсатор сбрасывает заряд через лампочку.

    Видео — Как сделать электролитические конденсаторы

    Пошаговое видео о том, как сделать простой электролитический конденсатор, вместе с демонстрацией его в схеме, которая делает свет мигает и гаснет.

    Видео — Как сделать электролитический конденсатор высокой емкости

    Пошаговое видео о том, как сделать спиральный электролитический конденсатор, а также несколько демонстраций его зарядки, а затем разряжая его через различные нагрузки.

    Самодельный конденсатор

    19nF / 10KV — PocketMagic

    После моих различных экспериментов с высоким напряжением, необходимость в высоковольтных компонентах стала очевидной.К сожалению, это одни из самых дорогих запчастей.

    Итак, я решил попробовать построить некоторые из них сам — в данном случае конденсатор высокого напряжения.
    При использовании пластиковой фольги (из различных пакетов для покупок) и алюминиевой фольги требовалось только терпение: вырезать все ножницами и соединить части с помощью ленты.

    Я использовал два куска пластиковой пленки размером 30 см на 40 см, разрезанных на 3 равные продольные части (10 см на 40 см). Некоторые полоски из алюминиевой фольги меньшего размера (во избежание выхода дуги), скажем, 7 см x 37 см.

    Две пластиковые фольги использовались как одна фольга для бегущей строки и служили диэлектриком. Проведя несколько первоначальных измерений (что необходимо сделать!), Они показали, что они могут выдерживать напряжение 10 кВ без проколов.

    Итак, один слой диэлектрика, один из алюминиевой фольги, другой из диэлектрика и так далее, все вместе в этой топологии:

    ======= (диэлектрик)
    ——- (A)
    ======= (диэлектрик)
    ——- (B)
    ======= (диэлектрик)
    —— — (A)
    ======= (диэлектрик)
    ——- (B)
    ======= (диэлектрик)
    ——- (A)
    ======= (диэлектрик )
    ——- (B)
    ======= (диэлектрик)

    Три А соединены вместе с помощью хорошо изолированного провода, как и Б.Обычно в конце вам нужно подключить один провод конденсатора к А, а другой к В. Я использовал красный — провода высокого напряжения.

    Затем сверните все вместе, чтобы свести к минимуму используемое пространство, и постарайтесь сжать их как можно лучше, так как крошечные воздушные пространства могут повлиять на емкость. Даже в этом случае мой самодельный конденсатор имел переменную емкость в зависимости от приложенного к нему давления.

    Подробности смотрите в этом видео:

    Cheers,
    Radu Motisan

    Как сделать высоковольтные конденсаторы

    Как сделать высоковольтные конденсаторы своими руками.Я начну с демонстрации нескольких различных высоковольтных конденсаторов, которые я сделал за эти годы, а затем объясню, как более плотное электрическое поле вызывает пробой диэлектрика / изолятора конденсатора. Затем я показываю, что означает номинальное напряжение на промышленных конденсаторах. Далее я покажу, как найти напряжение пробоя, также известное как диэлектрическая прочность, в Интернете и использовать его в расчетах толщины диэлектрика. Затем следует проверка напряжения пробоя самодельным высоковольтным источником питания, аналоговым вольтметром и амперметром.Затем я покажу, как форма пластин конденсатора влияет на напряжение пробоя, а также влияние тонких пластин на ионизирующий воздух. Это приводит к использованию коронирующего порошка, смолы или воска для изоляции пластин конденсатора. В последних демонстрациях напряжения пробоя я показываю использование токоограничивающих резисторов и, наконец, как проводятся стандартные испытания напряжения пробоя.

    Также посмотрите видео «Как сделать конденсаторы — самодельные низковольтные конденсаторы / самодельные конденсаторы»,
    http://youtu.be/GveI9gXIsHw

    Чтобы сделать конденсаторы с большей емкостью примерно 62 мкФ, см. мое видео «Как сделать электролитический конденсатор» здесь:
    http: // youtu.be / ml2TdQ2_2mk

    А для еще большей емкости, 580 мкФ, см. мое видео «Как сделать электролитический конденсатор высокой емкости» здесь:
    http://youtu.be/lmVVdV8wuB0

    Веб-страница с подробностями о том, как я делаю высоковольтные соединители,
    http://rimstar.org/equip/hvwiring.htm

    Подробная информация о том, как я сделал самодельный блок питания высокого напряжения до 30 кВ, находится здесь:
    http://rimstar.org/equip/30kv_pwr_supply.htm

