Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен радиометру Atom-Scan, универсальному самодельному прибору, который может работать c разными счетчиками Гейгера включая слюдяные, а так же детектировать альфа, бета и гамма излучение. В ходе поста посмотрим как собрать такое устройство, где достать дефицитные радиокомпоненты и как правильно настроить схему чтобы все работало. По традиции смоделируем и напечатаем корпус на фотополимерном 3D принтере, проведем сравнительный тест счётчиков, а так же попытаемся разобраться какой дозиметр на сегодняшний день самый лучший.

Эта история началась больше полувека назад, когда на одной из раскладок радиорынка мне в руки попался счетчик Гейгера, который подозрительно выглядел и имел сбоку что-то напоминающее окно. С него собственно всё и началось.

По словам продавца эта штуковина умеет детектировать альфа излучение. Почухав пальцем маковку и вспомнив что про это рассказывали в школе, незамедлительно забрал артефакт и начал копать интернет на предмет готовых схем способных оживить случайную находку.

На одном из форумов, человек под ником DocDizel как раз активно занимался разработкой подобного проекта. Но был нюанс.  Прибор программно поддерживал всего несколько счётчиков. Желание расширить возможности девайса привели к переписке с супергероем, где он выслушав пожелания и рекомендации, доработал прошивку и сделал практически универсальный радиометр к которому можно подключить все что угодно.

Первые испытания устройства проходили в Припяти. Прибор крепился на штанге от металлоискателя, а в нижней его части находился чувствительный слюдяной счетчик СБТ10. Максимальные радиационные поля, которые удалось зафиксировать были у подножья отеля Полесье и составляли около 2 мР/Ч. Пройдя боевое крещение огнем мечем и временем было решено собрать серию радиометров с разными счетчиками. Сразу определимся с терминами.

Дозиметр – это прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. К таким относятся: РадиаСкан, RadiaCode, Fnirsi GC-01, RadBoy, микрон, карандаши ИД-1, штуки с таблетками и многое другое, что способно накапливать дозу: дневную/месячную/годовую/вековую и прочие интервалы времени.

Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в конкретной точке. К таким относится: Припять, Белла, Анри 01-02 «Сосна», ДП-5 и прочие. В этот список также входит Atom-Scan. Первые несколько приборов собирались буквально на коленке и как на зло заработали с первого раза. Как говорил один препод в универе, если что-то заработало с первого раза, значит что-то пошло не так. Этот радиометр исключение, не считая мелочей о которых расскажу в процессе.

Основная задача проекта, сделать самое маленькое и чувствительное устройство в мире. За пару часов набросал схему и начал разводить печатную плату. Примерно через две недели платы приехали по адресу. Заказываю я обычно на PCBWay.

Для сборки проекта нужна небольшая жменя радиодеталей и экран от старой мобилы, отжатой на районе. Сердцем устройства служит копеечный микроконтроллер Atmega88PA-AU, такой продается в любом ларьке с шаурмой. Так же понадобится smd резисторы и конденсаторы типоразмера 0805, несколько транзисторов, кнопок, разъем microUSB, пьезоизлучатель, дроссель и несколько деталей узла высоковольтной накачки. Все необходимые номиналы указаны в схеме ниже.

В качестве детектора ионизирующего излучения воспользуемся слюдяным счетчиком СБТ-11А. Если верить одному распространенному мифу, буква А в конце говорит о повышенной чувствительности счетчика к альфа излучению за счет более тонкой слюды. Данный артефакт попался абсолютно новый с паспортом, который запечатлел дату рождения 1-1-74 года, во что мало верится так как был новый год за окном и каждый обмывал праздник как мог.

Счётчики можно разделить на несколько категорий: стеклянные типа си3бг - регистрируют исключительно жесткое гамма излучение, их обычно называют счетчиками судного дня. Сбм20, си21 и прочие в металлических корпусах - способны видеть жесткое бета и гамма излучение.

Слюдяные датчики считаются самыми универсальными, они способны регистрировать альфу, мягкую бету и гамма излучение. Процент регистрации альфа потока напрямую зависит от толщины слюды. Каждая трубка по паспорту способна детектировать определенный диапазон энергий. Универсального датчика, который может регистрировать всё и сразу по определению не существует!

Есть еще детекторы нейтронного излучения, но там совсем другая история и диапазоны рабочих напряжений.

В общем заливаем плату флюсом и начинаем распаивать потроха согласно посадочным местам. Начнем с транзистора IRF840, корпус у него теплоемкий, потому, хорошо прогреваем это дело. Пайка - процесс ответственный. Подходить к нему нужно с хорошим инструментом и желательно минимальный комплект жал под разные технические задачи.

На плате видно контактные площадки для керамического выводного конденсатора малой емкости около в 5-10 пФ. Через него будут проходить импульсы на микроконтроллер при обнаружении счётчиком ионизирующего излучения. Минимальное рабочее напряжение должно составлять не меньше 500 В. В некоторых магазинах можно найти конденсаторы в SMD 1206 исполнении, чем и воспользуемся.

После пайки на плате остается куча флюса, пыли и прочего налета, который необходимо удалить. Для этого наливаем в ультразвуковую ванну смывку и хорошенько всё промываем. На лицевой стороне размещаем разъем microUSB, кнопки управления и экранчик. После - вытираем следы своего присутствия и собственно все, процесс сборки занял от силы 30 минут.

После всех монтажных работ в микроконтроллер необходимо вдохнуть жизнь. Делать это будем с помощью старенького самодельного программатора USBASP, который собирался более 15 лет назад. Дорожки на плате тут рисовались маркером для CD дисков. Припаиваем сигнальные провода и питание к плате согласно рисунку ниже. Там же указаны все номиналы элементов для быстрой и оперативной сборки.

Радиометр может работать практически с любыми счетчиками Гейгера. В основном самые распространенные это слюдяные СБТ10, СБТ11, СИ8Б и классические трубки СБМ20. В архиве с полезностями будут отдельные прошивки под каждый из перечисленных счетчиков, а также универсальная прошивка, которую будем использовать дальше. Указываем к ней путь в программе и заливаем в микроконтроллер. После этих процедур включится подсветка, экран оживет, а слева в углу будет вращаться знак радиохазарда.

Теперь возникает вопрос, а где достать экраны? Тут есть два пути. Первый - интернет, пишем: экраны для Nokia 1280. Второй вариант - найти нерабочие телефоны моделей Nokia 1202/1203/1280. Выпаивать экраны нужно аккуратно с применением нижнего подогрева и щепотки волшебства, а иначе можно повредить его.

Дроссель в цепи накачки должен иметь индуктивность от 2 до 7 мГн и иметь высокую добротность. Достать такой можно расковыряв обычную светодиодную лампу. Единственный минус такого решения - это габариты, потому, для компактной сборки платы радиометра лучше искать планарные комплектующие.

