Дубликаты не найдены

0
Гении маркетинга из Nike придумали, как заставить Вас покупать специальную обувь для дворового футбола! Совместно с испанским агентством DoubleYou они создали устройство, позволяющее в любом дворе или, скажем, на пустой парковке создать разметку для игры. Полный комплект состоит из набора специальной обуви, крана для установки лазерной системы и сетки для ворот.
P.s. по моему идея забавная!
Похожие посты
107

Визуализация звука на старинных лампах

Хомяки приветствуют вас друзья, сегодняшний пост будет посвящен визуализации звука.


Для этих целей будут использованы довольно интересные радиолампы, которые по своей конструкции представляют миниатюрные электронно-лучевые трубки с отклоняющей системой, наподобие тех, что находятся в кинескопах телевизоров. В ходе фильма узнаем как запускать подобные артефакты, какие особенности нужно учитывать при настройке, рассмотрим основные критерии при выборе абсолютно любых радиоламп, не только индикаторных. В конце разместим вакуумную пробирку в элегантном корпусе, который будет радовать вас каждый раз при прослушивании любимых музыкальных композиций.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

В свое время, индикаторные радиолампы уровня сигнала произвели огромную революцию, превратив бытовые радио-приемники в нечто живое и ранее неведомое обычному жителю тех времен. В мире отсутствия светодиодов и прочих привычных для нас вещей, мигающие лампы начали свое существование примерно с 1935 года, и в ходе развития разделились на три поколения. В ходе подключим каждый из этих образцов, а пока остановимся на экземпляре второго поколения 6Е1П.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Исполнение в таком корпусе называлось пальчиковым. Прямое предназначение: настройка радиоприемников с амплитудной модуляцией и индикации уровня записи в магнитофонах. Время работы по паспорту составляет 500 часов, после чего вероятно теряется эмиссия или выгорает люминофор. Напряжение накала требует 6.3 вольта при токе в 300 мА.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Для проверки радиолампы необходима панелька, к которой удобно подпаивать провода.Её вы увидите дальше. После небольшой работы с наждачной бумагой, проверим совпадают ли паспортные данные с фактическими показаниями потребления тока. Может там чего ошиблись.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

После подключения накального напряжения в 6.3 вольта ток с 600-та миллиампер начал падать, и по мере прогрева стабилизировался на 320 мА, что нам и нужно. Часть работы можно считать выполненной, так как на этом этапе миллион электронщиков умудряются спалить накал, подавая на вход что попало. Запомни! Есть паспорт...

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Далее необходимо найти постоянное напряжение в 250 вольт для питания анода кратера. Обычно для таких целей используют анодные трансформаторы типа ТА24, но он чересчур большой для нашей конструкции. Предлагаю другую схему, обычный диодный мост прямо от сети 220 B. На его выходе получается примерно 210 вольт с учетом падения напряжения на диодах и пульсациями в 100 Гц. Сглаживающий конденсатор не ставим, так как напряжение в таком случае вырастит до 300 вольт. Конечно такое решение в корень не правильное и требует гальванической развязки от сети, но мне все равно "я художник, я так вижу".

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Такое простое подключение запустит индикаторную лампу, и позволит ее проверить на работоспособность. Если прикоснуться к первой ножке, она же вход, то устройство при этом хорошо реагирует, открывая лепестки как змея при виде опасности. Для правильного управления лампой на ее вход необходимо подавать отрицательное напряжение. Его можно формировать с помощью детекторного каскада, состоящего из двух диодов.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Это самая простая схема управления, она подключается к выходу усилителя низкой частоты. Минус этой схемы в том, что моргание тут будет сильно зависеть от громкости, нужно будет каждый раз крутить ручку резистора чтоб подобрать нужный порог срабатывания.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Более продвинутый вариант схемы состоит из трех каскадов. Первый, это эмиттерный повторитель, состоящий из транзистора Т1, у него большое входное сопротивление для уменьшения искажений входного сигнала. Второй транзистор, это усилитель и ограничитель напряжения. Третий формирует обратную связь, которая помогает расширить рабочий диапазон лампы. Этот каскад можно отключать. Такая схема очень чувствительна, и может работать при низком уровне входного сигнала.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Собрать ее можно на монтажной плате, размер выходит довольно компактный. Тут видим 4-ре провода. Два из них это питание, остальные вход и выход сигнала.

Во избежание помех при прослушивании, нужно использовать экранированный провод, так как тут все электропомехи наводятся.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Теперь время поместить эту кучу железа в корпус. Размер его не большой, так как внутри разместится только плата управления. Накальный трансформатор установим сверху для придания антуражности. Электронно-лучевая трубка подчеркнет красоту трансформатора, или трансформатор подчеркнет трубку, да все равно! Сверлим крепежные отверстия и проводим подготовительные работы над корпусом. Отверстие для панельки фрезеруем с помощью бор машины. Желательно чтоб деталь вставлялась туго, так как крепежных элементов на панели, не предусмотрено конструкцией.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Понижающий трансформатор на 18 вольт для питания платы управления. Он небольшого размера и отлично поместится внутри корпуса. Припаиваем на выход диодный мост и сглаживающий конденсатор, так как схема усилителя требует постоянного напряжения питания.


Все соединительные провода прячем внутри корпуса, снаружи ничего не должно торчать.

В идеале все выходящие с трансформатора контакты необходимо изолировать от внешнего мира с помощью термоусадки. С обратной стороны разместим выключатель питания. Без него никуда. Всю начинку фиксируем с помощью китайского соплеклея, льем побольше, чтоб ничего не отвалилось в процессе эксплуатации. Подпаиваем к трансформатору оставшиеся детали. Тут видно два диодных моста, на выходе одного 210 вольт, на выходе второго 18. Цепляем щуп и смотрим как обстоят дела с отрицательным напряжением на выходе усилителя.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Сейчас переключатель напряжения на осциллографе установлен в положение 2 вольта клетка, но понять что-либо при касании провода пальцами не просто, сигнал желейный, прыгает туда-сюда. Более понятно с уровнем выходного напряжения становится, если подключить морзянку с телефона. Вся шкала на экране занимает 6 клеток, 6 на 2 вольта, клетка ровно -12 Вольт. Таково управляющее напряжение выходит на входе индикаторной лампы 6Е1П. Если к примеру проигрывать музыку, то сигнал будет выглядеть так...

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Замеряем ток анода, мультиметр показывает 2 мА. Заглянем в справочник, и видим ту же самую цифру в 2 мА. Ток анода кратера равен 4 миллиамперам. Анод кратера, это та железка внутри лампы, которая покрыта люминофором

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Как правильно выбрать индикаторную радиолампу 6Е1П? Для начала смотрим на маркировку. Нам важен ее год рождения. Вот тут к примеру два образца. Один 68-го, второй 72-го года. Вы спросите да!? И что? Да ничего, кроме того, что кратеры у этих образцов покрыты разным люминофором. Особенность заключается в том, что более старый образец не светится в спектре ультрафиолета. Следовательно, дальнейшая работа ламп будет сильно отличаться друг от друга.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Теперь посмотрим остальные виды электронно-световых индикаторов. Ранее мы рассмотрели образец 6Е1П второго поколения. К первому поколению относят индикатор 6Е5С с торцевым окном. Он начал выпускаться примерно с 1935 года фирмой Philips и имел маркировку ЕМ1. Сразу же союз позаимствовал идею и создал свой аналог. Восхищенный народ прозвал индикатор "магическим" или "кошачьим глазом". Устанавливался он на радиоприемниках СВД-9, ТМ-8, 9н-4, Маршал.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Долгое время лампа 6Е5С в нашей стране оставалась единственной. Желание разнообразить изображение на экране такого индикатора привело к разработке новых схем включения. В частности, введение дополнительного резистора в цепь кратера, который дал возможность светящимся лепесткам как бы перехлестываться при большом входном сигнале, увеличивая яркость в зоне перехлеста. Этот эффект в ранние годы развития радиолюбительства даже нашел свой отклик в эфирном жаргоне: когда оператор хотел подчеркнуть, что радиостанция корреспондента слышна очень громко, то принято было говорить «принимаю вас с перехлестом».