    Вот ссылка на Super Corona Dope, который я использую в этом видео:
    http: // www.mgchemicals.com/products/protective-coatings/insulating/super-corona-dope-4226/

    Другие источники высокого напряжения …

    Информацию о машине Wimshurst см .:
    http://youtu.be/puC6-UaT9Fk (как сделать)
    http://rimstar.org/equip/wimshurst_27cm.htm (коммерческий)

    Для генератора Ван де Граафа:
    http://youtu.be/fsT69XnjxgU (как его сделать)
    http://rimstar.org/equip/build_make_van_de_graaff.htm (подробнее, как сделать)

    Для большой мощности высоковольтной до 75 кВ:
    http: // rimstar.org / equip / hvg10.htm

    Трехмерная анимация конденсатора, сделанная с помощью Blender 2.63.

    Чтобы подписаться на меня в Twitter:
    https://twitter.com/#!/RimStarz

    http://rimstar.org

    Создайте этот простой «электронный электроскоп», электрометр на полевых транзисторах

    СОВЕТЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

    Предупреждение: не подключайте аккумулятор, пока не убедитесь, что подключили все в точности правильно. Можно сжечь полевой транзистор или светодиод если они подключены неправильно.Не допускайте ударов проводов транзистора вместе даже ненадолго, иначе светодиод мигнет и погаснет.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Никогда не подключайте светодиоды напрямую к 9-вольтовой батарее, это будет перегоревший светодиод. Без транзистора для ограничения тока голый светодиод требуется резистор на 1000 Ом, подключенный последовательно при подключении к аккумулятор на 9 вольт.

    Предупреждение: Не прикасайтесь к проводу затвора полевого транзистора. Любые маленькие искры прыжок с пальца на провод затвора может повредить транзистор внутренне.

    БЫСТРЫЕ ИНСТРУКЦИИ:
    Используйте три зажима. Согните Провод затвора полевого транзистора направлен вверх (см. Небольшую диаграмму выше, чтобы увидеть, какой свинец — это Врата, или проверьте схему на картоне Радиохижины FET.) Gate действует как антенна, поэтому оставьте его неподключенным. Используйте один зажим для подключения среднего вывода транзистора к красному положительному проводу для зажима батареи 9 В. Подключите оставшийся вывод транзистора к положительный вывод светодиода (более длинный провод светодиода обычно является положительным один.) Подсоедините оставшийся провод светодиода (отрицательный) к черному отрицательный вывод для зажима батареи 9 В. Дважды проверьте все соединения, затем аккуратно подсоедините батарею 9V к зажиму батареи. Светодиод должен загораться. Если светодиод не горит, попробуйте зажечь его, помахав электрифицированная пластиковая ручка или линейка возле провода ворот (наэлектризовать пластик втирая его в волосы.)

    Резистор на 1 мегапиксель помогает защитить полевой транзистор от любых повреждений. случайные искры к его воротам приводят.Схема будет работать нормально без этого резистора. Только не надо намеренно «взламывать» ворота. провод с наэлектризованным предметом или пальцем.

    Чтобы проверить схему, наэлектризуйте волосы ручкой или расческой, а затем помашите им. рядом с маленьким «антенным» проводом. Светодиод должен погаснуть. Когда ты уберите наэлектризованную ручку или расческу, светодиод должен снова загореться.

    ЕСЛИ ЭТО НЕ РАБОТАЕТ, возможно, влажность слишком высока. Или ваш светодиод может быть подключен наоборот, или транзистор подключен неправильно, или, может быть, ваш транзистор перегорел.Убедитесь, что транзистор подключен похож на небольшой рисунок выше. Также, если полярность светодиода перевернут, светодиод не загорится. Попробуйте изменить подключения к светодиоду, чтобы изменить их порядок, затем подключите аккумулятор и снова проверьте схему. Если вы подозреваете, что влажность очень высокая, проверьте это, потерев по руке воздушный шар или пластиковый предмет. Если баллон не притягивает волосы на руках, слишком высокая влажность.


    ЭКСПЕРИМЕНТЫ:

    1.SENSE E-FIELDS

    Подключите схему к батарее, и светодиод загорится. Расчешите свой волосы, затем поднесите расческу к проводу затвора полевого транзистора (FET). Светодиод погаснет. Это указывает на то, что в расческе имеется избыток отрицательный электрический заряд, и полевой транзистор реагирует на электростатическое поле окружающие гребень. Он действует как выключатель и выключается. Снимите гребешок и светодиод снова загорится. Пошевелите расческой и вы увидите, насколько велик расстояние, которое цепь все еще обнаруживает.Удивительно, как далеко электронное поле распространяется вокруг наэлектризованного объекта. (Но тогда электронные поля должны расширяться до бесконечность, нет?)