Теперь небольшой лайфхак. Дроссель от драйверов светодиодных ламп имеет большой скрытый потенциал в любительском дозиметростроении. Еще в самом начале этого пути, когда собирался дозиметр Микрон-2, неоднократно возникала проблема с накачкой высоковольтного трансформатора. Он мотался на ферритовом кольце неизвестного происхождения, имел 400 витков вторичной обмотки и 6 первичной. Схема с ним могла пару минут поработать, а затем уходила в вечный сон до полной перезагрузки прибора. Так вот, намотав 8 витков поверх обмотки дросселя, получился просто идеальный повышающий трансформатор. Настолько идеальный, что напряжение на третей ступени умножителя достигало 1 кВ. Это намного выше всех допустимых норм рабочего диапазона счётчика.

Удивительно, но не смотря на это он замечательно продолжал считать фоновые значения. Запитал от второй ступени, там напряжение ниже, около 700 В. Любая схема с таким трансформатором будет работать как часы.

Посмотрим на основные сигналы и на что нужно обращать внимание при настройке радиометра. Обвязка затвора силового транзистора IRF840 состоит из 4 элементов, которые представляют собой удвоитель напряжения для надежного открывания ключа. Подключим щуп осциллографа к затвору и посмотри что там происходит. По умолчанию на этой ноге будут присутствовать короткие импульсы с частотой примерно 120 Гц, длительностью 800 мкС и удвоенным напряжением питания 8 В.

Дальше, нужно настроить делитель напряжения отвечающий за показания уровня заряда батареи. Делается это очень просто, место этого резистора припаиваем потенциометр на 20 кОм. Изменяя его сопротивление добиваемся чтобы напряжение на экране радиометра и блоке питания соответствовали друг-другу. При напряжении питания схемы ниже 3-х вольт, радиометр выключается с целью защиты литий-ионного аккумулятора. Сопротивление резистора получилось 4.2 кОм. Припаиваем его на плату. Небольшой разброс в показаниях напряжения допустим.

Высоковольтный узел накачки состоит из дросселя, ультрабыстрого диода HER108, накопительного высоковольтного конденсатора и супрессора на 400 В. После установки всех деталей на плату, всё что нужно будет сделать это подобрать ёмкость накопительного конденсатора. Использовал для этих целей ассорти марки СВВ81.

С этого момента могут возникнуть трудности при настройке схемы без соответствующего измерительного оборудования. С этим нам поможет электростатический киловольтметр С50.

Вы наверняка видели в школе более простую версию этого прибора, назывался он электроскоп. Принцип работы тут основан на обнаружении электрических зарядов, пластины устройства будут отклоняются друг от друга под действием электрического поля и показывать некую величину.

Например в карандашах ИД-1 эта величина - рентгены. При воздействии ионизирующего излучения на заряженный дозиметр в объёме ионизационной камеры, возникает ионизационный ток, уменьшающий потенциал конденсатора. Измеряя изменение потенциала, можно пропорционально судить о полученной дозе. Волосок в ионизационной камере карандаша настолько тонкий и чувствительный, что начинает танцевать вблизи светодиодной лампы в такт с частотой электросети 50 Гц.

Электростатический вольтметр конструктивно выглядит сложнее, имеет подсветку, конденсор, систему линз и зеркал фокусирующую луч на измерительную шкалу. Прибор на столе должен стоять ровно и неподвижно, иначе показания будут болтаться как корабль на волнах во время шторма.

Особенность прибора в том, что щупы тут не вносят погрешность в схему за счёт практически бесконечного сопротивления. К примеру, щуп мультиметра таким похвастаться не может, напряжение на накопительном конденсаторе мгновенно просаживается и это вызывает увеличение импульсов накачки высоковольтной части схемы. Это относится и к щупам осциллографа, любое сопротивление в подобных цепях приводит к току утечки и искажению реальных параметром при измерении.

Подбор конденсатора в радиометре. Процесс тут очень простой, добавляем ёмкости к магазину от малого до великого. Нужно добиться картины, когда импульсы накачки высоковольтной части станут 1 раз в секунду, а напряжение на вольтметре будет стоять неподвижно в районе 400В. Если напряжение немного прыгает, значит вы где-то близко.

Напряжение на вольтметре должно стоять неподвижно. На этом настройку схемы можно считать исчерпывающей. Ёмкость подобранного конденсатора составила 3 нФ. Рекомендую прикупить SMD конденсаторы на 500 В. Номинал 10 и 1.5 нФ, с их помощью можно подобрать абсолютно любую ёмкость используя параллельное или последовательное соединение.

Обратная связь радиометра работает по следующему принципу. Напряжение на накопительном конденсаторе ограничивается 400 В супрессором. Индуктивный выброс дросселя условно может быть бесконечным по амплитуде, при превышении установленного порога защитный диод уходит в короткое замыкание и рассеивает лишний ток от импульса. Это событие отслеживается МК, который в свою очередь принимает решение увеличить скважность, если импульс прошел через защитный диод или уменьшить ее, если этого не произошло. Таким образом получается экономичный высоковольтный преобразователь, требующий минимум деталей и самое главное совсем не нужно мотать трансформатор.

Переходим к счётчикам. Все они функционируют от рекомендуемого рабочего напряжения 390В. А рабочий участок счетной характеристики лежит в пределах от 320 до 460 В. Как уже было сказано раньше, счётчик может работать и от 1 кВ, но как долго - это вопрос.

В предыдущем посте про дозиметр RadBoy мы проводили настройку тыкая щупами осциллографа в схему и тем самым вычисляли примерное напряжение накачки. Перепроверив предыдущий результат электростатическим вольтметром, напряжение в точке измерения оказалось 550 В.

Давайте проверим на напряжение все имеющиеся в хозяйстве дозиметры. Одна из самоделок неизвестного автора прошлого века, высоковольтная накачка тут собрана на автогенераторе. Напряжение на счетчике завышено - 560 В. Притять - показала ровно 400 В. Тютелька в тютельку. Аж глаз радуется. РКГБ-01 показал 410 В. Регул - 460 В. Анри 01-02 сосна 420 В. Еще одна самоделка 380 В.

Китайский дозиметр FNIRSI удивил больше всех, тут показания прыгнули аж до 650 В. Его прислали для обзора, с радостью его сейчас обозреем...

Нашел паспорт к счётчику, рекомендуемое напряжение ничем не отличается от остальных. Кладём твердый минус в коробку разработчиков. А теперь поговорим о плюсах. Во первых это цена - 45$. Fnirsi GC-01 заявлен как бытовой дозиметр-радиометр, предназначенный для личного и домашнего использования. Выступает в качестве сигнализатора накопленной дозы, контроля рентгеновского, гамма и бета-излучения.

Устройство имеет приятный желтый пластиковый корпус с прорезиненными вставками и большим цветным дисплеем на котором выводится вся необходимая информация. Большое окно работает в режиме поиска, снизу усредненный фон и максимально зарегистрированное значение мощности дозы. Справа выставлены пороги сигнализации в режиме поиска и накопленной дозы. В меню устройства можно выбрать систему отображения: в микрозиверты/час, миллирентгены/час и так далее. Можно установить порог сигнализации уровня мощности и накопленной дозы. Дата и время служат место отрывного календаря на стене. Есть возможность отключит мигающий светодиод и звуковую сигнализацию. В последнем пункте меню видим настройку яркости дисплея и выбор языка.