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Дальнейшее развитие этого направления привело к появлению электронно-световых индикаторов с боковым расположением экрана. Их было разработано и выпущено невероятно большое количество. Лампу 6Е1П мы уже рассмотрели. Сейчас мигает индикатор 6Е3П. Он относится к третьему поколению. Светящийся рисунок представляет собой два столбика, растущие навстречу друг другу при увеличении отрицательного потенциала на входе.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Схема включения всех трех разновидностей индикаторов аналогична, разница лишь в нумерации ножек. Таким образом их можно легко проверять на работоспособность.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Так как эти лампы являются электронно-лучевой трубкой с отклоняющей системой внутри, то на поток электронов можно влиять внешним магнитным полем. Если поднести к примеру постоянный магнит, то можно сместить линию на аноде кратера. Если поднести магнит слишком близко, железка внутри намагнитится, и линия в нейтральном положении начнет светить куда-то в бок. Работа в таком случае выглядит не лучшим образом. То же самое происходило с кинескопами телевизоров. Исправить ситуацию можно с помощью размагничивания.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Кстати, люминофор в лампе 6Е5С не светился в ультрафиолете, это при том, что она 62-го года выпуска. Люминофор тут дно. При хорошем внешнем освещении вряд ли что-то увидите.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Индикатор 6Е1П - самый удачный по моему мнению, потому на нем и остановимся. Посмотрим как визуализируется сигнал в такт с музыкальным сопровождением... Напишите в комментариях если вы знакомы с морзянкой, это был первый язык связи, который распространился в радио эфире. Довольно любопытная вещь, но к сожалению бесполезная в наше время.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Сейчас морзянка полностью заменилась матрицей, этим шрифтом в свое время получилось сдать экзамен по физике, в котором я был ноль, наш препод при этом даже ничего не понял, гениальное изобретение.

Визуализация звука на старинных лампах Своими руками, Электроника, Радиолампы, Hamster Time, Свет, Сделай это, Технологии, Видео, Длиннопост

Мне самому довелось родиться в век, когда единственной доступной электронной игрой для народа была "ну погоди" на платформе электроника. Иногда поражает какими интересными технологиями пользовались за долго до моего существования. Считаю нам с вами повезло жить в современном мире активного развития электроники.

Показать полностью 22 1
84

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах

Хомяки приветствуют вас друзья.


Сегодняшний пост будет посвящен высокому напряжению. Ламповый трансформатор Тесла является самой тихой конструкцией из всех существующих вариантов. Тут в качестве генератора ВЧ-колебаний используются мощный пентод ГК-71, благодаря которому можно получать красивые, достаточно длинные разряды в воздухе. В ходе фильма рассмотрим основные элементы конструкции, узнаем основные секреты настройки схемы и визуализируем сигнал с высоковольтной обмотки на экране советского осциллографа. Дальнейшая работа будет заключаться в компактном размещении всех элементов в одном корпусе. В общем все как вы любите. Простота, надежность и небольшая стоимость делает данную катушку доступной каждому, кто захочет скоротать свое время за чашкой чего-то интересного.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Прелесть ламповой катушки Тесла заключается в том, что одну часть деталей для нее можно достать из обычной микроволновки, а вторую из ближайшего магазина электрики. С пентодом может возникнуть проблема, вещь старая и давно не выпускается, но тот кто ищет, тот всегда найдет. В дальнейшем вы поймете что его можно заменить на любую другую лампу похожей конструкции.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

ГК-71 выбран из-за эстетической красоты и небольшой стоимости. Кто не обратил внимания, анод в этой вакуумированной пробирке полностью состоит из графита, хорошая реализация для рассеивания больших мощностей, по паспортным данным эта цифра составляет 250 Вт. Номинальное анодное напряжение составляет 1.5 киловольта. Максимальная частота 20 мГц.


Данный экземпляр был выпущен в 1981 году. Достался новым прямо с коробки. Непрерывное время работы по документам составляет 1000 часов. Это примерно 42 дня. Смешно не так ли!? В год на постоянно работающем устройстве, необходимо сменить 8 таких товарищей. По некоторым подсчетам, выпущенных в свое время Ламп ГК-71 хватит еще минимум лет на 200.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Накал - это та часть которая вдыхает жизнь в любую радиолампу. Напряжение для пентода ГК-71 составляет 20 вольт, но ток при этом должен быть не меньше 3.5 ампер.В общем накал жрет 70 Вт. На рынке за символическую сумму был приобретен отечественный трансформатор ТН54-220-50. При правильном подключении обмоток с него можно получить 85 Вт без каких либо финансовых затрат.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Следующий элемент, необходимый для работы катушки Тесла, это высоковольтный трансформатор от микроволновки, буржуи называют его МОТ. Напряжение на его выходе составляет 2 киловольта, ток порядка 1 ампера. Довольно мощная и опасная вещь, может отправить вас на встречу к создателю, потому не стоит увлекаться.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Дальше идет краткий перечень элементов, необходимых для сборки конструкции:

2 масляных конденсатора от той же микроволновки, напряжение 2.1 кВ, емкость 0.95 мФ. Диодная сборка HYR-1x, ее максимально допустимое напряжение 12 кВ, ток 500 мА, по паспорту способен выдержать импульсный ток до 30 ампер. Настоящий зверь в своем роде. Резисторы типа ПЭВ-на 10-20 Вт, можно использовать любые другие аналоги буржуйского производства.


Резонансный высокочастотный конденсатор типа КВИ-3, напряжение может варьироваться от 5 до 20 кВ, для настройки было закуплено несколько таких товарищей с разным номиналом емкости на борту. Для намотки индуктора был приобретен многожильный медный провод типа ПВС, сечение 1.5 квадрата. Длина порядка 16 метров. Катушка связи имеет другой цвет и длину 10 метров. Все провода взяты по длине с запасом.


Рубильники коммутирующие силовые части, взяли с допустимым током до 15 ампер, не спрашивайте зачем так много, запас карман не жмет.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Теперь вторичная высоковольтная обмотка или резонатор. Намотка этой детали требует много времени и терпения. Тут использован медный лакированный провод толщиной 0.2 мм, мотается виток к витку на картонной основе от пищевой пленки. Диаметр трубы 55 мм. Высота намотки получилась 35 см. Витки при этом не должны пересекаться и накладываться друг на друга.


После намоточных процедур результат следует покрыть слоем диэлектрика во избежание пробоя обмотки в воздух. Эпоксид наносится в 2 слоя для надежности. В результате выйдет глянцевая, переливающаяся на свету труба, которая отнимет часть вашей драгоценной жизни. Второй дубликат катушки был намотан на пластиковой канализационной трубе диаметром 50 мм. ПВХ более надежный диэлектрик, в этом скоро убедимся. Каркас для индуктора был взят из того же картона только большего диаметра, примерно 80 мм.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Для проведения дальнейших работ, необходимо как можно компактней разместить трансформаторы, конденсаторы и прочую ерунду на какой-то крепкой основе. Листы ДСП давно валяются без дела, потому следует разметить их, и пустить в ход электролобзик, работа и звуки которого благородно влияют на жизнь ваших соседей, особенно это актуально по выходным дням.


Конструкция будет двухэтажная. Снизу разместятся трансформаторы с конденсаторами, а сверху разместим Пентод и саму катушку Тесла. Долго думая как скрепить первый этаж со вторым, решил использовать деревянные чепки. Надежность тут конечно покраснела и пошла выпивать вслед за совестью. Желе какое-то. Надеваем розовые очки и выпиливаем отверстие под радио лампу...Затем с обратной стороны делаем отверстия под провода.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Теперь про индуктор, сейчас мы точно не знаем сколько нужно витков, мотаем 40, при настройке его все равно придется отматывать в меньшую сторону для поиска резонанса. Обмотка обратной связи мотается в одну сторону с индуктором. Количество витков в два раза меньше, то есть 20. Такое соотношение встречается во многих ламповых катушках Тесла.