    В зимний день с очень низкой влажностью контур сработает. на гораздо большем расстоянии. Это происходит потому, что при низкой влажности расчесывание волос приводит к более сильному разделению электрический заряд на поверхности расчески. Учтите, что металлическая расческа не Работа, поскольку любой разделенный электрический заряд немедленно ослабевает, распространяясь на твоя рука и по всему телу.Пластиковая или жесткая резиновая расческа подойдет. потому что резина является изолятором, и несбалансированные заряды не могут вытекать расческа.

    Попробуйте просто НАДНЯТЬСЯ пластиковой ручкой к волосам. FET обнаружит даже этот крошечный отрицательный чистый заряд на ручке. Датчик обычно не указывает на то, что появляется на ваших волосах, так как волосы становятся проводящими благодаря влажности, а положительный чистый заряд утечки в вашу голову. Полярность электрического заряда на поверхности расческа или пластиковая ручка отрицательная.Правило для этого полевого транзистора: отрицательное электрическое заряд поворачивается выключатель (и светодиод) выключены.

    2. ЧУВСТВО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

    Этот датчик FET не является идеальным образовательным устройством, потому что он реагирует иначе положительный, чем отрицательный. Создайте положительный чистый заряд прикрепив небольшой пучок волос или шерсти к концу пластикового предмета (ручка или линейка), затем потрите волосы о другой пластиковый предмет. (Если мы электризовать некоторые волосы, мы можем избежать потерь утечки, не касаясь их пальцами или другим заземленным предметом.) Принесите положительно-наэлектризованные волосы возле полевого транзистора. Обратите внимание, что светодиод становится ярче, но когда волосы при удалении светодиод погаснет и останется прежним. Принесите волосы поближе снова, и снова загорится светодиод. Правила для этого FET:

    • отрицательные объекты отключают светодиод, он загорается снова при удалении.
    • положительные объекты делают светодиод ярким, а при удалении — темным.
    Снова включить светодиод, одновременно коснувшись пальцами провода «Ворота». и в какую-то другую часть схемы.Или прикоснитесь пластиковой ручкой к волосы, затем помашите ими возле датчика, и светодиод загорится. Помнить этот трюк при проведении других демонстраций. (Примечание: профессиональный электрометры не страдают от этого эффекта «перезагрузки», но профессиональные электрометры стоят как минимум несколько сотен долларов!)

    MPF-102 представляет собой транзистор с N-каналом и отключается, когда подвижные отрицательные электроны в корпусе транзистора выталкиваются из кремний, превратив его в изолятор. Вы также можете купить «П-канал» транзисторы, работающие в обратном направлении: их кремний полон подвижных положительные заряды, называемые «дырами», и они отключаются положительным заряд на воротах.Попробуйте купить несколько транзисторов 2N5460 от обычных поставщики ( Jameco, Mouser, Digikey )

    3. СОХРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

    Закрепите пучок волос на пластиковом стержне и убедитесь, что он полностью разряжается и не влияет на полевой транзистор. Возьмите второй пластиковый стержень (или пластиковая ручка!) и убедитесь, что она полностью нейтральна. (Ласкайте если нет, то держите ручку целиком слегка влажными руками). и коснитесь пучком волос кончика ручки, разделите их, затем удерживайте их до датчика по одному.Вы обнаружите, что конец пластиковая ручка теперь отрицательна и на мгновение выключает светодиод. Волосы пучок положительный и включает светодиод, а затем гаснет.

    Контакт между волосами и пластиком вызвало некоторое ассиметричное разделение равных положительных и отрицательных «электричество» внутри них. Когда они расстались, некоторые отрицательные электрические заряды остался с пластиком, оставив на нем больше минусов, чем положительных (чистый отрицательный заряд.) В то же время в волосах осталось меньше отрицательные, чем положительные, для чистого положительного заряда.Атомы разорвались «ионизировались», и пары электронов и протонов были разделены и разделены на огромные расстояния. Примечание: «статическое электричество» не вызвано трение, вызванное контактом разнородных материалов, последующим по разделению. Можно сказать, что это вызвано «шелушением».