Дозиметр оснащен литий-ионным аккумулятором емкостью 1100 мА и разъемом USB Type-C. Заряда хватает на 16 часов непрерывной работы. В комплекте идет отвертка с помощью которой можно разобрать корпус. Шучу. Плата устройства выполнена красиво и технологично. Присутствует батарейка для сохранения настроек даты и времени, процессор есть, деталюшки тоже. Стеклянный счетчик Гейгера запитан от умножителя напряжения. По некоторым данным из всемирной паутины, получилось найти информацию что трубка J321 это полный аналог советскому счетчику СБМ20, за исключением того, что в темноте она светится.

Что касаемо точности отображения мощности дозы от разных источников, этот пункт мы оставим на конец поста где будет сравнительный тест большинства распространенных бытовых дозиметров.

При подключении счётчика, важно не перепутать полярность! Для СБТ11 три нижние контакта - это аноды, два верхние - катоды. Для СБТ10 от первого до десятого пина - это аноды, 11 контакт - катод. Всегда смотрим в паспорт. Если перепутать полярность, детектор будет уходить в режим постоянного тлеющего разряда и истощать ресурс счётчика.

На плате предусмотрены контакты для пьезоизлучателя, счетчика и аккумулятора. Для проверки работоспособности возьмём альфа источник от дымоизвещателя на основе америциия 241. Его спокойно можно заказать на Алиэкспресс. Радиометр регистрирует превышение фона и рисует на экране веселого Роджера с черепом и костями. Намекая - будь осторожен человек!

Все эти запчасти с проводами не удобно носить в кармане, потому смоделируем удобный и компактный корпус в Solid Works. Печатать его будем на фотополимерном принтере Creality Halot Sky.

Так как слюдяные счётчики имеют разные размеры, напечатано было два типа корпусов: под датчик СБТ10 и СБТ11. Одна из попыток родить модель из фотополимера окончилась крахом, смола в ванне закончилась раньше времени. Это фиаско...

После печати удаляем лишние поддержки, достаем напильник, наждачную бумагу и приступаем к обработке корпусов. По итогу получились такие детали: сам корпус с нижней крышкой где будет размещаться счётчик, две кнопки управления и крышка фильтра с прорезью, куда будет вставляться лист бумаги или кусок фольгированного свинца. Плата как и корпус не предусматривали каких либо крепежных отверстий, потому разогреваем термопистолет и начинаем халтуру.

На показания фоновых значений сейчас не обращаем внимание, этот параметр настраивается в меню. Что касаемо потребления прибора. С выключенной подсветкой оно составляет 1.2 мА, с включенной 8 мА, а если перевести устройство в режим сна, тот тут цифры просто поражают воображение, меньше 1 мкА.

Теперь немного украсим корпус. Для этого воспользуемся светонакипительным порошком и эпоксидной смолой. Получившиеся бульйон должен напоминать кровь из фильма Хищник. В полной темноте радиометры выглядят атмосферно и непривычно, в магазине такое точно не купишь.

Переходим к настройке железа. Первое что нужно сделать, это включить на радиометре режим экспозиции и параллельно запустить таймер на телефоне. Дело в том, что микроконтроллер работает от внутреннего тактового генератора, который имеет разброс в подсчёте реального времени.

Через десять минут на смартфоне останавливаем таймер и запоминаем отображаемое время на радиометре. Для расчетов используются секунды. Время радиометра делим на эталонное с телефона. Затем, сумму умножаем на 500 и отнимаем 500. У нас выйдет некий коэффициент, в данном случае 10. Дальше нажимаем и удерживаем кнопку включения, заходим в меню. В пункт RC вводим получившиеся значение.

Эти действия нужны для того, чтобы микроконтроллер мог правильно подсчитывать время при измерении усредненной экспозиционной дозы. Теперь 10 минут, равны 10 минутам.

Теперь нам нужно узнать точное фоновое значения. Зачастую на природе, вдали урановых природных рудников они ровняются от 10-30 мкР\ч. В моем случае, дома, средняя температура по палате равна 12 мкР\ч. ATOM-SCAN сейчас показывает 1.8 мкР\ч. По умолчанию универсальная прошивка содержит настройки для счетчика СБТ10. У нас СБТ11, что нужно поменять?

Удержанием кнопки включения заходим в меню и перелистываем всё что там есть. Тут можно настроить время экспозиции при измерении продуктов питания, громкость щелчков прибора, включить или выключить сигнализацию при превышении порога мощности дозы, установить фоновый порог и яркость подсветки, которая не работает как нужно.

Нас интересует последний пункт, настройка датчика. Тут видим три параметра. Первые два отвечают за скорость реакции радиометра при резком изменении уровня фона. Последний коэффициент это время за которое счётчик набирает определенное количество импульсов, равное в нашем случае 12 мкР/ч. Для СБТ10 время установлено 6с 15 мС. Для СБТ11 нам коэффициент пока неизвестен.

Каждую секунду в нашем пространстве летает миллионы гамма-квантов, они берутся как из космического пространства, так и природного. Как пример – дочерний продукт полураспада урана, который присутствует от слова везде, включая кирпич и бетон из которых построена ваша хата.

Допустим в месте измерения эквивалентная доза ионизирующего излучения равна 12 мкР/ч. Каждый счетчик Гейгера имеет свои геометрические размеры ионизационной камеры. Если сгенерировать картинку с условными гамма квантами за 6с в пространстве, то площадь счетчика СБТ10 за это время в среднем зафиксирует 12 событий.

Площадь счетчика СБТ11 в 6 раз меньше. За 6 секунд он зарегистрирует всего 2 события. Чтобы насчитать 12 мкР\ч, время измерения нужно увеличить с 6 раз до 36 секунд. Например, самый маленький слюдяной счетчик си19бгм имеет настолько маленькую площадь, что регистрирует всего одно событие раз в 60 секунд. Чтобы набрать обычный природный фон, ему нужно работать 12 минут. Чем больше площадь счетчика, тем быстрее он реагирует на изменение радиационной обстановки и тем самым дозиметр заблаговременно сможет оповестить вас об опасности!

Сейчас вы видите настройки для разных датчиков. Вводите их в прибор и на этом все. Если вашего датчика нет в списке, ставите любое время - предположим 31 секунду. В режиме экспозиции набираем естественный фон в течении 10 минут. Значения показали 9 микрорентген. Это мало, снова заходим в меню и увеличиваем время измерения до 36 секунд. Снова набираем усредненный фон за 10 минут и тут показания уже 11 микрорентген, это уже ближе к истине.

Естественно про лабораторную калибровку и соответствие их требованиям стандартам и эталонам тут речи не идёт.

После настройки прибор готов к работе. Сейчас мы возьмем три источника чтобы сделать ассорти по типам излучения. Америций - альфа источник, фильтр ЗС7 - бета источник и часы на основе СПД радия, условно бета + гамма. Попробуем узнать чего и сколько тут излучает.

Находясь в режиме экспозиции, кладем дозиметр на измеряемую поверхность и нажимаем кн.1, он перейдет в режим измерения альфа/бета/гамма активности. Если спустя некоторое время нажать кн.2, то устройство перейдет в режим паузы, для того, чтобы вы подложили между измеряемой поверхностью и датчиком лист бумаги - альфа фильтр. Нажатие кн.2 запустит измерение активности с отсечением альфа чистиц фильтром. На экране будут отображаться данные альфа, бета+гамма активности.