Момент который не очень понял. В некоторых схемах обмотка связи располагается в нижней части трансформатора Тесла, где развиваются наибольшие токи, а в некоторых сверху над индуктором. Какой вариант расположения лучше мне не известно, но в данной схеме она размещается сверху.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Панельку для установки пентода нам найти не удалось, довольно редкая вещь, потому альтернатива крепления - клеммная колодка для провода с диаметром отверстий 4 мм. Зажимы в ней отлично фиксируют ножки пентода. В качестве декоративной подставки использована фанера, которая была магнитом на двери холодильника.


Теперь время подсоединить провода к накальному трансформатору, и посмотреть все ли работает. Подаем питание и наблюдаем за показаниями амперметра. 3 ампера, как и паспорт предписывал. По мере прогрева, потребление тока незначительно падает. Камера увы не смогла передать всей красоты раскаленных ниточек внутри этого стеклянного баклажана. Здоровенное лампище!! От жеж умели делать...

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Вся схема устройства довольно простая и выглядит примерно так: переменное высокое напряжение с мота выпрямляется через диод и заряжает конденсаторы от микроволновки, соединены они последовательно для увеличения рабочего напряжения. В этом случае суммарная емкость выходит пол микрофарада. Колебательный контур индуктора подключен к аноду лампы через дроссель, состоящий из 10 витков. Все управляющие сетки лампы ГК71 соединены вместе, с этого момента пентод превращается в триод. Схема автогенератора начинает работать при очень малых напряжениях на входе мота. Конденсатор в 2.2 нФ на выходе накального трансформатора служит для фильтрации наводок и высокочастотных выбросов, хотя первое = второе, второе = первое, как-то так. Обращаем внимание на подключение обмоток в первичном контуре. Точка - это нижний вывод обмотки.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

В принципе сборка получилась довольно компактной. Ее работу запросто можно демонстрировать на уроках физики, вспоминая жизнь того чувака, благодаря которому у нас в розетках переменное напряжение.

Трансформатор Тесла требует хорошего заземления. Батарея не самое лучшее решение для этих дел, но за неимением ничего более подходящего и это сойдет. Контакт должен быть надежным, три метра провода должно хватить, чтоб дотянутся куда угодно в пределах одной комнаты.


В новых домах такой фокус может не пройти из-за металлопластиковых труб в системе отопления. Потому проверяем наличие напряжения между фазой и землей, должно быть 220 вольт. Некоторые пускают заземление через зануление, тоже годный вариант. Между нулем и землей существует потенциал в 3.7 вольта, Креосан недавно рассказывал как можно воровать электричество подобным способом, заряжать телефон и зажигать лампочки, вот только забыл упомянуть тот факт, что современные цифровые счетчики считают потребление энергии как по фазе, так и по нулю, максимум что вы выиграете, так это визит инспектора к себе в гости.


Итак, включаем питание накальной цепи. Лампа выходит на режим достаточно быстро, секунд 5 хватает для этого дела. Второй рубильник подает питание на мот. Ни в коем случае нельзя подавать высокое напряжение на анод лампы без включенного накала. Итак, первое включение, входное напряжения на моте регулируется с помощью ЛАТР-а, он дает напряжение от нуля до 220 вольт. Незаменимая вещь в работе с подобными схемами. Повышаем напряжение и видим, что генератор заработал. С появлением высокочастотного электрического поля светодиодный светильник закрепленный под полкой начинает немного светится и мигать.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

На кончике отвертки, что служит терминалом для выхода молний появился небольшой стример. По мере повышения напряжения размер его растет, но разряды какие-то тонкие и не внушительные. Изменим положение обмотки связи, сместим ее чуть вниз. Смотрим что поменялось в работе. Постепенно повышаем напряжение...видим что разряды стали более уверенными, толще, длинней и ярче. Звук довольно внушительный, похож на глухой рев спортивного автомобиля.


Поиск резонанса осуществлялся либо отматыванием витков, либо подбором резонансного конденсатора. Начал отматывать витки. Увеличение мощности разрядов говорит от том, что мы на правильном пути. Разряды мощней, толще, длинней, самое интересное произошло тогда, когда начал увеличивать емкость резонансного конденсатора. Разряд увеличился, и на глазах начал уменьшатся. Запахло горелой бумагой.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

При детальном осмотре выявилось, что картон начал прогорать. А если появился маленький прогар, то он постепенно превращается в большой, так как углерод получившиеся в результате сгорания чего либо становится отличным проводником. В общем это гангрена, которую необходимо немедленно ампутировать. Избавляемся от проблемного участка с помощью ножовки по металлу. Пару минут, проблема решена и рука подкачана.


Так как резонансный контур изменил свои характеристики путем уменьшения длины вторичной катушки, снова доматываем и отматываем витки первички. Мощность увеличивается. Настроение превосходное, пару секунд радости и конструкция начинает подводить. Вторичку пробивает на первичку. Слишком близко размещены обмотки друг к другу. Предположения были что такое может произойти, но не так быстро. Первый день настройки, и многочасовая работа отправляется на помойку. При желании эту трубу можно разрезать надвое, и сделать к примеру качер Бровина на транзисторе.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

По началу хотел изолировать вторичку с помощью пластиковой бутылки, но как показывает практика этот колхоз ни к чему хорошему не приводит. Одеваем кроссовки и выдвигаемся в ближайший сантехнический магазин за сливной 10 сантиметровой трубой. Такой диаметр уменьшит коэффициент связи обмоток, что есть хорошо в данной конструкции. Диэлектрические способности у такого цилиндра куда лучше чем у обычного картона.


Поверх трубы намотаем слой бумаги, на нее укладываем витки индуктора и обмотки связи. Бумага позволяет спокойно передвигать обмотки по всей длине трубы. Устанавливать катушки удобно на заглушки, они родом из того же магазина сантехники и позволяют соблюдать центровку всего резонансного контура. Немного усилий и конструкция снова готова к работе. Повторяем процедуру включения. В начале подаем питание на накал, ждем пару секунд, а затем включаем анодное напряжение. Оно сейчас в нуле и регулируется лабораторным автотрансформатором. Включаем его и постепенно поднимаем напряжение.


Разряды с увеличением коэффициента связи стали больше и красивей...Ионный двигатель...


На этом моменте наверное стоило завершить выпуск, схема заработала, разряд мы увидели. Но по традициям канала на этом только все начинается.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Для окончательной и более правильной работы автогенератор необходимо настроить на осциллографе. Настраивать систему будем по максимальной амплитуде сигнала. Щуп осциллографа подключать напрямую к схеме не будем, для настройки разместим его на уровне тора и будем смотреть эфирный сигнал. Вся наводка, форма, частота и амплитуда сигнала отобразится на экране осциллографа. В данной схеме этой информации для настройки будет более чем достаточно. Включаем накал. Подаем анодное напряжение. Регулируем напряжение автотрансформатором....но почему-то ничего не происходит...разбираемся что не так, ага, забыли подключить заземление, бывает, прикручиваем его на свое место и повторяем процедуру включения. Крутим ручку и сигнал оживает. Это наш индикатор в мире настройки. Входное напряжение на моте всего 50 вольт, отлично, нам сейчас разряды в воздухе не нужны.