    4. ПИЛИНГ ВЫЗЫВАЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ

    Эффект «отслаивания» можно продемонстрировать с помощью рулона пластикового клея. лента. Снимите с рулона несколько дюймов ленты и поднесите ее к цепь. Светодиод покажет, что лента сильно наэлектризована.Сейчас же используйте датчик для проверки диспенсера ленты. Вы обнаружите, что Рулон ленты имеет противоположную полярность по сравнению с полосой ленты. Этот показывает, что «статическая» электрификация не требует трения, она требуется только тесный контакт на большой площади между разнородными материалами.

    Материя состоит из положительного и отрицательного электрического заряда, и отслаивание ленты может разделить электрические заряды, которые уже были в материи. Так как пластиковая основа ленты — это другой материал, чем клей, когда они соприкасаются друг с другом, происходит асимметричная связь и обмен электронами.Это приводит к отделению противоположного заряда, когда мы отслаиваем ленту от ее рулон. Также попробуйте взять две полоски изоленты, приклеить их задом наперед (сложить маленькие вкладки, чтобы их можно было снова разделить), промокните их влажным руками, чтобы разрядить их, а затем отделите их. Держите каждую возле датчика. Одна полоса указывает на строго положительное значение, другая — на столь же отрицательное. В полоски будут притягивать друг друга. Попробуйте другие демонстрации от Sticky Электростатика с использованием детектора заряда для определения полярности различных части ленты.

    [ПРИМЕЧАНИЕ: люди обнаружили, что клейкая лента «Скотч» тоже не работает. для вышеуказанного действия. Он содержит некоторые химические вещества, которые предотвращают электрификация. Вместо этого используйте ленту другой, недорогой марки.]

    5. ПЕРЕКАЧКА ЭЛЕКТРОНОВ, «ГОЛОСОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ»

    Если вы построите крошечную компактную версию схемы на полевом транзисторе (припаяйте ее к разорван разъем аккумулятора) можно попробовать следующий трюк. Держи цепь в руке, убедитесь, что светодиод горит, встаньте на коврик, затем прыгайте вверх и вниз.Светодиод будет мигать. Прогуляйтесь, и то же самое вещь бывает. Когда подошва обуви соприкасается с ковром, а затем отслаивается вдали от него все ваше тело становится электрифицированным. Это делает датчик реагировать. И во время прыжка, если вы снова положите обувь на противоположно наэлектризованные следы, вы отменяете чистый электрический заряд, и датчик показывает другой полярность изменение. Потрите обувь, топайте и опускайтесь, прыгайте, и датчик будет дико мигать. Продемонстрируйте зрителям, что датчик не реагирует, когда вы встряхиваете его вверх и вниз, но он реагирует, когда вы прыгаете.В сухой день вы можете управлять датчиком малейшим движением: потертости один ботинок, затем поднимите носок, чтобы включить и выключить датчик. Скажите «на», «выключено» при движении пальца ноги, и у вас есть волшебный трюк с «голосовым управлением». Пусть какой-нибудь бедняга осмотрит датчик, накричит на него и т. Д. Это только ответь на твой голос! (ухмылка!)

    6. ИЗМЕНИТЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

    Схема усиливает крошечные напряжения, и мы можем изменить его «усиление». Возьмите небольшой конденсатор емкостью менее 100 пикофарад. Любое значение Сделаю.Подключите это между выводом затвора полевого транзистора и одним другим выводом полевого транзистора (не имеет значения какой именно.) Это значительно снижает чувствительность устройства. В ситуациях, когда датчик слишком чувствительный, это может иметь большое значение. Конденсаторы емкостью более 100 пФ можно использовать, но они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО стирают чувствительность. Большой значение, тем меньше чувствительность. Конденсатор делает это, потому что он образует часть схемы, называемая «емкостным делителем напряжения», своего рода регулировка громкости для невидимых полей напряжения.

    Затем сделайте схему БОЛЕЕ чувствительной. Возьмите провод с зажимом типа «крокодил» и подсоедините его к выводу затвора полевого транзистора. Пусть это висеть, ничего не касаясь. Вы обнаружите, что это значительно увеличил чувствительность вашей схемы полевого транзистора. Это достигается за счет увеличения емкость между затвором полевого транзистора и источником сигнала напряжения. На сухой день это будет реагируют на расчесывание волос с расстояния 20 футов. Если олдскульный телевизор в эрт-стиле экран доступен, датчик будет вести себя странно (особенно когда люди проходят между экраном и датчик.) Кабель с зажимом действует как дополнительная антенна, и чем длиннее он , тем более чувствительной становится схема на полевом транзисторе.