Дальше меняем бумажку на бета-фильтр в виде свинцовой 1.5 мм пластины и снова нажимаем на кн.2, запуститься измерение отсеянного гамма излучения. По прошествии некоторого времени мы получим результат - замер альфа, бета и гамма активности. Фильтр для радиометра под счетчик СБТ10 работает по такому же принципу.

Альфа частицы представляющие собой тяжелые ядра гелия не способны преодолеть расстояние по воздуху больше 3 см, они сталкиваются с молекулами воздуха и теряют всю свою энергию. Обычная бумага становится непреодолимым препятствием для атомов гелия. Бета-излучение или электроны могут иметь по воздуху пробег в несколько метров. Гамма или коротковолновое электромагнитное излучение , в зависимости от энергии, способна преодолевать расстояние в несколько миллионов световых лет и достигать нашей земли.

Самое захватывающее в этом деле заключается в наблюдении работы счетчика в полной темноте. При регистрации частиц в детекторе вспыхивают разряды. Можно визуально наблюдать в какой части счетчика произошло то или иное событие.

Переходим к самой интересной части поста. Попробуем сравнить показания всех собранных радиометров. Для этого воспользуемся уже знакомыми источниками. Чувствительность счетчиков к альфа излучению будем проверят притулив источник впритык к слюде. Результат измерения запишем по максимальным показаниям импульсов в секунду. Тут один раз пригнуло до 60. Так и фиксируем, 60 cps. СБТ11 без буквы А показал 600 импульсов. СБТ11А - 1765. Это пока лидер по чувствительности. В три раза опередил СБТ11 и в 30 раз СБТ10. Дабы долго не затягивать, самыми слепыми оказались трубки СБМ20, а рекордсменом си19бгм.

Теперь стекло ЗС7. Его площадь способна перекрыть всю площадь счетчика и обеспечить равномерную плотность бета потока. Радиометр его измерять не умеет, потому будем просто записывать условные цифры. Первый испытуемый показал 92 импульса в сек, так и записываем на бумажке. СБТ11 показал 16 импульсов. СБТ11А - 10. В этом соревновании показания напрямую зависят от площади счетчика и того сколько туда попадет частиц за определенное время.

Часы москва 16 камней. Тут картина идентичная как и с фильтром ЗС-7. Результат немного удивил на СБТ11 счетчике. Изучив конструктив внимательней, оказалось что в них разная площадь окна. В общем по результатам эксперимента, идеального счетчика не существует. Как вариант, комбинировать их как это сделано на корабельном радиометре РКБ-1. Тут каждый решает для себя сам, что лучше, а что хуже.

Ради следующего эксперимента пришлось потратить целое состояния скупая все дозиметры на рынке, которые только удавалось найти. Это можно назвать коллекцией. В чём будет заключатся суть сравнения всего этого железа?! Все бытовые приборы можно разделить на несколько категорий.

Первая категория измеряет гамма фон. Отличить их можно по счётчикам, которые обернуты свинцовой фольгой или металлическому корпусу блокирующему бета излучение. К ним относятся и сцинтилляционные дозиметры-радиометры. При попадании гамма-кванта в тело кристалла в нем возникает вспышка света, которая регистрируется фотоэлементом и передается на счетную часть схемы. Для детального понимания, рекомендую почитать пост про сборку гамма спектрометра, который был ранее.

Вторая категория дозиметров зачастую имеет пластиковый корпус и счетчики без свинцовой фольги. Они способны показывать сумму гамма плюс жесткого бета излучения.

Третья категория на корпусе имеет крышку фильтра, пересчетная схема в таких устройствах способна измерять плотность бета потока.

Последняя категория, дозиметры со слюдяными счетчиками. Они считаются самыми универсальными, так как способны регистрировать альфа излучение.

Независимо от типа дозиметра-радиометра, сделаем простую таблицу в которую будем записывать результаты измерений от единственного источника фильтра ЗС-7. В том числе и плотность бета потока если такую функцию поддерживает прибор. Эталоном в первой строке поставим Радиаскан 701, так как он заявлен сертифицированным дозиметром.

Тест длился два дня. Результаты вы сейчас видите в таблице. Всегда было интересно, какой бытовой дозиметр лучше всех. Фоновые показания гамма излучения получились почти везде одинаковые. Гамма плюс бета условно зависит от площади счетчика, материала и толщины корпуса устройства. К примеру, зонд радиометра ДП-5 может только обнаружить наличие бета излучение, но посчитать плотность бета потока он не способен.

Смотрите таблицу и выбирайте то, что вам ближе. ATOM-SCAN сложно отнести к профессиональным радиометрам, он много чего не умеет. Но, а много ли можно требовать от обычной самоделки, сделанной за пару вечеров в компании чашки чая и интереса к науке.

У меня нет доступа к эталонным радиометрическим лабораториям, где можно подтвердить или опровергнуть достоверность полученных результатов. В таблице цифры трёх измерений каждым прибором для получения среднеарифметического значения. Китайскому дозиметру Fnirsi пришлось сражаться с культовыми и дорогими приборами, он достойно держался на протяжении всего пути, как самурай! В случае любой техногенной аварии на атомной станции он уверенно покажет превышение фона и заблаговременно сообщит об опасности.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла порядка двух месяцев. После всех проведенных экспериментов у меня начали выпадать волосы, к чему бы это!? Шутка)

Себестоимость платы радиометра со всеми деталями без счетчика Гейгера составляет 20 баксов. Это наверное самый простой и дешевый прибор, который можно сделать своими руками, чего собственно и добивался DocDizel при его создании много лет назад. Дозиметрия интересный раздел прикладной ядерной физики, которая временами затягивает.

Поддержи нас на YouTube

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен самой продвинутой полномостовой Музыкальной Катушке Тесла. В ходе поста узнаем из каких основных модулей она состоит, как их соединить и настроить. На осциллографе рассмотрим основные управляющие сигналы, посчитаем резонансы и полюса первичной и вторичной обмоток воздушного трансформатора, наглядно увидим работу устройства в различных режимах, а так же спалим жменю транзисторов. В общем все как всегда.

Эта история началась еще в далеких 2000-х годах, когда по телевизору в одном из документальных фильмов показали огромную экспериментальную башню Николы Тесла построенную в Ворденклифе в 1904 году, предназначенную для трансатлантической телефонии, радиовещания и демонстрации передачи беспроводной электроэнергии. Ничёсе подумал я будучи в 5 классе. Вот на кого нужно равняться!

Время шло, в хозяйстве появился паяльник, первый интернет, форумы и куча электронных схем, которые спокойно можно было скачать. Радиокомпоненты добывались из старой радиоаппаратуры и телевизоров, которые часто выбрасывали на помойку. Оттуда появились радиолампы, различные трансформаторы и первые попытки получить высоковольтные разряды. Большинство экспериментов естественно были неудачными. Большой пробел в знаниях и измерительном оборудовании сыграли свою роль и вынудили отложить проект в долгий ящик.