Альтернативой обнаружения высокочастотных полей может служить обыкновенная неоновая лампочка, амплитуду сигнала ею определить не выйдет, но зато можно судить о работоспособности устройства в целом, правильной или нет это уже другое дело. Итак, в процессе настройки удалось выделить два интересных режима работы. Первый это плавно затухающий импульс с небольшой амплитудой в отличии от второго режима. Сейчас мы перекидываем провода на разные витки индуктора и наблюдаем как меняется сигнал. Внимание вопрос знатокам. Какой режим автогенератора дает наибольшие разряды. Вариант "а"- с плавно затухающим сигналом, но малой амплитудой, или вариант "б"- с большой амплитудой, но коротким импульсом?

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Настройка резонанса с помощью конденсаторов. У этих образцов разная емкость, как выбрать нужную? Все просто, поочередно соединяем конденсаторы параллельно индуктору и смотрим на сигнал. Нужно быть при этом осторожным, тут развиваются большие токи которые могут нанести фаталити вашей руке. Дохлые электронщики никому не нужны... Если емкость будет слишком большая, она попросту погасит всю амплитуду сигнала.


В начале выпуска я обещал рассказать зачем нужны такие массивные контакты на конденсаторах. Во время работы, особенно на резонансе, в индукторе развиваются огромные токи, порядка несколько сотен ампер, если такой ток пойдет через тонкие ножки обычного конденсатора, они попросту перегорят как перемычка в предохранителе. В данной схеме хорошо прижился конденсатор КВИ3 на 1500 пФ 10 кВ. Год выпуска 1978, раритет в своем роде, старше меня лет на 10.


Схема автогенератора работает в принудительном режиме прерывания с частотой сети 50 Гц, если растянуть во времени затухающие колебания, можно высчитать частоту работы автогенератора. Синхронизируем эту старую рухлядь и приступаем к расчетам.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Сейчас, переключатель времени деления на осциллографе стоит в положении 0.5 мкс. Это означает, что одна клетка на шкале экрана ровна 0.5 мкс. Один период синусоиды занимает 5 клеток, следовательно 5 на 0.5 ровно 2.5 мкс. Частота находится по формуле, 1 деленная на период. Считаем. 1/2.5 мкс равняется 0.4 мГц, что равняется 400 кГц. Отсюда вывод, резонансная частота настроенной катушки Тесла ровняется 400 кГц.


Расчеты могли быть более точными при наличии современного оборудования, но для данной схемы оно попросту не нужно. Так, где тут волна 106.5 FM. После настройки регулируем положения индуктора и обмотки связи так, чтоб амплитуда сигнала на осциллографе была максимальной. На этом этапе настройку ламповой катушки тесла можно считай исчерпывающей.


Потребление силовой части схемы без цепи накала составляет 720 Вт

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

В работе ламп есть что- то удивительное, когда берешь их в руки, возвращаешься в те далекие теплые времена. Транзисторы и прочая современная электроника со временем приедается, становится скучной. На лампу можно смотреть вечно, ну или 1000 часов пока не пропадет электронная эмиссия и катод не обеднеет. Теперь время посмотреть как это все работает.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

В процессе работы схемы, лампа не перегревается и может работать продолжительное время, скажем 10 минут без перерыва. Но находятся умельцы, которые ставят на выходе мота много количественные сборки из микроволновочных конденсаторов, мощь схемы увеличивается, лампа начинает работать на пределе своих возможностей. Естественно графитовый анод лампы нагревается до красна, катод расходует свой ресурс, в общем такой режим работать будет, но не долго.


Для увеличения срока службы лампы на больших мощностях используют прерыватели, это грубо говоря переключатель, который на короткое время запускает генератор на тесле, секунда работы, секунда отдыха, как-то так. Режимы естественно можно менять.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Свечение различных лампочек в высокочастотных электрических полях это вообще отдельная тема, некоторые образцы настолько красивы, что претендуют на отдельный выпуск.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Слыхали про то, что различными солями можно подкрашивать цвет огня, сейчас проверим это на практике. Для этого берем обыкновенную поваренную соль и разбавляем ее небольшим количеством воды. Получившуюся кашу наносим на электрод. Ионы натрия должны подкрасить молнию в оранжевый цвет, это сейчас и посмотрим.

Как ярко и мощно осветилась вся комната оранжевым светом...

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Данная конструкция проста в повторении, и элементарна в настройке. В ней нет дорогих деталей, хотя цена дело относительное, стоимость всех элементов составляет примерно 65 баксов не включая ЛАТР для регулировки входного напряжения в анодной цепи.


В одном из следующих выпусков мы рассмотрим полупроводниковую систему, там узнаем как рассчитывается резонанс, как управлять железом и прочую малоизвестную нормальному человеку ерунду.

Ламповая катушка Теслы на двух пальцах Катушка Тесла, Hamster Time, Сделай это, Своими руками, Электроника, Энергия, Технологии, Свет, Видео, Длиннопост

Для справки.

Съемка сегодняшнего выпуска вместе с пост обработкой, написанием текста и прочими процессами заняла 2 месяца. Это можно назвать быстрым выпуском. В комментариях вы часто пишите чтоб мы снимали материал в сфере физики и электроники, сейчас так и происходит, но тут есть обратная сторона медали, время. Теперь выпуски будут выходить реже чем обычно, надеюсь вы все понимаете.


Как гласит народная мудрость - работа и труд все перетрут.

Показать полностью 22 1
9439

Солнечный колодец

Солнечный колодец - система естественного освещения в помещениях разработанная еще в начале 90х годов.

Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия

Представляет собой встраиваемую систему из одного или нескольких полых трубчатых световодов с коэффициентом внутреннего отражения более 99,5 %.

Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия
Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия

Собственно - на крыше устанавливается "светоприемник", в помещении - "лампочка" . )

Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия

Cвет передается при любой погоде, от рассвета до заката. И единственное ограничение его использования — темное время суток .

Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия
Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия

Но даже при таком очевидном ограничении применение солнечных колодцев позволяет снизить энергопотребление зданий на освещение до 40 %.

Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия
Солнечный колодец Экология, Освещение, Экосфера, Длиннопост, Экономия, Технологии, Свет, Возобновляемая Энергия

взято отсель https://vk.com/eco_sfera

Показать полностью 7
141

Исследователи создали нейронную сеть на базе света вместо традиционных чипов и электронов

Исследователи создали нейронную сеть на базе света вместо традиционных чипов и электронов Нейронные сети, Технологии, Свет, Длиннопост

Нейронные сети являются достаточно ресурсоёмкими с точки зрения потребления вычислительной мощности систем. Но на самом деле лишь на этапе обучения нейронной сети требуется высокая производительность компьютерного аппаратного обеспечения, когда выполняются постоянные передачи данных в память и обратно при построении искусственных нейронов. В то же время использование уже обученной нейронной сети является сравнительно простым процессом, не требующим значительных вычислительных ресурсов. Фактически, этапы обучения и использования могут выполняться на совершенно разных аппаратных средствах.


Исследователи из Лос-Анджелеса предложили радикальный подход в этой сфере. После обучения нейронной сети с использованием традиционного компьютерного оборудования они напечатали на 3D-принтере набор панелей, которые управляли светом таким образом, чтобы был достигнут эквивалент обработке информации с использованием нейронной сети. В конце концов, они получили производительность со скоростью света, хотя и с несколько меньшей точностью по сравнению с более традиционным оборудованием.


Сначала кратко опишем структуру и принцип действия нейронной сети глубокого обучения. Она включает несколько слоёв, которые последовательно проходятся сигналами с предыдущего слоя или источника сигналов. Эти сигналы на каждом уровне обрабатываются «нейронами», а затем образуется результирующий сигнал, который передаётся к следующему уровню. Обучение нейронной сети определяет, на какие нейроны в дальнейшем передаются сигналы и какую силу они имеют.