    7. ИСКАЖЕНИЯ ПОЛЯ

    Электризуйте пластиковый предмет, поместите его на изолирующую опору, поместите Датчик полевого транзистора рядом с ним, затем убедитесь, что светодиод включен. Если вы сейчас машете рукой рядом с объектом или датчиком, светодиод среагирует. Твоя рука вызывает искажение и изменение электронного поля вокруг объекта. Даже не смотря на ваша рука не наэлектризована, реагирует полевой транзистор. Вы создали своего рода Система «DC Radar», которая посылает сигнал, а затем реагирует, когда рядом объекты «отражают» сигнал.Некоторые типы промышленных датчиков (датчики приближения или емкостные датчики) используют этот эффект. Какой-то грабитель будильники тоже.

    8. VANDEGRAAFF SENSING

    Посмотрите, на каком расстоянии ваш электрометр на полевом транзисторе может определять электрическое поле от операционный настольный электростатический генератор VandeGraaff. Вдруг разрядите генератор с помощью заземленного сферического электрода и посмотрите дальний полевой транзистор отвечает. Вы действительно излучаете радиоволны с почти нулевая частота, когда вы это делаете. FET на самом деле не реагировать мгновенно, есть задержка скорости света (около одной наносекунды на фут расстояния.) Требуется некоторое время, чтобы волна исчезновения электронное поле для доступа к датчику. Радиоволны просто распространяют изменения в электрических полях, поэтому ваша машина VDG и датчик FET представляют собой простой радиопередатчик и приемник.

    9. КОНДЕНСАТОРЫ ДОМАШНИЕ

    Цепь полевого транзистора настолько чувствительна, что обнаруживает энергию, запасенную в миниатюрный самодельный конденсатор. Сделайте простой конденсатор из алюминиевой фольги, пенополистирол (из кофейной чашки) и провода. Храните энергию в конденсаторе ненадолго подключив его к батарее 9 В.Теперь прикоснитесь к одному проводу конденсатора отрицательный полюс батареи цепи полевого транзистора и коснитесь другого провод конденсатора к клемме затвора (не прикасайтесь к проводам пальцами, это разрядит конденсатор.) Светодиод будет указывать на накопленная энергия. Используйте батарею 9 В, чтобы поменять полярность конденсатор, затем проверьте его снова с помощью полевого транзистора и обратите внимание, что полярность действительно наоборот. Примечание: не используйте бумагу для диэлектрика конденсатора, бумага становится слабопроводящей при повышении влажности, и ваши энергия таинственным образом исчезнет, ​​потому что бумага предлагает путь утечки, поэтому разделенные электрические заряды могут рекомбинировать.Другое примечание: это эксперимент демонстрирует, что «статическое электричество» и схемы батарей одинаковы. Полевой транзистор обнаруживает разность потенциалов, создаваемую батареей 9 В, просто поскольку он обнаруживает гораздо большие потенциалы в пространстве вокруг электрифицированного объекты. Не будет ошибкой сказать, что «статическое электричество» просто «напряжение». Повседневные схемы управляются «статическим электричество », произведенное их низковольтными источниками питания.

    10. ДИПОЛЬНАЯ АНТЕННА

    После того, как вы некоторое время воспользуетесь этим устройством на полевых транзисторах, вы поймете, что в нем только один антенный терминал.Однако, как и все вольтметры, на самом деле имеет два. Остальная часть схемы действует как другой терминал. Чтобы продемонстрировать это, построить миниатюрную версию схемы детектора на верх батареи 9 В. Если держать батарею как обычно, Gate делает действуют как антенна, а отрицательные объекты заставляют светодиод гаснуть. Сейчас же осторожно возьмитесь за провод затвора между пальцами и поднимите все устройство в воздух. Не прикасайтесь к аккумулятору. Если вы сейчас отрицательно электрифицированный объект рядом с аккумулятором, светодиод станет ярче вместо диммер.Обратная полярность работы. Если вы положите все устройство на изолирующую поверхность и подойти к нему с электрифицированным объекты, вы обнаружите, что провод затвора полевого транзистора отвечает одной полярности, в то время как батарея и остальная часть схемы отвечают другим. Пытаться Подключите провод затвора к заземлению, затем приостановите остальную цепь с изолирующей ручкой. Если вы держите предметы, имеющие различные полярности, вы обнаружите, что полярность работы противоположна полярности проволока для ворот.