Наши дни. Серия выпусков про трансформаторы Тесла планировалась от самой простой к самой сложной, но мы, как всегда, пойдем в обратном порядке. Сразу определимся с разновидностями. По конструкции катушки Тесла разделяются на искровые, ламповые и транзисторные.

Нас интересуют последние. Они делятся на катушки без двойного резонанса контуров, такие называют SSTC и с двойным резонансом DRSSTC. DR - когда-то считалась самой сложной в изготовлении и настройке, о ней сейчас и пойдет речь.

Данную сборку можно считать вершиной Теслостроения, так как тут используется самый современный драйвер управления транзисторами SimpleDriver и Bluetooth прерыватель SimpleInterrupter. Сам проект называется SimpleTesla и все эти железки можно спокойно купить в интернет магазине.

На что реально не хотелось тратить золотые монеты, так это на силовой модуль двойного полного моста, его можно сделать самому. На форуме были все необходимые фотографии благодаря которым за пару часов получилось воссоздать полную реплику платы.

Примерно через две недели они ко мне приехали. Для сборки двойного полного моста нам понадобятся: IGBT транзисторы FGH60N60 или подобные, рассчитанные на напряжение 600 В и ток не менее 60 А, восемь супрессоров на 440 В, резисторы и конденсаторы номиналы которых указаны в схеме.

Важный момент! Китай заполонил мир подделками силовых транзисторов и получить оригинал кроме как в магазинах ЕС или США с 2018-го года, это практически лотерея. На эту тему есть целая статья, рекомендую почитать!

Размещаем электронные компоненты на свои места и достаем паяльник. Плата получилась теплоемкая, потому необходимо хорошо прогревать все контакты. SMD компоненты удобней всего паять под микроскопом.

Печатная плата частично распаяна. Прежде чем запаять транзисторы на свои места необходимо подготовить радиатор. Размер его 120*120 мм. Сверлим все необходимые отверстия сверлом 2.5 мм, а затем метчиком нарезаем резьбу под винт М3. Всего радиатор насчитывает 16 отверстий 4 из которых для крепления вентилятора с обратной стороны.

Транзисторы изолируются от корпуса радиатора, керамическими 2 мм прокладками. Кроме электроизоляционных свойств они обладают хорошей теплопроводностью. Также используем термопасту КПТ-8 или аналоги. Серебристые и прочие могут прошивать с транзистора на радиатор именно по пасте.

В общем запаиваем транзисторы в последнюю очередь и на этом сборку силового модуля двойного полного моста, можно считать исчерпывающей. По сути это классический полный мост, только транзисторы тут стоят по две штуки параллельно друг-другу, для увеличения пропускной способности по току.

ТОР выполнен по технологии ротационной вытяжки из 1.5 мм алюминиевого листа. Внешний диаметр 25 см, диаметр трубы 6.5 см. Ориентировочная ёмкость 8 рF. Цельная геометрия тора обеспечивает большую эффективность в понижении частоты вторичной обмотки.

Вторичная катушка высоковольтного трансформатора. Диаметр каркаса тут 10 см, провод 0.2 мм, высота намотки — 24 см, количество витков — 1200.  Провод ПЭВТ-2 - для Тесластроения самый топ. Конструкция покрыта двумя слоями полиуретанового яхтного лака для электропрочности и защиты от внешних воздействий.

Первичная обмотка выполнена из многожильного медного провода сечением 10 мм. кв, изоляция ПВХ. Длина 4 метра, маркировка ПВ3нгд 10. Катушка будет спиральная, потому скручиваем ее в улитку на куске фанеры и надежно фиксируем стяжками. Должно получится полных 7 витков.

Контурные конденсаторы. В данном случае применяются пленочные высоковольтные конденсаторы К78-2. Такие блоки часто продают за копейки от старых сварочных аппаратов. Рекомендую искать в пластиковом исполнении.

Также нам понадобится: Трансформаторы тока и обратной связи, намотаны на высокочастотных ферритовых кольцах, на каждом по 33 витка. Трансформатор управления затворами транзисторов, предназначен для гальванической развязки схемы драйвера и силовой части двойного полного моста. Блок питания для SimplDriver и вентилятора собран на советском трансформаторе ТН-42. Выходные обмотки подключены таким образом чтобы получить два питающих напряжения 24 и 8 В. Ток по линии 24 В 2.5 А. Силовой блок питания имеет 50 А диодный мост и два параллельно включенных конденсатора по 2700 мкФ и 400 В каждый.

Катушка Тесла является резонансным трансформатором производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала»

Конструкция представляет собой два связанных колебательных контура на воздушном промежутке без ферромагнитного сердечника. Для полноценной работы они должны быть настроены на одну резонансную частоту. Коэффициент трансформации определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной, коэффициенту связи и многих других бесконечных параметров.

Каждый виток катушки - это индуктивность, между витками которой образуется паразитная ёмкость, а каждый виток имеет сопротивление. Это в прямом смысле башня из тысячи колебательных контуров.

Так как устройство основано на принципах электрического резонанса, предлагаю разобрать термин резонанс. Резонанс - это отклик колебательной системы на периодическое воздействие внешней силы, проявляющееся в синхронизации частот колебаний системы с частотой внешнего воздействия (в данном случае генератора). Это влечет за собой явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний.

Принцип можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. В роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — задающий генератор. Их согласованность обеспечивает первичный контур.

Поиск резонанса вторичной обмотки. Так как большинство начинающих Теслостроителей в начале мотают катушку, а потом, думают что с ней делать дальше. Мы немного их обрадуем.

И так, допустим вы намотали что попало, как попало и на чём попало. Всё что нам сейчас понадобится - это линейка. В программе для расчета трансформаторов Тесла вводим измеренные параметры, такие как: высота намотки, диаметр каркаса трубы и диаметр провода. Указываем внешний диаметр тороида и диаметр трубы.

Программа нам подсчитает все необходимые параметры, такие как число витков, длину провода, индуктивность и ёмкость тороида. Нас интересует пункт, собственная частота вторички. Она получилась в районе 218 кГц. Но, одно дело расчетные параметры, а другое - фактические.

Пойдем другим путем. Для этого нам понадобится абсолютно любой кусок провода намотанный в пару витков и генератор, которым будем качать переменный ток. Размещаем в центре индуктора вторичную обмотку, нижний конец подключаем к заземлению, в моем случае это батарея центрального отопления, а верхний конец к тору. Щуп осциллографа висит где-то в воздухе и измеряет напряженность вблизи тора.

Изменяя частоту генератора добиваемся максимальной амплитуды напряженности поля на верхнем конце высоковольтного трансформатора. Собственно и всё! В качестве измерительного оборудования можно применить индикатор электрического поля или неоновую лампочку.

Внешне индикатор электрического поля состоит из микроамперметра, ручки регулировки чувствительности и Wi-Fi антенны. Схема его довольно проста и собирается за пару минут. Из дефицитных и капризных деталей это СВЧ диоды Д405. Они продаются в свинцовых оболочках так как не любят статическое напряжение, паять их нельзя! Но если сильно хочется, то можно)

Фактический резонанс получился в районе 222 кГц что на 4 кГц выше чем нам рассчитала программа, в рамках погрешности разумеется.  Резонанс этот равен длине волны. Без земли - вторичка будет шить на первичку и обязательно что-нибудь спалит. Любая внесенная в систему удельная ёмкость уводит резонанс в сторону, потому, арматура в стенах и кастрюля с борщом у соседа на плите сверху, может влиять на изменение параметров.