Исследователи реализовали такую систему при помощи света и полупрозрачных панелей, способных преломлять свет. Когда свет падает на такую поверхность, то её структура определяет, какие лучи света пройдёт сквозь панель, в каком количестве и в каком направлении. Вторая пластина, размещённая за первой, снова перенаправляет лучи света в заданные участки последующей пластины и т.д. Исследователи обучили нейронную сеть, напечатав на 3D-принтере специфические панели, чтобы при прохождении света сквозь них лучи концентрировались в определенной области. Разместив сенсоры в определенных местах за последней панелью, они могут определить, где в конечном итоге заканчивают свой путь лучи света. И, если всё сделано правильно, при помощи сенсоров можно получить решение нейронной сети.


Авторы применили такой подход в двух различных задачах по распознаванию изображений. В первом случае они обучили нейронную сеть распознавать рукописные цифры, используя 10 фотосенсоров для распознавания результата. При этом использовалась 5-слойная нейронная сеть – было напечатано 5 специфических панелей, манипулирующих светом. Чтобы обеспечить ввод данных в нейронную сеть, они также распечатали лист, который позволил им проецировать объекты на первый уровень нейронной сети.


Однако при этом исследователи столкнулись с проблемой. Многие цифры, например, 0 и 9, имеют пустые области, окружённые написанной частью цифры. И при 3D-печати маски для таких цифр для проецирования света в форме цифры нужно сделать негатив изображения. Т.е. там, где проходит линия написанной цифры, должно быть пустое пространство для пропуска света, а пустое пространство цифры должно быть непроницаемым для света. Таким образом, исследователям нужно было как бы подвесить в пространстве внутренние части цифр. Но при 3D-печати им всё же было необходимо оставить небольшое количество материала для удерживания этих областей. Это привело к тому, что часть света перекрывалась в тех областях, где лучи должны были проходить без помех. Это снизило точность всей системы при определении написанной цифры. Однако точность всё же составляет более 90%. Также исследователи подобным образом выполнили тест и для распознавания предметов одежды. Общая точность в этой задаче составила 86%. Исследователи полагают, что для повышения точности необходимо создавать чрезвычайно точные алгоритмы на базе всех слоёв нейронной сети, а этого сложно достичь, используя в качестве слоёв небольшие физические пластины. Частично эту проблему можно устранить, добившись большей точности подгонки пластин. Но по мере увеличения количества слоёв сети задача будет всё усложняться.


Авторы считают, что у их идеи может быть и практическое применение с высокой производительностью, так как свет проходит через сеть практически мгновенно, но прежде нужно устранить выявленные проблемы.

itc.ua

Показать полностью
3114

HD фары от Mercedes.

Компания Mercedes-Benz анонсировала новую систему головной оптики под названием Digital Light. Она включает в себя так называемые HD-фары с миллионом независимых друг от друга микрозеркал (два миллиона в общей сложности) и, по словам производителя, революционную технологию управления этими блоками.
Система получает данные с камер и радаров и максимально быстро меняет уровень яркости каждого «пикселя» в зависимости от дорожных условий. Это не только позволяет получать наилучший вариант освещения и не ослеплять других участников дорожного движения, но и проецировать на трассу различную информацию и недостающие элементы. К примеру, сообщить водителю о скором повороте или «нарисовать» отсутствующую дорожную разметку.
142

Британские студенты создали крошечные лампочки из генетически модифицированных бактерий E. Coli

Британские студенты создали крошечные лампочки из генетически модифицированных бактерий E. Coli Лампочка, Свет, Бактерии, Технологии, Длиннопост

Судя по всему, группа из восьми студентов из Ньюкаслского университета всерьез намерена положить начало новому направлению синтетической биологии. По крайней мере, такой вывод можно сделать, ознакомившись с недавними проектами юных исследователей для ежегодного международного конкурса генно-инженерных устройств (International Genetically Engineered Machine, iGEM). Проекты эти весьма необычны, поскольку в них живые организмы объединяются с электроникой.


Начнем с того, что заявки на участие в конкурсе, помимо ньюкаслской команды, подали еще 300 команд из 40 стран мира. То есть, конкурс достаточно серьезный.


Пожалуй, самым интересной разработкой команды Ньюкаслского университета являются крошечные лампочки, изготовленные из генетически модифицированных микроорганизмов вида E.coli. Эти бактерии обладают способностью к люминесценции. Достичь этого удалось путем внедрения в микроорганизмы специальных генов флуоресцентных белков. Триггером в данном случае может быть температура либо электрический ток. Как сообщается, повышение температуры окружающей среды выше 42 градусов по Цельсию или воздействие малым током стимулирует выработку флуоресцентных белков, запуская свечение.


Помимо крошечных лампочек в активе исследователи из НьюКасла есть миниатюрные живые электрические конденсаторы, фоторезисторы и т.п.


Конечной целью в данном случае является создание микробиологических топливных элементов, вырабатывающих электрическую энергию в процессе переработки определенных видов топлива органической и неорганической природы. Ну а в чуть более отдаленном будущем могут появиться различные симбиотические системы, сочетающие в себе преимущества из двух миров – биологии и электроники.

Британские студенты создали крошечные лампочки из генетически модифицированных бактерий E. Coli Лампочка, Свет, Бактерии, Технологии, Длиннопост
Британские студенты создали крошечные лампочки из генетически модифицированных бактерий E. Coli Лампочка, Свет, Бактерии, Технологии, Длиннопост
Показать полностью 2
68

Многообразие лазеров. Часть 2.

Лазеров существует великое множество: газовые, твердотельные, волоконные, жидкостные, на парах металлов, на свободных электронах, полупроводниковые, на центрах окраски, газодинамические, эксимерные, химические и даже лазеры с накачкой ядерным взрывом. В этой части статьи мы рассмотрим различные виды лазеров, на каких длинах волн они светят и где применяются.

Многообразие лазеров. Часть 2. Лазер, Технологии, Наука, Познавательно, Свет, Длиннопост, Ликбез

Конструкция газового лазера.

В газовых лазерах активной средой, как это явствует из названия, является газ. К ним относятся: гелий-неоновый лазер, лазер на углекислом газе, аргоновый, криптоновый и азотный лазеры, лазер на угарном газе.


В гелий-неоновом лазере усиление света происходит на атомах неона, гелий же работает как теплоотвод и служит для повышения давления. Это очень маломощные лазеры (от 1 до 100мВт), энергия к которым подводится с помощью продольного газового разряда. Накачка на верхний лазерный уровень происходит при столкновении электронов разряда с атомами неона. Основная длина волны – 0.6328 нм. Путем установки призмы или дифракционной решетки (частотно-селективных элементов) можно получить генерацию на длинах волн 0.5435, 0.5939, 0.6118, 1.1523, 1.52 и 3.3913 мкм


Лазер на углекислом газе (CO2-лазер) – один из самых популярных промышленных лазеров (сегодня его вытесняют волоконный и диодный лазеры). Они используются для обработки различных материалов и анализа состава атмосферы. Есть даже ряд проектов по использованию этих лазеров для управления молниями. Активной средой углекислотных лазеров является смесь газов: CO2, N2 и He. Иногда для улучшения разряда добавляют Xe и некоторые органические вещества. Накачка, как и в гелий-неоновом лазере, осуществляется путем создания разряда в среде (есть и экзотические методы, например, прямой впрыск электронного пучка). Разряд используют как продольный тлеющий (в лазерах в виде трубок), так и поперечный высокочастотный (в лазерах с полуволноводным резонатором). Накачка происходит за счет столкновения молекул углекислого газа и азота (с последующей передачей энергии на углекислый газ) с электронами разряда. Основная длина волны таких лазеров лежит в инфракрасном диапазоне и составляет 10.6 мкм. Для различных исследовательских целей используют частотно-селективные элементы, которые позволяют перестраивать длину волны в диапазоне от 9 до 11 мкм.


