2 варианта Ионофона (К1156ЕУ2+ГУ-50)

Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 22.05.2014
Создано при помощи КотоРед.

    Итак, дело было вечером, делать было нечего... Решил снова немного поэксперементировать с ионофонами... Тем, что у меня вышло, сегодня я и хочу с Вами поделиться.

   Для начала я хочу предложить Вам схему двухтактного ионофона, выполненного на широко распространённом ШИМ-контроллере К1156ЕУ2 (иностранный аналог UC3825). Подробнее о данном контроллере, его составных частях и принципах работы можно прочитать тут, ну или тут .

    Как было сказано выше, основу схемы составляет специализированный ШИМ-контроллер DD1. На данном контроллере реализована система управления выходным каскадом данного ионофона. Рабочая частота микроконтроллера задается номиналами резистора R7 и конденсатора С4 и при заданных на схеме номиналах примерно составляет 330 кГц.

    Сигнал с выхода Вашего аудиоустройства, аналогично всем предыдущим конструкциям ( 1 , 2 ) поступает на трансформатор Tr1. Это всё тот же ТВК-110, включённый «наоборот». Его назначение так же аналогично предыдущим конструкциям. Со вторичной обмотки данного трансформатора, через конденсатор C2, аудиосигнал поступает на вход внутреннего усилителя рассогласования (вывод 2). Напряжение с выхода данного усилителя модулирует ШИМ-компаратор, изменяя скважность выходных импульсов в такт с подаваемым сигналом. Резисторы R1, R2, R3 задают начальный уровень скважности выходного сигнала. Таким образом мы получаем на выходах 11 и 14 контроллера ШИМ-модулированный сигнал.

    Промодулированный сигнал, через токоограничительные резисторы R8, R9 поступает на входы драйверов верхнего и нижнего плеч. Устройство драйверов, их назначение и принцип работы подробно описаны в предыдущей конструкции ионофона (Ионофон на UC3845BN), поэтому рассматривать подробно их не будем. Скажу только пару слов о рабочей частоте: рабочая частота каждого плеча схемы ровно в 2 раза меньше заданной резистором R7 и конденсатором С4. Это связано с тем что контроллер работает в двухтактном режиме, сигнал на выходах 11 и 14 появляется в противофазе, а расчетная частота получается сложением частот обоих плеч на выходном трансформаторе Tr4 т.к. оба плеча работают на одну и ту же нагрузку.

    Выходной двухтактный каскад ионофона реализован на транзисторах VT5, VT6. Нагрузкой выходного каскада служат первичные обмотки трансформатора Tr4. Со вторичной обмотки данного трансформатора и снимается выходное высокое напряжение.

    Диоды VD6, VD7, VD8, VD9 служат для защиты от бросков обратного напряжения при закрытии силовых ключей выходного каскада. Супрессорный диод VD1, аналогично предыдущим конструкциям, защищает схему управления от перенапряжения по питанию.

    Кроме того, в данном ионофоне реализован плавный запуск. Время запуска зависит от ёмкости конденсатора С5. Резистор R5 и конденсатор С3 осуществляют коррекцию усилителя ошибки.

Все использованные детали указаны на схеме.

    Трансформаторы Tr2, Tr3 мотаются на ферритовом Ш 6х6 марки 2000НМ. Первичные обмотки содержат 30 витков эмалированного провода диаметром 0,47 мм. Вторичные обмотки содержат 160 витков того же провода. Кроме того в середине сердечников следует сделать зазор 1 мм. Изготовлению данных трансформаторов нужно уделить особое внимания. Они должны изготавливаться по возможности одинаково. Чем точнее они изготовлены, тем лучше. Любые неточности приведут к рассогласованию плеч ионофона, и как следствие перегреву одного из плеч (Возможно с обычным выходом ключей из строя или эффектным взрывом).

    Трансформатор Tr4 – это наш любимый (А может и не очень :-)))) переделанный «строчник». Первичные обмотки I и II содержат по 30 витков провода МГШВ-0,25. Намотка ведётся сразу в 2 провода. Фазировка обмоток указана на схеме. Вторичная высоковольтная обмотка штатная.

    В качестве источника напряжения 160 В, как и в предыдущей конструкции, я использовал трансформатор ТС-180 от старого лампового телевизора с соединёнными последовательно 2 обмотками по 63 вольта, выпрямительный мост от компьютерного БП KBU6G (RS604) и конденсатор 470 мкФ 350 Вольт.

    На фото ниже показан собранный опытный образец данного ионофона (Как обычно, среди радиолюбительского срача и хаоса....).

     А тут горящая дуга без подачи модуляции

    Правильно собранный ионофон начинает работать сразу после включения. Настройка ионофона очень проста (хотя мне и пришлось повозиться с этим изрядно, сказывается недостаток опыта в конструировании ИИП....). Нужно лишь резистором R2 подстроить сигнал на выходе по наилучшему соотношению качество звука/мощность. На этом настройку можно считать законченной.