Когда всё настроено с терминала можно снимать маленькие разрядики, неоновая лампочка при этом ярко светится. Настройка проводится при минимальном напряжении генератора 15 В.

Зачем нужен ТОР!? Во-первых он выполняет роль конденсатора между верхним концом вторички и землей, что усиливает пробой в воздушной среде, во-вторых он понижает частоту вторичной обмотки. Без Тор-а она получается 309 кГц. Не все силовые транзисторы с так называемыми тяжелыми затворами способны работать на таких высоких частотах.

И так, имея простенький генератор мы вычислили резонансную частоту в 222 кГц. От эти цифр будем отталкиваться дальше. Подобным методом можно вычислить 1/4 волновой резонанс абсолютно любой вторичной катушки Тесла, даже если она покрыта краской и нам неизвестны её первоначальные параметры по намотке.

Поиск LC-резонанса первичной обмотки трансформатора. Конкретный вариант намотан на куске фанеры проводом 10 мм. кв.  Возвращаемся в среду калькулятора. Вводим геометрические параметры катушки: Высота намотки, у нас улитка - потому 0. Внешний и внутренний диаметр намотки, количество витков, их смещение относительно друг друга и ёмкость контурного конденсатора. Его номинал подобрал заранее. Подбор ёмкости заключается в том, чтобы получить ту же расчетную резонансную частоту как у вторичной обмотки.

Сейчас мы видим по отдельности график тока на первичной катушке, и график напряжений на вторичной. Но, если катушки совместить, они начинают видеть друг друга вследствии чего резонансная кривая разделяется на два пика, тот что первый - называется частотой нижнего полюса, второй - верхнего полюса. Эти цифры отображаются в калькуляторе. Точка провала посредине называется нулем.

Тесла обычно работает на частоте одного из полюсов, от этого будет зависеть звучание при проигрывании музыки и поведение разрядов в целом.

Для подбора необходимой ёмкости был сделан "Магазин ёмкостей". Состоит он из переменного конденсатора с регулировкой от 50 пФ до 1.2 нФ и клеммной колодкой куда будут устанавливаться пленочные высоковольтные красные ребята. Марка конденсаторов CBB-81. Вставляем некоторое количество в посадочные места. Сигнал будем снимать либо с ножек конденсаторов, либо с токового трансформатора через который пропущен один виток первичной обмотки.

Установим частоту к примеру 1 кГц и скважность сигнала в районе пару процентов. Нам главное увидеть такую картину. Это свободные затухающие колебания. На короткий промежуток времени мы выводим систему из положения равновесия в следствии чего видим некий звон, подобно струне гитары или линейки, после того как брынькнули по ней. Наблюдая за периодичностью этих колебаний мы напрямую определяем резонансную частоту LC контура первички.  Это обычная физика за 10 класс. Все процессы затухающих колебаний подробно описаны в учебнике.

Сейчас частота 98 кГц. Убираем по одному конденсатору и смотрим как меняется картина. Частота выросла до 185 кГц. Убираем еще, еще и еще до тех пор, пока не увидим цифры приближенные к 222 кГц, как у вторичной высоковольтной катушки. Настройка контуров проводится отдельно, так как они начинают откликаться друг на друга, а это искажает сигнал. Все что осталось это измерять получившуюся ёмкость ESR тестером, а затем следуя ей собрать высоковольтный блок из конденсаторов, который и будет работать на установке.

Блок ММС или много маленьких конденсаторов. В процессе работы трансформатора Тесла в индукторе качаются большие высокочастотные токи с большой амплитудой напряжения достигающих десятка киловольт. Чтобы увеличить рабочее напряжение и токоотдачу делается такая сборка.

Как подсчитать необходимую ёмкость. Допустим мы знаем что нам нужно получить 44 nF напряжением 10 кВ. Для этого последовательно соединяем 10 конденсаторов емкостью 150 nF и напряжением 1 кВ. 150 делим на количество конденсаторов в паровозе и получаем емкость 15 нФ. Чтобы получить 44 nF нужно добавить параллельно еще две такие ячейки. Точные расчетные цифры не всегда выходит получить, потому сборки в 45 nF более чем достаточно.

По полученным результатам 1.3 кА способен гонять всего лишь один конденсатор к78-2. Представляете? Правда потом он нагревается, а это влечет за собой изменение ёмкости и возможно других характеристик. Резонансная частота начинает уплывать и это хорошо видно на осциллограмме. За 5 минут непрерывной работы температура на конденсаторе составила 66 градусов. Провод индуктора удивил больше, он нагрелся до 115 градусов, провод в 10 мм. кв. с трудом выдерживает такие издевательства.

Наблюдения и эксперименты. Источник переменного тока к колебательному контуру может быть присоединен двумя способами: последовательно и параллельно. В последовательном контуре наблюдается - резонанс напряжений, а в параллельном - резонанс токов. Ради интереса попробовал качать генератором оба этих варианта и результаты мягко говоря удивили. Напряжение питания схемы было фиксированным, 20 В. Параллельный контур качался через трансформатор связи, последовательный напрямую к полному мосту. Обратил внимание, как отличается напряжение и ток в контуре, а так же на изменение резонансных частот при одном, и том же индукторе и контурном конденсаторе в цепи. При 120 кГц последовательный резонанс выдал напряжение 260 В на конденсаторе и 270 А в цепи. Кто-то спросит, а почему транзисторы не сгорели? Дело в том, что они открываются в нуле тока, качая контур туда-сюда.

GDT - трансформатор управления затворами. Используется для гальванической развязки управляющей схемы от силовых ключей и выступает в роли инвертора сигнала. Предварительно мотается на высокочастотном ферритовом кольце тройным проводом и насчитывает определенное количество витков. Каждый GDT управляет одним плечом полного моста.

Найти подходящие ферриты можно в старых компьютерных блоках питания, но не все они подходят для наших задач. Главные характеристики любого феррита - это материал из которого он сделан. От этого прежде всего будет зависеть магнитная проницаемость, максимальная рабочая частота, максимальная индукция насыщения, магнитные потери и прочее. Это прежде всего будет влиять на форму передачи управляющего сигнала на разных диапазонных частотах.

Маркировка на корпусе - редкое явления, в основной массе кольца лысые. Так как нас интересует исключительно практический результат, была собрана простенькая установка, которая покажет способен ли материал в принципе передавать прямоугольник в диапазоне 100-300 кГц, насколько он склонен к насыщению и насколько приемлемые у него потери.

Дабы определить на что способен сердечник – достаточно намотать на нём трансформатор с известным количеством витков и подать на первичку прямоугольный сигнал.

Тест сердечников проходит в два этапа: Первый этап - заряд/разряд ёмкости в 10 нФ, что является эквивалентом затворов полумоста из MOSFET или IGBT транзисторов в корпусе TO-247. Второй этап - тест на потери. 10 нФ емкость меняется на 100 с помощью переключателя, что уже соответствует мосту из 8-ми транзисторов. В этом режиме на резисторе и конденсаторе выделяется масса тепла. Резисторы ставим безиндуктивные, иначе на сигнале будет появляется звон.