Аргоновый лазер также возбуждается электрическим разрядом, однако рабочие лазерные уровни соответствуют ионам, а не молекулам (атомам) газа. Чем выше степень ионизации атома (т.е. чем больше электронов с него улетело), тем более короткую длину волны может генерировать лазер. Всего длин волн, которые излучает лазер, 14, в порядке убывания интенсивности: 0.488, 0.5145, 0.3638-0.3336, 0.4965, 0.4765, 0.3851-0.3511, 0.5287, 0.5017, 0.3358-0.3003, 0.4727, 0.4658, 0.4579, 0.4545, 0.3055-0.2754 мкм. Используются, в основном, для литографии, в офтальмологии и для накачки других лазеров – Ti:Sa и лазеров на красителях.


Криптоновый лазер устроен так же, как и аргоновый, но излучает, в основном, на длине волны 0.647 мкм. Более слабое излучение соответствует 0.416, 0.5309, 0.5682, 0.6764, 0.7525 и 0.7993 мкм. Также используются в литографии и офтальмологии.


Азотный лазер способен генерировать длину волны 0.3371 мкм и, более слабо, 0.316 и 0.357 мкм. Накачка осуществляется электрическим разрядом. При этом коэффициент усиления в таких лазерах настолько высок, что лазер может работать и без резонатора. Областью применения являются, в основном, научные исследования и измерение параметров атмосферы.


CO-лазер работает на смеси CO, N2 и He, его принцип работы аналогичен CO2-лазеру, но требуются криогенные температуры, в связи с чем он не нашел широкого распространения в промышленности, хотя и обладает существенно большим КПД. Длины волна лазера лежат в диапазонах 2,5—4,2 мкм и 4,8—8,3 мкм.

Лазеры на парах металлов


Эти лазеры сходны газовым лазерам, однако, как явствует из названия, в качестве активной среды в них используются пары различных металлов. В лазерной трубке присутствуют две (иногда больше) небольшие емкости с металлом буферный инертный газ. Одна из емкостей нагревается до высоких температур, металл начинает испаряться и диффундировать по всей трубке, осаждаясь во второй емкости. Когда ресурс первой емкости выработан, нагрев переключается на вторую емкость, а направление диффузии и осаждения меняется. Накачка лазера производится с помощью разряда в газе. При этом ион инертного газа сталкивается с атомом металла и передает ему энергию. В силу особенностей структуры энергетических уровней, такие лазеры работают только в импульсном режиме.


Самый известный лазер на парах металлов использует медь. Усиление в среде настолько большое, что он способен работать без резонатора. Это довольно мощный лазер, который излучает на длинах волн 0.5106 и 0.5782 мкм. Один из немногих лазеров на парах металла, который нашел свое применение вне научных и учебных лабораторий – он используется в скоростной фотографии и для накачки лазеров на красителях.


Вторым по популярности является гелий-кадмиевый лазер. Его спектр – 0.44 и 0.325 мкм, то есть ультрафиолетовая область, за счет чего он нашел свое применение в полиграфии и ультрафиолетовых детекторах.


Более экзотические лазеры на парах металлов используют пары ртути (в смеси с гелием, длины волн 0.567 и 0.615 мкм), селена (24 полосы от красного до УФ) и золота (0.627 нм). Кроме как в научных экспериментах применяются редко.

Химические лазеры


В этих лазерах накачка активной среды (газа) происходит за счет химических реакций. Способны генерировать непрерывную мощность вплоть до мегаватт. Основных представителя этого семейства два – кислород-ионный и фторводородный лазеры.


Кислород-ионный лазер работает за счет реакции газообразного хлора, молекулярного йода, раствора перекиси водорода и гидроксида калия. В результате химической реакции раствора с хлором (помимо тепла и хлорида калия) образуется кислород, который передает свою энергию молекулам йода, который затем и излучает на длине волны 1.315 мкм.


Лазер на фтористом водороде использует цепную реакцию: атомарный фтор соединяется с молекулярным водородом с образованием молекулы HF и атомарного водорода. Атомарный водород, в свою очередь, реагирует с молекулярным фтором, снова образуя HF и атомарный фтор. Для запуска реакции используется электрический разряд. Существует также и лазер на изотопе водорода – дейтерии, отличающийся от HF-лазера длинами волн: HF излучает в диапазоне 2.7-2.9 мкм, а DF – 3.6-4.2 мкм.

Эксимерные лазеры


Этот класс лазеров использует химическую реакцию с неустойчивыми молекулами – эксимерами. Такие молекулы образуются с участием инертных газов и способны существовать только в возбужденном состоянии. Соединение атомов в молекулы происходит благодаря электрическому разряду. Используются повсеместно в ультрафиолетовой литографии и офтальмологии. Длины волн следующие: 0.193 мкм (ArF), 0.248 мкм (KrF), 0.308 мкм (XeCl), 0.353 мкм (XeF).

Лазеры с ядерной накачкой


Пожалуй, самый экзотичный вид лазеров. Накачка среды в них осуществляется посредством ядерных реакций. Способны излучать свет в диапазоне от рентгена до дальнего ИК. Есть два типа таких лазеров – одни из них используют ядерные процессы в реакторе, а другие – ядерный взрыв, после которого среда переходит в возбужденное состояние. Последние, разумеется, одноразовые.

Жидкостные лазеры (лазеры на красителях)


В качестве активной среды в таких лазерах используются, как это явствует из названиия, жидкости, имеющие какую-либо окраску. Самым популярным красителем является Родамин 6G, но я слышал о получении генерации даже на бренди. В маломощных лазерах используется кювета с жидкостью, а в мощных вариантах формируется тонкая струя, что позволяет избежать проблем с охлаждением. Для накачки используются другие лазеры – твердотельные и газовые. Спектр таких лазеров очень широк и составляет десятки нанометров. Это позволяет производить перестройку по длине волны или же генерировать сразу во всем спектре (при этом происходит генерация сверхкоротких импульсов). Различные разновидности красителя Кумарина полностью перекрывают диапазон длин волн от 0.435 до 0.565 нм. Различные Родамины светят в суммарной области 0.540-0.675 мкм, а прочие красители перекрывают весь оставшийся спектр вплоть до 0.940 мкм. Применяются, в основном, для создания лазерных часов, лазерной спектроскопии и генерации сверхкоротких импульсов в исследовательских и (изредка) промышленных целях.

Твердотельные лазеры

Многообразие лазеров. Часть 2. Лазер, Технологии, Наука, Познавательно, Свет, Длиннопост, Ликбез

конструкция твердотельного лазера с продольной диодной накачкой (почти как в зеленой лазерной указке)

В качестве активной среды используются кристаллы с добавлением активных веществ. При этом лазерные уровни образуются в активном веществе из-за воздействия на него внешней кристаллической решетки. Природные кристаллы для лазерных целей не подходят, поэтому их специальном образом выращивают, добиваясь при этом высокой однородности распределения примесей по кристаллу и однородности самого кристалла. Единственным способом ввести энергию в такие лазеры является свет. Накачка осуществляется с помощью ламп (импульсных и непрерывных), других лазеров и диодов.


Лазер на рубине был первым лазером оптического диапазона. Активным веществом являются ионы хрома, а кристалл – Al2O3. Для накачки применяют лампы-вспышки. Длина волны 0.6943 нм. Используется в голографии и для удаления татуировок.


Существует несколько лазеров на ионах неодима, различающихся матричными кристаллами и, соответственно, длиной волны. Накачка производится либо с помощью ламп, либо, что наиболее популярно на сегодняшний день, с помощью диодов. Самым популярным является Nd:YAG (неодим в аллюмо-иттриевом гранате). Основная длина волны 1.064 мкм, второстепенная – 1.32 нм. С помощью нелинейных кристаллов иногда удваивают частоту лазера (длина волны составляет 0.532 мкм), именно такая схема используется в китайских зеленых лазерных указках. Применяется в обработке материалов, дальномерах, научных исследованиях и для накачки других лазеров. Еще два лазера на неодиме – Nd:YLF и Nd:YVO применяются в основном для накачки Ti:Sa лазеров и имеют длины волн 1.047 (вторичная 1.053) и 1.064 мкм соответственно.