    11. «Извините меня, пока я чувствую небо»

    По всей земле грозы переносят отрицательный электрический ток. плата вниз и положительный заряд вверх. В результате земля электрифицирован везде отрицательно, а небо положительно. (Фактически, это проводящая ионосфера, которая положительна.) Датчик FET может обнаружить это. Выносите его на улицу, подальше от деревьев или зданий. Погоди высоко в воздухе, затем опустите его на землю, наблюдая за светодиодами.(Возможно, попросите сделать это высокого взрослого.) Светодиод станет темнее, когда устройство опускается и становится ярче, когда оно поднимается. Земля это отрицательный! Может быть, повесить зажимную антенну на провод датчика для улучшения чувствительность. (Эта полярность меняется, когда прямо идет гроза. над головой, но я бы не советовал выделяться на открытом воздухе, когда есть вероятность удара молнии!)

    12. НАПРЯЖЕНИЕ АККУМУЛЯТОРА (ОПАСНО!)

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! ПРИСУТСТВИЕ ОПАСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
    Только для учителей естественных наук и опытных экспериментаторов.Напряжение выше 60 В может привести к поражению электрическим током! Если вы не умеете безопасно работать с опасным высоким напряжением, тогда не выполняйте этого эксперимент.
    ВНИМАНИЕ! ПРИСУТСТВИЕ ОПАСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

    Возьмите десять батареек на 9 В. (Старые батареи в порядке, если они еще выходят 8 В или более.) Сформируйте их в цепочку, например: поместите пять батареек рядом на столе, чтобы все разъемы были выровнены одинаково. Затем соедините их вместе, вставив остальные пять батарей в перевернутом виде. в первые батареи.Это создает связанный блок батарей. Это батарея на девяносто вольт. Теперь помашите антенной полевого транзистора цепь вокруг этой аккумуляторной цепи. НЕ ДОПУСКАЙТЕ АНТЕННУ КАСАТЬСЯ НИКАКОЙ ИЗ БАТАРЕИ ИЛИ ИХ РАЗЪЕМЫ! Вы обнаружите, что отрицательный конец цепь батареи погаснет светодиод.

    Смотрите, что происходит? Батареи могут создавать эффект «статического электричества». Но это бывает только при высоком напряжении. Напряжение одной батареи 9В не влияет на датчик полевого транзистора, потому что электрическое поле батареи 9 В является немного слабоват.Но батарея на 90 В создает электронное поле в десять раз сильнее!

    13. НЕПРОВЕРЕННЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

    Вот несколько вещей, которые стоит попробовать. Я их не тестировал, не знаю знать, насколько хорошо они работают. Будь первым!

    Электрифицировать большой пластиковый предмет, пока его никто не видит, затем попросите группу люди с детекторами заряда на основе полевых транзисторов пытаются найти, какой объект в комната имеет несбалансированный электрический заряд.

    Пусть все построят электрометры на полевых транзисторах.Выровняйте их все в ряд, электризуйте пластмассовый предмет, а затем проведите им вперед и назад. Вы будете уметь «видеть» электростатическое поле, окружающее объект. Держать ваша рука возле ряда детекторов, стоя на коврике. Подпрыгните и вниз и посмотрим, что произойдет.

    С помощью куска ткани создайте небольшое электрическое пятно на пластиковой книге. покрытие. Используйте устройство FET, чтобы найти место. Нарисуйте наэлектризованную форму используя ткань как кисть, затем посмотрите, сможете ли вы использовать датчик для выяснить, что это за форма.

    Постройте ряд полевых транзисторов и светодиодов на деревянной палочке. Подключите их все к одна батарея. Поместите отрицательно наэлектризованный предмет на стол в тусклом освещенную комнату, затем быстро проведите полевым транзистором мимо объекта. Вернись и вперед очень быстро, и вы должны увидеть ряд красных линий, вызванных движущиеся светодиоды. Посередине красных линий будет черное пятно вызвано электростатическим полем, окружающим отрицательный объект! Повторение этот тест, но на этот раз используйте кусок ткани, чтобы написать букву «А» на пластиковая обложка книги в невидимке, отрицательный заряд.Вы видите «А» когда ты водишь палкой вперед и назад? Установите ряд светодиодов на вроде моторизованного пропеллера, и у вас будет автоматический «детектор заряда» диск «.