Переходим к испытаниям. Мотаем на кольце 5 витков двойным проводом. Для удобства быстрой смены ферритов, концы зажимаются крокодилами. Накидываем щупы на первичную и вторичную обмотки. Частота 100 кГц нагрузка 10 нФ. Форма полки меандра близка к идеалу. Нагружаем эквивалентом из восьми транзисторов и видим характерный провал в начале полки. Увеличиваем частоту до 300 кГц и клацаем на рубильник. Это феррит хороший, можно наблюдать как растет ток потребления драйвера в жестком режиме теста. Прыгает от 10 мА сразу до пол-ампера при работе на большую емкостную нагрузку. Драйвер и феррит способен передавать прямоугольник на частоте до 1 мГц.

Теперь желтые кольца. Сердечник тут выполнен из распыленного железа обладающей большой индукцией насыщения и низкой магнитной проницаемостью. При подключении к драйверу он в буквальном смысле вызывает короткое замыкание. Сигнал просаживается, ток потребления от блока питания вырастает до небес, феррит сильно нагревается. Такой материал применим исключительно в сглаживающих дросселях, дифференциальных сетевых фильтрах и других индуктивных элементах.

Феррит из железа можно вычислить по индуктивности, она будет крайне мала! Так же можно провести проверку магнитом, железо будет сильней притягиваться. Если разбить материал и сравнить его под микроскопом, то можно увидеть разницу в зерне из которого выпекали кольца всевластия.

Чёрные ферритовые кольца от USB проводов и прочих фильтров. Рабочий диапазон у них лежит на высоких частотах. Передача формы сигнала желает лучшего. Особенно на частотах ниже 100 кГц. Они уходят в насыщение и начинают страшно нагреваться. Потребление от блока питания почти пол-ампера. Зелёные кольца с понижением частоты тоже уходят в насыщение, но не так сильно. В общем использовать черные ферриты для трансформаторов управления затворами не рекомендую.

Самые лучшие GDT трансформаторы которые тестировал, были от заводских блоков питания. Названий и маркировок не знаю. Тут так же имеется первичная обмотка и две вторичные. Кроме широкого диапазона передачи сигнала они не уходят в насыщение даже на низких частотах приближенных к 70 кГц. Это видно по амперметру на блоке питания.

Трансформатор тока и обратной связи. Зачастую в Теслостроении это два ферритовых кольца с намоткой по 33 витка каждый. Одна обмотка, замыкает одним витком другую. Коэффициент трансформации 1:1089. Рассчитывается он просто, один умножаем на 33, а затем еще раз на 33. Феррит попался с маркировкой, MS-106125-2. По описанию его максимальная рабочая частота составляет 500 кГц. Токовые трансформаторы размещаются на одном из холодных концов LC контура. Это важно, нельзя их подключать между первичной обмоткой Теслы и MMC — в процессе работы там появляется высокое напряжение, которое может пробить изоляцию трансформатора и вывести из строя схему управления драйвера.

Для настройки защиты по току, необходимо вращать потенциометр и добиться в контрольной точке "OCD" напряжения, которое рассчитывается в калькуляторе. Чтобы получить ограничение в 250 А, в контрольной точке должно быть 757 мВ. Максимальный предел ограничения до 1 кА.

Для упрощения измерений тока намотаем трансформаторы по 32 витка, коэффициент трансформации выйдет 1:1024. Нагрузим его 10 Ом резистором. Выйдет что на каждый 1 А в контуре мы получим падение напряжение на резисторе в 1 мВ.

Особенности измерения. Нагрузочные резисторы должны быть безиндуктивные, в противном случае на сигнале будет появляется звон. Земляной крокодил на щупе это чистое зло при измерениях. Он обладает паразитной индуктивностью. Чтобы избавится от этого эффекта, измерения лучше проводить уменьшив длину всех лишних проводов.

Подготовка и настройка драйвера с прерывателем. После того как стал понятен принцип работы всех отдельных потрохов, осталось подключить их к драйверу. Осуществляется это с помощью разъемов. Чтобы ничего не перепутать прилагается схема на которой черным по белому всё нарисовано.

Начнём с прерывателя. На лицевой стороне панели драйвера есть отверстие, кудой проходят провода. Все контакты на разъемах подписаны, перепутать что либо сложно, но при желании можно. Прерыватель размещается на 5 мм стойках и крепится снаружи. В экранированном корпусе Bluetooth работать не будет!

Все разъемы на лицевой панели подписаны. Пойдем слева направо. В первое гнездо вставляются трансформатор обратной связи и трансформатор тока. Назначение второго - не знаю. Третий - это управление GDT, а на последний подается питание 24 В с блока питания. Алюминиевый корпус соединяем с минусом питания схемы, ту же процедуру проводим с радиатором двойного полного моста.

Каждый GDT будет управлять одним плечём. Как правильно соединить выводы покажу по мере настройки. Дальше подключаем блок питания иии ... как-то не удобно работать с этой грудой железа, предлагаю поместить его на одной платформе и надежно закрепить, чтоб ничего не болталось. На последок, подключаем индуктор без вторичной катушки, она нам сейчас не нужна.

Первое включение. Если загорелся зеленый светодиод, значит питание подсоединено правильно. Если пошел дым, то вероятно не правильно.

Первоначальная настройка. Тыкаем щуп в отверстие P15 и крутим подстрочный резистор с подписью осциллятор. Нужно выставить резонансную частоту катушки, у нас это 220 кГц. Дальше необходимо отрегулировать форму сигнала пилы, это нужно для правильной работы QCW режима.

Скачиваем с Google Play приложение которое называется SimpleTesla. Запускаем его и одним нажатием кнопки подключаемся к прерывателю. Светодиод на плате должен перестать мигать, что будет свидетельствовать об удачном подключении телефона.

Переходим во вкладку прерывания и понажимаем кнопки. Слышно как пищат GDT. Настройка как всегда при минимальных напряжениях питания моста. Управляющие сигналы затворов транзисторов по одной диагонали должны работать в фазе, по другой - в противофазе. Тут главное ничего не перепутать. Нельзя допускать чтобы одно плече открывалось одновременно со вторым, так как это вызовет короткое замыкание и следовательно взрыв транзисторов. Полный мост качает LC контур и это происходит 220 тысяч раз в секунду.

Если вместо меандра увидели что-то другое, необходимо установить перемычку инверт в положение 1, или перевернуть трансформатор обратной связи. Амплитуде сигнала достигает 40 вольт в размахе, раскачка происходит относительно средней точки + и - 20В. Затвор одного из ключей заряжается в отрицательную область. Это хорошо для драйва так как минимизирует вероятность открытия транзистора от шумов в момент когда он должен быть закрыт.

Переходим к настройке корректора фазы. Он нужен для того, чтобы компенсировать задержки и добиться мягкого переключения транзисторов в нуле тока. Иногда, диапазона регулировки резистора может не хватать, как это было у меня, тогда придётся подбирать дроссель. Фазовая автоподстройка частоты работает в широком диапазоне, это видно на примере нагрузки в виде стальной плиты.