Отдельно стоит лазер на неодиме в стекле. Вместо кристалла здесь использовано аморфное стекло, что приводит к заметно более широкому спектру, чем у Nd:YAG. Длины волн отличаются совсем немного – 1.062 и 1.054 нм (в зависимости от типа стекла), но эти лазеры способны достигать энергий в импульсе вплоть до мегаджоулей (тераватты пиковой мощности). Используются для лазерной плавки и в попытках реализации лазерного термоядерного синтеза.


Еще три лазера используют в качестве матричного кристалла аллюмо-итриевый гранат (YAG), различаются они легирующими добавками. Иттербиевый лазер (Yb:YAG) имеет длину волны 1.03 мкм и используется для обработки материалов, спектроскопии и в дальномерах. Гольмиевый лазер (Ho:YAG) с длиной волны 2.1 мкм используется в медицине, а лазер на тулии (Tm:YAG) – в радарах (его длина волны 2 мкм).


Титан-сапфировый лазер (Ti:Sa) имеет сверхширокий спектр излучения – от 0.65 до 1.1 мкм. За счет этого его можно как перестраивать во всем диапазоне, так и выбирать какую-то длину волны, кроме того, он способен излучать сразу во всем спектре (при этом получаются сверхкороткие импульсы). Для его накачки используется множество других лазеров, а сам Ti:Sa нашел свое применение в научных исследованиях, дальномерах и спектроскопии. Из-за своей сложности применения в промышленности не нашли.

Многообразие лазеров. Часть 2. Лазер, Технологии, Наука, Познавательно, Свет, Длиннопост, Ликбез

Конструкция Ti:Sa лазера.

Еще один тип лазеров использует в качестве матричного кристалла селенид цинка (ZnSe). В основном применяются два типа активных легирующих добавок – хром и железо. Диапазоны длин волн, им соответствующие – 1.9-3.6 мкм и 4-4.5 мкм. Используются для генерации сверхкоротких импульсов, что имеет применение в промышленности.


К твердотельным лазерам относится и волоконный лазер. Существенное отличие конструкции в том, что вместо короткого и толстого кристалла используется очень длинное и очень тонкое волокно (его длина может достигать километров). При этом в одном волокне выполнено сразу несколько волноводов – один из них – это активная среда лазера, легированная эрбием, а остальные проводят излучение накачки от лазерного диода, которое на пути следования постепенно проникает в основной волновод. Очень активно используются в промышленности для резки, гравировки и сварки. Кроме того, нашли свое применение в медицине и косметологии, используются в качестве усилителей в оптоволоконной связи. Длины волн от 1.53 до 1.56 мкм.

Полупроводниковые лазеры

Многообразие лазеров. Часть 2. Лазер, Технологии, Наука, Познавательно, Свет, Длиннопост, Ликбез

Конструкция полупроводникового лазера.

Самый распространенный тип лазеров. В основе конструкции лежит полупроводниковый диод с отражающими гранями, однако из-за особенностей применения как лазера и физики необходимых процессов, они сильно отличаются от своих радиотехнических прародителей. Накачиваются напрямую током – в активной среде (на p-n переходе) происходит рекомбинация электронов и дырок (пустых мест без электронов) с испусканием кванта света. Изначально работали лишь при криогенных температурах, однако сегодня этого не требуется. Излучают в различных диапазонах – от ближнего УФ до дальнего ИК и в терагерцовом (но заполняют спектр не полностью). Нашли широчайшее применение в телекоммуникациях, промышленности, научных исследованиях и быту. Активно используются для накачки других лазеров.

Лазеры на свободных электронах


Излучают в диапазоне от рентгена (доли ангстрема - единицы нанометров) и до терагерцовых волн. В основе конструкции лежит ондулятор (последовательность противоположно расположенных магнитов), через который летит поток электронов. За счет переменного магнитного поля происходит поперечное колебание электронов, которые излучают свет вдоль направления движения. Используются в кристаллографии и исследовании материалов. Так как крайне сложны, дорогостоящи и громадны, в промышленности не используются.

Источник - моя статья на Суровом Технаре: http://brutalengineer.ru/2016/07/04/mnogoobrazie-lazerov-cha...

Показать полностью 3
123

Многообразие лазеров, часть 1.

Аббревиатура LASER расшифровывается как Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление света за счет вынужденного излучения. В этой статье мы поговорим о том, как лазеры устроены, и о том, что влияет на одну из основных характеристик лазера – его длину волны, а во второй части рассмотрим всевозможные типы лазеров и узнаем, каковы их длины волн и где они применяются.


История лазеров началась с предсказания Эйнштейном в 1916 году эффекта вынужденного излучения. О том, что это такое мы поговорим чуть позже. К 1928 году этот эффект был подтвержден на практике, а к 1940 родилась идея использовать его для усиления света. В 1954 году Басов, Прохоров и Таунс создали первый мазер, работающий на том же принципе, что и лазер, но излучающий волны микроволнового диапазона (отсюда и буква М в его названии). Первый же лазер как таковой (излучающий вблизи оптического диапазона, конкретно в этом случае – на длине волны 0.694 мкм) был создан в 1960 году Мейманом. Это был твердотельный лазер на рубине с оптической накачкой с помощью газоразрядной лампы.


На сегодняшний день лазеры работают в суммарном диапазоне длин волн от долей ангстрема (лазеры на свободных электронах) до десятков микрометров (например, CO2 лазер излучает на длине волны 10.6 мкм), что многократно превышает видимый спектр, составляющий всего от 0.38 до 0.74 мкм. Однако, существующие лазеры не полностью заполняют весь этот промежуток.

Устройство лазера


Чем же лазер отличается от обычного источника света, например, газоразрядной лампы? Принципиальных различия два: во-первых, лазер, в отличии от лампы, излучает очень узкие линии (рекорд, если не ошибаюсь, составляет ширину линии в сотые доли Герца на фоне 10^15 Герц несущей), а во-вторых, он излучает волны высокой когерентности.


Необходимо остановиться на этих двух понятиях – спектре и когерентности.


Электромагнитный спектр – это распределение энергии электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.


На следующих изображениях показаны спектры излучения солнца, ртутной лампы и гелий-неонового лазера. Видно, насколько сильно они различаются – практически сплошной спектр у Солнца (лишь несколько изрезанный), множество линий у ртутной лампы и одна-единственная узкая линия у лазера.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Спектр излучения Солнца.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Спектр излучения ртутной лампы.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Спектр излучения гелий-неонового лазера.

Когерентность излучаемого света означает, что электромагнитные колебания в разных точках лазерного пучка (как по пространству, так и по времени) происходят взаимосвязано, с постоянной разницей фаз. Наличие когерентности приводит к наблюдению такого явления как интерференция, когда складываются амплитуды волны, а не их интенсивности (пропорциональные квадрату амплитуды), как это происходит с некогерентным светом. При интерференции волны могут как усиливать, так и гасить друг друга – это, в частности, проявляется в виде интерференционных полос, появляющихся в плоскости интерференции. Энергия при этом, разумеется, никуда не пропадает (при гашении) и не появляется из ниоткуда (при усилении) – она перераспределяется между областями максимумов и минимумов когерентности.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Интерференционная картина.

Типов лазеров великое множество: газовые, твердотельные, волоконные, жидкостные, на парах металлов, на свободных электронах, полупроводниковые, на центрах окраски, газодинамические, эксимерные, химические и даже лазеры с накачкой ядерным взрывом.


Но все они построены по одному и тому же принципу генератора — усилителя с положительной обратной связью. В качестве усилителя работает так называемая активная среда лазера — рабочее тело, в котором создана инверсия населенности, а в качестве положительной обратной связи используется система зеркал (в основной массе), образующая резонатор. Энергию в активную среду передает система накачки.