    Наладка ионофона, перед первым включением, так же проста. Для начала вращением движка резистора R2 добиваются появления сигнала на выходах 11, 14 микроконтроллера. Далее нужно проконтролировать, при отключённых драйверах, в контрольных точках А и В выходной сигнал. Он должен быть как на фото ниже.

    Если сигналы по форме сильно отличаются или на выходе получились разные по форме сигналы, то генератор работает неверно. Кроме того, при дальнейшем вращении движка резистора R2 должна изменяться скважность выходного сигнала.

Качество звучания данного ионофона можно повысить, поэкспериментировав с формой электродов и их материалом.

А вот так это выглядит в живую:

    Теперь перейдём ко второму сконструированному ионофону на радиолампе ГУ-50.

    Итак, основу данного ионофона составляет классический LC автогенератор с индуктивной обратной связью, выполненный на радиолампе ГУ-50 (Ла3). Частота данного генератора задаётся номиналами элементов C8 и L1 и при указанных на схеме номиналах составляет 1,9 мегагерца (хотя по рассчёту получается и больше, но по результатам измерений она оказалась именно 1.9 мегагерца. Видимо сказался материал оправки, кривая намотка, длинные болтающиеся провода и пр...). Резистор R7 и конденсатор C9 задают режим работы автогенератора по постоянному току. Через обмотку L2 осуществляется ПОС (положительная обратная связь) с необходимым коэффициентом обратной связи. Обмотка L3 – это выходная обмотка, с неё и снимается выходное высокое напряжение. Данная обмотка имеет автотрансформаторную связь с выходным контуром, чем осуществляется более полная передача ВЧ энергии на выход (Тут стоит поэкспериментировать, попробовать снимать напряжение просто между концами обмотки, один из концов заземлить, соеденить с анодом или сеткой... У меня наибольшая мощность получилась именно в таком включении).

    Питание генератора осуществляется со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 через утроитель напряжения.

    Рассмотрим работу самого ионофона поподробнее. При включении выключателя S1, напряжение поступает на силовой трансформатор Tr1. Его вторичные обмотки (III и IV) питают накалы ламп автогенератора (Ла3) и усилителя (Ла1 и Ла2). Причем накалы ламп усилителя питаются постоянным током, выпрямленным диодным мостом VDS1 и сглаженным конденсатором С7. Благодаря этому снижается уровень шумов усилителя (Переменного фона 50 и 100 Гц).

    Далее, при включении выключателя S2, напряжение со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 поступает через утроитель на анод лампы Ла3 автогенератора и одновременно, через диодный мост VDS2 и фильтр питания на аноды ламп УНЧ (Ла1 и Ла2). Для повышения рабочего напряжения, конденсаторы С1-С2, С3-С4, С5-С6 и диоды VD1-VD2, VD3-VD4, VD5-VD6 утроителя включены последовательно по 2 штуки. Резисторы R1-R6 служат для разряда конденсаторов при выключении питания. Их присутствие не является обязательным, но если их не установить, то высокое напряжение может сохраняться на выводах конденсаторов длительное время, что может стать причиной поражения электрическим током, травм и в худшем случае гибели... Поэтому лучше не подвергать себя излишней опасности и не рисковать... Таким образом, после подачи питания между электродами вторичной высоковольтной обмотки (L3) можно зажечь дугу.

    После этого остаётся только подать аудиосигнал на вход усилителя, где он усилившись, с нагрузочного резистора R10 поступит на 2 сетку лампы Ла3, осуществляя модуляцию автогенератора.

    Подачу напряжение выключателем S2 следует производить только через 1-3 минуты после подачи напряжения выключателем S1 на накалы ламп. То есть должен произойти надёжный прогрев ламп, особенно автогенератора, что продлит их срок службы.

    Настройка автогенератора ионофона очень проста. Если при подаче напряжения на анод лампы автогенератора, выключателем S2, на выходе нет высокого напряжения, то следует поменять концы обмотки L1 или L2 местами. Так же следует проверить в каком из двух положений катушки L3 (началом вверх или вниз) напряжение на выходе выше. У меня получилось началом вниз... На этом настройку можно считать оконченной. Правильно собранный и настроенный ионофон начинает работать сразу.

    Настало время сказать пару слов об УНЧ. Основу УНЧ составляет предварительный усилитель, выполненный на лампе 6Н8С по каскодной схеме (с активной нагрузкой) и оконечный усилитель на лампе 6П6С в триодном включении.

    Сигнал с выхода аудиоустройства поступает на вход смесителя, выполненного на трансформаторе Tr2. При подключении обмоток I и II главное соблюдать фазировку. Вместе нужно соединять или начала или концы обмоток и соединить с общим проводом. Только в этом случае мы получим на выходе суммарный сигнал каналов. В противном же случае, при нарушении фазировки на выходе будет разностный сигнал и никакой речи о звуке уже можно не вести. Кроме смешения каналов данный трансформатор выполняет роль предусилителя аудиосигнала.

    С выхода смесителя (обмотки III трансформатора Tr2) через разделительный конденсатор С18 сигнал поступает на вход регулятора громкости R15, а далее через конденсатор С20 на вход предварительного усилителя. С его выхода, через конденсатор С5 сигнал поступает на вход выходного каскада на лампе Ла2. Анодной нагрузкой данного каскада служит резистор R10, с которого и снимается модулирующее напряжение.

    Конденсатор С19 уменьшает уровень шумов, приведённых ко входу усилителя. Это связано с тем, что по переменному току аудиоустройство и усилитель включены с общим минусом, а по постоянному развязаны. Кроме того на общий минус заземлён сердечник трансформатора Tr2, что так же уменьшает уровень входных шумов.

    Резистор R9, конденсаторы С15, С16, С17 – это фильтр питания предварительного усилителя.

    Резистор R17 устанавливает ток покоя через лампу Ла1. При приведённом на схеме номинале он составляет приблизительно 8 мА. Резистор R14 устанавливает ток покоя через лампу Ла2 и при приведённом номинале примерно равен 40 мА. Резистор R12 устанавливает половину напряжения питания на катоде верхней половины лампы Ла1.

    Рассмотрим источник питания данного усилителя. Он выполнен по классической схеме и в особых пояснениях не нуждается. Со вторичной обмотки (II) силового трансформатора Tr1 напряжение питания выпрямляется диодным мостом VDS2 и фильтруется двухзвенным фильтром на элементах C10, С11, С12, С13, С14, R8 и Др1. С его выхода напряжение питания и поступает на аноды ламп усилителя. Вторична обмотка (IV) трансформатора Tr1 служит для питания накала ламп. Напряжение данной обмотки так же выпрямляется диодным мостом VDS1 и фильтруется конденсатором C7.

    Налаживание усилителя заключается в установках токов покоя ламп резисторами R17 и R14, а так же установке резистором R12 половины напряжения питания на катоде верхней половинки лампы. После этого налаживание усилителя можно считать законченным.

    Все применяемые детали указаны на схеме. В качестве трансформатора Tr2 использован переделанный трансформатор ТВК-110. Для его переделки снимаем вторичные обмотки, а оставляем лишь первичную. После этого мотаем обмотки I и II. Они содержат по 30 витков провода ПЭЛ диаметром 0.18-0.33 мм. Намотка ведётся сразу в 2 провода. После этого трансформатор пропитывается парафином и собирается штатно. Фазировка обмоток указана на схеме и описана выше. Трансформатор Tr1 - любой с номинальным напряжением первичной обмотки (I) 220 Вольт, напряжением вторичной обмотки (II) - 250 Вольт и током 0,5-1 Ампер, напряжением вторичных обмоток (III и IV) 6,2-6,5 Вольт и током 3 Ампера. Конденсатор С8 составляется из 4 конденсаторов КСО на напряжение 500 Вольт и ёмкостью 510 пФ. Для этого соединяются 2 конденсатора последовательно, а затем получившиеся секции параллельно. В итоге мы получаем конденсатор 510 пФ на напряжение 1000 Вольт. Аналогично изготавливается конденсатор С9, но соединяются конденсаторы КСО 1000 пФ 500 Вольт. Получим конденсатор на напряжение 1000 Вольт ёмкостью 1000 пФ.

    Контур L1 наматывается проводом ПЭЛ 1.5 на каркасе диаметром 30 мм и содержит 15 витков, а контур L2 тем же проводом, на той же оправке, но содержит 30 витков. Контура должны быть расположены не далее 2 см друг от друга. Контур L3 наматывается проводом ПЭЛ 0.12-0.24 на оправке диаметром 5 см и содержит 500 витков. После намотки контура L1, L2 следует пропитать нитрокраской или нитролаком, после его высыхания обмотать ниткой в 2-3 слоя, повторить пропитку, после этого контура покрываются 2 слоями полиэтиленовой изоленты и ещё раз красятся краской или нитролаком. Провода данных контуров выводятся внутри трубки-оправки.

    Конденсаторы утроителя, а так же фильтра УНЧ должны быть на напряжение не менее 350 В.

    В качестве выключателей S1, S2 подойдут любые тумблеры на рабочее напряжение не менее 400 вольт, и ток 3А, но лучше использовать АЗ (автоматы защиты, автоматический выключатель) на ток 4-6 Ампер.

    На фото ниже наглядно показана горящая дуга данного ионофона.

А вот так это выглядит в живую без подачи модуляции:

А теперь добавим немного звука:

В конце хотелось бы подвести небольшой итог о проделанной работе. Единственное что я не освещал, так это ионофон на CD4046BE. Честно говоря, была неудачная конструкция, вот и не освещал... А сводную таблицу переделывать стало лень (Коты они ведь такие :-))))

На этом на сегодня всё! С уважением, Андрей Савченко!

Файлы:
Схема ионофона на К1156ЕУ2 в формате SPlan
Схема ионофона на ГУ-50 в формате SPlan

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Ионофон на ГУ-50. Версия 2.0

Ионофон

Ионофон на UC3845BN

Ионофон по-современному

Ионофон с параллельным питанием

Вторая жизнь ионофона на NE555

Двухтактный ионофон. Первый опыт