    ОТКУДА ЭТО ПРИШЛО ОТ

    Схема представляет собой электронную версию электроскопа. Электроскопы — это простые научные инструменты для измерения высокого напряжения. Электроскопы использовались сотни лет.

    Эта схема детектора заряда полевого транзистора основана на гораздо более ранней схеме, названной «Электронный электрометр» выполнен на вакуумной лампе.В детстве я нашел схема в старой книге в мягкой обложке о проектах радиолюбителей от Pop. Журнал электроники. Использовался 6J7 лампочка и лампочка NE2 и 100К резистор, подключенный к пластинчатому выводу. я потратил деньги на несколько недель, чтобы купить эту трубку (плюс 6,3 В трансформатор, плюс причудливый бакелитовый ящик.) Используется сетевое напряжение 120 В переменного тока. подключен к катоду и светодиоду (лампа тогда действует как выпрямитель). Трубка 6J7 имеет клемму на верхняя часть, которая соединяется с клеммой Grid трубки (скорее, «крышка решетки» чем более обычный пластинчатый колпачок.) Моя ‘антенна’ появилась из-под кофейной канистры через консервный нож, плюс пластиковая крышка банки для защиты острых металлический край. Когда отрицательно наэлектризованная пластиковая ручка была помахал рукой возле сетки, светящийся NE2 погаснет. Зимой дней чувствительность была довольно удивительной.

    Другие современные устройства также реагируют на близлежащие электрифицированные объекты. когда Полевые транзисторы сначала были проданы, я купил один и использовал омметр, чтобы измерить поперек источник / сток. Конечно, когда наэлектризованный объект махали возле неподключенный провод сетки, показания омметра сходили с ума.Кроме того, если у вас есть микросхему операционного усилителя на полевых транзисторах (TL072 и т. д.), и вы оставляете вход плавающим, или если у вас есть логические микросхемы CMOS с плавающими входами, они иногда вести себя как сумасшедший, когда вы машете им рукой. Если влажность не очень высоко, ваше тело обычно заряда постоянного тока достаточно, чтобы включить или выключить их.

    Я протестировал несколько распространенных полевых транзисторов, чтобы найти чувствительный, и обнаружил, что MPF102 был намного более чувствительным, чем оригинальная вакуумная лампа, которую я имел в качестве дитя. С помощью пары футов провода клеммы ворот я мог включать и выключать размахивая наэлектризованной пластиковой расческой взад и вперед с расстояния более десяти футов прочь.(С более длинными антеннами он начал улавливать гул 60 Гц и был перегружен.) Позже в Музее науки в Бостоне я спроектировал выставку, массив многих сотен таких вещей, каждая с маленьким стальным винтом в качестве антенна. См. «Аура Тестер ». Также см. Подробнее о схеме.

    КАК ЭТО РАБОТАЕТ

    Полное описание этого устройства требует вникания в физику его твердотельная электроника. Вместо этого вот краткое описание, основанное на жидкая аналогия электрического заряда.

    Металлы действуют как проводники НЕ потому, что через них может проходить заряд. Вместо этого они проводники, потому что они содержат заряд, который может двигаться. Думайте о металлической проволоке как о как шланг, который всегда наполнился водой. И помните, вакуум — это изолятор, даже если он не препятствует зарядам. Но вакуум не содержит зарядов, которые могут двигаться.

    «Море заряда» в металле не очень сжимаемо. Сжать (или удалить) даже крошечный его кусочек потребует огромного количества энергии.В металлах «электрическая жидкость» плотна, как вода, поскольку каждый атом вносит один электрон в «электронное море». Число атомов огромные, поэтому количество мобильных зарядов тоже огромно. Внутри металлов, , крайние электроны атомов не придерживаются отдельных атомов, а вместо этого вращаются по всему материалу. (Так, металлический предмет похож на резервуар «жидкого электричества», а металлический провод — как полная труба.) если мы могли бы удалить все подвижные электроны из металла, этот металл стать изолятором.К сожалению, удаление электронов даже из самая тонкая металлическая проволока требует электростатической силы в миллиарды Ньютонов, и вырабатывает миллиарды вольт разности потенциалов. («Газиллионы» означает какое-то огромное число с очень большим количеством нулей!). Металлы бывают высокая проводимость, и мы не можем легко это изменить.