По сути, свет, зародившийся в активной среде выходит из нее, частично отражается зеркалами резонатора обратно, вновь проходит через активную среду, где усиливается, снова выходит из нее и отражается обратно, и так до бесконечности. В конце концов, лазер (непрерывный) выходит на установившийся режим, при котором усиление равно потерям – сколько энергии за один обход светом выходит резонатора из лазера, столько же энергии добавляется в свет за один проход через активную среду.

Усиление света.


Основной процесс, приводящий к усилению света в лазерах, называется вынужденным излучением. Его суть в следующем.


Существует среда, в которой какая-то доля атомов находится в возбужденном состоянии (на т.н. верхнем лазерном уровне), при этом в атоме (или молекуле) существует еще один, более низкий уровень энергии (нижний лазерный уровень), на который электрон способен перейти с излучением кванта света (т.н. разрешенный переход). Если в такую среду снаружи прилетает квант света, имеющий ту же энергию, что и разница энергий между этими уровнями, то существует вероятность, что один из возбужденных электронов «свалится» с верхнего лазерного уровня на нижний за счет «взаимодействия» с налетающим фотоном, при этом он излучит еще один квант света, имеющий ту же энергию, что и налетающий фотон (и равную разнице энергий между уровнями), и будет с ним когерентен (т.е. разница фаз их колебаний остается постоянной). Слово «взаимодействие» я взял в кавычки, так как в этом процессе налетающий фотон никак не изменяется. В этом месте можно привести цитату из учебника Нагибиной Ирины, которую из года в год закрашивали в старых учебниках: «и фотоны, как груши, падающие с дерева, увлекают друг друга в полёт».


Существует и другой процесс, с которого стартует излучение лазера – спонтанное изучение, при котором электроны сваливаются с верхнего лазерного уровня на нижний самопроизвольно, излучая фотон со случайной фазой.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Процессы поглощения, спонтанного и вынужденного излучения.

Активная среда.


Усиление света происходит в активной среде – веществе, в котором создана инверсия населенностей. Населенность означает доли атомов, находящихся на тех или иных уровнях энергии. В тепловом равновесии населенность распределяется по закону Больцмана, т.е. чем выше энергия уровня, тем экспоненциально меньше атомов находится на нем. При инверсии населенностей с помощью внешнего источника энергии создается обратная ситуация – на верхнем уровне атомов больше, чем на нижнем.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Распределение атомов при тепловом равновесии и инверсии населенностей.

Именно активная среда в основном определяет, какую длину волны будет иметь лазер. У каждой активной среды имеется спектр люминесценции, т.е. излучения света, энергия для которого получена с помощью внешнего источника (накачки) – электричества, другого света, химического возбуждения или, например, резкого расширения газа в газодинамических лазерах.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Спектр люминесценции рубина.

Резонатор


Резонатор в лазере выполняет сразу две функции – создание положительной обратной связи и частотной селекции.


Простейший резонатор образован парой зеркал. Обычно одно из них полностью отражающее, а второе – частично отражающее и частично пропускающее (прошедшее излучение и есть выходное). Свет, отражаясь от зеркал резонатора попадает обратно в активную среду, где далее усиливается. Так реализуется положительная обратная связь.


Резонатор назван так, поскольку в нем происходит резонанс – сложение волн одной частоты, при котором они усиливают друг друга. Резонатор обладает своим собственным спектром длин волн, которые в резонаторе складываются конструктивно. Волны, не попадающие в спектр резонатора, гасят сами себя. При этом этот спектр является бесконечным числом равноотстоящих линий. Так как одно из зеркал резонатора частично прозрачно, то эти линии не бесконечно узкие, а имеют некоторую ширину.


Спектр лазерного резонатора накладывается на спектр люминесценции активной среды, и происходит частотная селекция – выбор узкой полосы излучения (с шириной, обычно равной ширине линии резонатора) из всего (довольно широкого) спектра люминесценции активной среды. При этом в генерацию вылезает та из линий резонатора, которая соответствует наибольшей величине люминесценции. Иногда линий, имеющих одинаковое усиление несколько, и тогда между ними начинается конкуренция, и энергия постепенно перераспределяется между ними.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Наложение спектра резонатора на спектр люминесценции.

Управление длиной волны


Как мы выяснили, длина волны излучения определяется, во-первых, активной средой лазера, а во-вторых – его резонатором. Однако, существуют методы управления длиной волны.


Самым простым видом управления длиной волны является установка внутри резонатора дополнительных фильтров, которые изменяют его частотный спектр – например, с помощью поглощения света с ненужными длинами волн. При этом для отфильтрованных длин волн возрастают потери, и доминирующими линиями генерации становятся другие.


Основные типы таких фильтров – это, разумеется, поглощающие вещества (например, ячейка с газом). Следующим типом фильтра является дифракционная решетка – пластинка, на которой с некоторой периодичностью нанесены отражающие штрихи. В зависимости от угла падения света на пластинку она отражает обратно ту или иную длину волны, все прочие же уходят в сторону и не возвращаются в активную среду. Аналогичным образом используется и призма. Наконец, в некоторых резонаторах устанавливают специальный прибор – интерферометр. За счет эффекта интерференции он отфильтровывает определённый набор длин волн, внося в резонатор дополнительные потери, распределенные по основному спектру резонатора. Простейшим из таких приборов является плоскопараллельная пластинка, расположенная под углом к направлению распространения света.

Многообразие лазеров, часть 1. Лазер, Технологии, Свет, Длиннопост, Наука, Познавательно, Ликбез

Лазер с дифракционной решеткой.

Другим способом управления длиной волны является метод преобразования частоты излучения (или деления длины волны, что одно и то же). При этом в лазере устанавливается дополнительный элемент, осуществляющий это преобразование – специальный нелинейный кристалл (такой, в котором взаимодействие вещества со светом нелинейно зависит от поля, например, кристалл KDP).


Самая частая используемая разновидность такого явления это т.н. генерация второй (или более высоких) гармоники, при которой частота излучения удваивается (длина волны уменьшается в два раза). Электромагнитное поле, возникающее в кристалле и переизлучающееся в свет при этом пропорционально квадрату поля падающего света, что приводит к появлению компоненты с удвоенной частотой (квадрат синуса, описывающего волну, представляется как сумма постоянной величины и величины, колеблющейся на удвоенной частоте). Такие кристаллы установлены, например, в китайских зеленых лазерных указках. Вообще говоря, это поистине hi-tech устройство: такая указка является полноценным твердотельным лазером с продольной диодной накачкой и генерацией второй гармоники. В излучении таких указок можно найти как компоненту, собственно, зеленого цвета (0.53 мкм), так и остаточное излучение основной гармоники (1.06 мкм), и излучение диодного лазера накачки (0.808 мкм).


В нелинейных кристаллах так же возможна генерация суммарной (или разностной) частоты. Происходит это, опять же, благодаря нелинейным явлениям. При этом из двух взаимодействующих в кристалле фотонов возникает один, с частотой, являющейся суммой частот исходных фотонов. Такой подход позволяет заполнить лазерным излучением ультрафиолетовый диапазон, в котором обычных лазерных источников практически не существует.


Плавная перестройка частоты в некотором пределе возможна благодаря параметрическому усилению света в нелинейных кристаллах (явление основано на генерации суммарной и разностных частот). При этом сам нелинейный кристалл накачивается интенсивным светом какой-либо длины волны (генерируемой лазером), а этот свет внутри него преобразуется в две (или более) волн другой длины, свет которых гуляет по дополнительному резонатору. Таким образом получаются как бы два лазера внутри одного. При этом перестройка по длине волны осуществляется путем поворота или нагрева кристалла, что меняет условия нелинейного взаимодействия для разных длин волн за счет зависимости коэффициента преломления кристалла от угла и температуры.

Источник - моя статья на Суровом Технаре http://brutalengineer.ru/2016/07/03/mnogoobrazie-lazerov/

Показать полностью 9
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: