Prosty układ do eksperymentów z impulsami wysokiego napięcia

r_201_08_1
Prosty układ do eksperymentów z impulsami wysokiego napięcia

Obwód jest przeznaczony do przeprowadzania nieszkodliwych eksperymentów z impulsami wysokiego napięcia i działa w podobny sposób jak zelektryfikowany generator ogrodzenia.
PRF (pulse repetition frequency – częstotliwość powtarzania impulsów) jest określona przez stałą czasową sieci R1-C3 w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego IC1a: przy określonych wartościach wynosi około 0,5Hz.
Stopień następujący po wzmacniaczu operacyjnym, IC1b, przekształca prostokątny sygnał w wąskie impulsy.
Różnicowanie sieci R2-C4 w połączeniu z progiem przełączania wejść przerzutnika Schmitta IC1b określa okres impulsu, który wynosi tutaj około 1,5ms.
Wyjście sekcji IC1b jest połączone bezpośrednio z bramką tyrystora THR1, dzięki czemu to urządzenie jest wyzwalane impulsami.
Wymagane wysokie napięcie jest wytwarzane za pomocą małego transformatora sieciowego, którego uzwojenie wtórne jest tutaj stosowane, jako pierwotne.
Uzwojenie to, w połączeniu z kondensatorem C2, tworzy obwód rezonansowy.
Kondensator C3 jest ładowany do napięcia zasilania (12V) przez rezystor R3.
Kiedy impuls wyjściowy sekcji IC1b wyzwala tyrystor, kondensator jest rozładowywany przez uzwojenie wtórne.
Energia zgromadzona w kondensatorze nie jest jednak tracona, lecz jest przechowywana w polu magnetycznym wytwarzanym przez transformator, gdy przepływa przez niego prąd.
Gdy kondensator zostanie rozładowany, prąd ustaje, po czym pole magnetyczne zanika.
To indukuje siłę przeciwelektromotoryczną (e.m.f – electromotive force) w uzwojeniu transformatora, która jest przeciwna do napięcia wcześniej przyłożonego do transformatora.
Oznacza to, że kierunek prądu pozostaje taki sam.
Jednak kondensator C2 jest teraz ładowany w przeciwnym kierunku, więc potencjał na nim jest ujemny.
Kiedy pole magnetyczne transformatora zwróci zgromadzoną energię do kondensatora, kierunek prądu zmienia się, a ujemnie naładowany kondensator jest rozładowywany przez diodę D1 i uzwojenie wtórne transformatora.
Gdy tylko kondensator zaczyna się rozładowywać, prąd nie przepływa tyrystor, co powoduje jego wyłączenie.
Gdy kondensator C2 jest dalej rozładowywany, dioda D1 jest uprzedzona, tak że pętla prądowa do transformatora zostaje przerwana, po czym kondensator jest ponownie ładowany do 12V za pośrednictwem rezystora R3.
Przy następnym impulsie z sekcji IC1b proces ten powtarza się.
Ponieważ transformator po każdym rozładowaniu kondensatora w jego pierwotnym uzwojeniu indukuje nie tylko napięcie pierwotne, ale także wtórne, każde wyzwolenie tyrystora powoduje dwa blisko rozmieszczone impulsy napięcia o przeciwnej biegunowości.
Te indukowane napięcia na uzwojeniu wtórnym, to znaczy na uzwojeniu 230V transformatora, są ze względu na wyższy stosunek zwojów znacznie wyższe niż te po stronie pierwotnej i mogą osiągnąć kilkaset woltów.
Ponieważ jednak energia zgromadzona w kondensatorze C2 jest stosunkowo niewielka (prąd pobierany jest tylko około 2mA), napięcie wyjściowe nie może zaszkodzić ludziom ani zwierzętom.
Wystarczy jednak spowodować wyraźne drgawki mięśni.
Autor: P. Lay

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.