    Вот здесь и появляется кремний. В то время как электронное вещество металла действует подобно плотной жидкости, в кремнии подвижные заряды действуют как разреженные и сжимаемый газ.В кремнии очень мало атомов вносят подвижный электрон к «морю заряда». На самом деле кремний не совсем вносят электроны вообще, а сверхчистый кремний является изолятором. Вместо этого только крошечные частицы примесных атомов в кремнии будут вносят подвижные электроны. Если мы поместим только крошечную, крошечную долю процент примесей в смеси кремния, то полученный материал подвижное электронное вещество становится намного более сжимаемым, чем «электрон море »в металле.Он действует почти как газ, а не как несжимаемый жидкость. Это снижает необходимое напряжение и силу (на миллиард раз!) уменьшая силу, необходимую для выталкивания подвижных зарядов кремния. Электронное море металла не очень сжимаемо. Электронный газ в кремнии очень сжимаем.

    И что? Что ж, если мы можем вытолкнуть «электронное море» из проводника, мы может превратить его в изолятор. Это все равно, что зажать шланг, так что жидкость не могла течь.Я бы хотел выключить выключатель, но почти для этого не требуется никакой работы. Просто примените электрический «толчок» в форма электростатического отталкивания, тогда кремний становится изолирующим, поэтому большие токи можно включать и выключать.

    Полевой транзистор представляет собой крошечную кремниевую пластину с ребра, подключенные к проводам «Источник» и «Слив», а также к проводу «Ворота» связано к металлической пластине, уложенной на поверхность кремниевой пластины. Когда ввод ворот электрифицирован отрицательный, он отталкивает электронный газ из кремния и преобразует его в изолятор.Кремниевая пластина действует как электрический выключатель, который выключен чистым вольтаж. Если представить силикон как резиновый шланг, наполненный воды, то заслонка прикладывает боковую силу, которая зажимает шланг закрыто. Размещение отрицательного сетевого заряда на проводе затвора вызывает «переключатель» выключится, а светодиод погаснет. Просто отрицательно Электрифицированный объект рядом с выводом Врат приложит силу к электронам в той маленькой проволоке ворот, которая проталкивает их в металлическую пластину, которая отталкивает электроны в кремнии, которые защемляют токопроводящий путь.

    Интересная часть: на выключение полевого транзистора действительно не требуется энергии. Оно делает возьмите электростатическую силу, но сила — это не энергия! Так что даже очень удаленный объект со слабым нетто-зарядом может повлиять на FET и контролировать гораздо большую энергию, направляемую на светодиод.

    Полевой транзистор на самом деле не выключается из-за отрицательного чистого заряда. Это чрезмерно упрощенное описание. Он действительно отключен РАЗНИЦОМ в чистый заряд между кремнием и металлической пластиной.Вы также можете электризовать металлическую пластину отрицательно или электризовать кремний положительно (который также электризует аккумулятор, светодиод и провода цепи.) Оба будут выключите полевой транзистор, выталкивая (или вытягивая) электроны из кремния. Снова подумайте о резиновом шланге: либо вы можете зажать его пальцами, или вы можете снизить давление всего водяного контура, и шланг сморщится «всасыванием» (собственно давлением воздуха)

    Для чего нужны полевые транзисторы? Что ж, большинство современных компьютеров построены почти полностью из полевых транзисторов.Мегабайты памяти формируются из маленьких решеток миллионов микроскопических полевых транзисторов, каждый с чистым зарядом хранится на его проводе ворот, обозначающем ноль или единицу. Чипы процессора состоят из логических переключателей с напряжением затвора в качестве входа и включения / выключения переключение как их выход. Другое: могут быть построены супер-полевые транзисторы, которые на самом деле содержат многие тысячи маленьких транзисторов FET, все подключенные параллельно. Эти VFET или HEXFET часто используются в качестве основных транзисторов. больших усилителей звука.Крошечное вибрирующее напряжение на их выводе затвора может направить много ампер зарядового потока на звуковой частоте через громкоговорители и несколько пластин FET размером с ноготь контролировать мощность звука для всего рок-концерта.

    Сделайте свои собственные высоковольтные конденсаторы

    Перейти к основному содержанию Вселенная Тесла: поиски разгадки загадки Николы Теслы

    Основная навигация

    • Никола Тесла Показать / скрыть подссылки
    • Около
    • Построить Показать / скрыть подссылки
    • Участвовать Показать / скрыть подссылки
    • Магазин Показать / скрыть подссылки
    • /
    • Присоединиться
    • Авторизоваться
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.