Теперь рассмотрим как работает защита по току. В драйвере реализовано два основных режима. В первом если ток превышает установленный порог, длительность ширины импульса накачки уменьшается, на лицевой панели при этом загорается красный светодиод.

Второй режим устанавливается перемычкой Pskip. В этом случае при срабатывании защиты, тесла не отключается а пропускает один период. В результате чего, драйвер работает как стабилизатор тока в первичной обмотке. Это позволяет запускать Теслу на большую длину импульсов и добиваться большой длинны стримера одновременно с хорошим аудио-эффектными разрядами.

Самое время переходить к испытаниям. Устанавливаем вторичную катушку, не забыв при этом подключить её к заземлению и запускаем прерыватель. На сигнале тока видим биения, этот эффект вызван откликом друг на друга двух почти одинаковых резонансных контуров близких по частоте. Запускаем какую-нибудь музыкальную композицию. Напряжение на блоке питания как всегда минимальное, 30 В. Смотрим на разряды.

Заметьте, до этого момента мы ни разу не подавали полного напряжения на силовую часть моста. Зачастую начинающие Теслостроители игнорируют многие этапы настройки, в результате чего получают десятки спаленных транзисторов, гарантировано испорченное настроение и залёт на капусту.

На драйвере сейчас все перемычки в нулевом положении. Работать будем в режиме DRSSTC, указываем это в приложении. На ЛАТР-е установим напряжение 150 В.  Управление прерывателем осуществляется ползунками. Первый регулирует мощность разрядов, ограничивая ширину импульсов накачки контура. Второй ползунок задает частоту выходного сигнала, третий регулирует заполнение. Последний отвечает за частоту пачек накачки, регулировка от 1 до 10 Гц. Каждый из этих параметров напрямую влияет на форму и длину разряда.

После десяти минут непрерывной работы в хате ощущается резкий запах озона, обязательно проветриваем помещение! Трансформатор гальванической развязки от сети 220 имеет ощутимый нагрев, он выступает в роле ограничителя мощности и не дает ВЧ помехам проникать в электросеть. Первичная катушка - теплая, собственно как и вторичная. Радиатор двойного полного моста практически не нагревается, вентилятор в процессе всех экспериментов так и не подключал.

Теперь посмотрим что представляет из себя QCW режим. Для этого перемычку QCW установим в положение 1. То же самое указываем в приложении.

Особенности. Драйвер при использовании QCW режима использует технологию фазосдвигающего моста, позволяющей плавно увеличивать ток в первичном контуре, благодаря чему получается большой одиночный разряд. Смотрим как это работает на практике...

Запахло жареным. При запуске было допущено три основные ошибки. Первая - заземление, оно сидело на x2 конденсаторах, вместо батареи.  При работе было видно как фильтр временами прошивает. К тому же, все токи гуляют в гальванически развязанной от общей сети схеме. Вторая ошибка - открытая крышка драйвера и возможные наводки на плату управления. Третья ошибка – криво настроенный корректор фазы, дело было до подбора индуктивности с цепи задержки.

Какой из этих перечисленных пунктов вынес мост, останется загадкой. Вероятно, каждый из них, сыграл свою роль. Итог – минус 8 транзисторов за вечер стоимостью 50$.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла три месяца. Стоимость конструкции обошлась примерно в 400 баксов. На вопрос какое практическое применение имеет катушка тесла, отвечаю: "Камонн - Джим Кери".

Это просто опыт в настройке силовой электроники. Имея базовые знания к примеру, можно отремонтировать сварочный инвертор или какой-нибудь блок питания, принцип работы везде одинаковый. Сопутствующий ущерб в процессе фильма свёлся к 8 сгоревшим транзисторам, ESR тестеру, RGB подсветке в соседней комнате и тетрису, схема которого по умолчанию не предусматривает какого либо экранирования на плате. Напряженные поля имеют свойства напрягать бытовую электронику.

Материала и опыта накопилось очень много. Надеюсь вселенная предоставит время, чтобы рассказать обо всем этом . А на этом всё, вот так вот!

Поддержи нас на YouTube Поддержи нас на Patreon Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Этот пост является первой частью по работе с ректификационной колонной с интересным названием "Прима тора", которая способна превратить обыкновенный сахар с полок магазина в высокоочищенный этиловый спирт. В дальнейшем, им можно дезинфицировать продукты, промывать ответственные узлы в радиоэлектронной аппаратуре и делать различные целебные настойки, по древним рецептам бабки-шептухи. В ходе поста, соберем оборудование, посмотрим как делать сахарную брагу и как она должна выглядеть после созревания. Также ответим на вопрос, который мучает многих, какие лучше всего использовать турбо-дрожжи?!

Эти блестящие железяки показанные в кадре, приобретались на сайте Hmel-master.com

у компании Magnum Still. Тут черным по белому написано: "Мы производим и продаем продукт, исключительно премиального класса". Это мы еще проверим! В процессе работы с данной ректификационной колонной, мне посчастливилось пообщаться с представителем завода по производству данного оборудования. Мужик оказался по истине талантливым и творческим человеком, который постоянно пытается развивать линейку своих дистилляционных аппаратов.

Когда оборудование попало в мои руки, оно незамедлительно начало проверяться на качество, путем нанесения на все узлы конструкции травильной пасты. Ни одна деталь в процессе данного эксперимента не вступила в реакцию. Это говорит о том, что тут применяется качественная пищевая нержавеющая сталь AISI 304.

В одном из предыдущих постов я уже показывал как можно нарваться на недобросовестных производителей. Одним словом, там оказалась полная шляпа с применением технической нержавейки, которая может отравить конечный продукт.

Вся ректификационная колонна - это грубо говоря большой универсальный конструктор на "кламповых" соединениях. Используя разные комбинации сборки из этого железа, можно собрать аппарат для получения спирта-сырца, аппарат для получения дистиллята из ягод на колпачковой колонне, аппарат на котором можно получать ароматные спирты через джин корзину и тут же можно варить пиво! Это уже молчу про получение чистейшей дистиллированной воды, ppm которой не превышает двух единиц...

Сегодня мы будем работать исключительно со сборкой аппарата, предназначенного для получения спирта-сырца или деревенской самогонки. Для этого нам понадобиться перегонный куб на 40 литров, короткая полуметровая царга, которая светит как уличный осветительный фонарь, горизонтальный дефлегматор Димрота и универсальный узел отбора по жидкости и пару. Прозрачный диоптр, который выполняет функцию царги в данном случае это больше аристократический изыск, через него удобно наблюдать за процессами, которые протекают внутри колонны. В данном случае применяют обычные царги, главное чтобы ее длинна была не меньше 40 см. Зачем это нужно, станет понятно чуть позже.

Если соединить несколько таких труб вместе и засыпать весь их внутренний объем спирально-призматической насадкой, то это уже выйдет ректификационная колонна, об этом пойдет во второй части поста.

Несущей конструкцией любого аппарата является перегонный куб. Это грубо говоря большая кастрюля из пищевой нержавеющей стали в которую наливается брага. В дальнейшем её нужно нагреть до кипения и для этого действия есть 5 различных способов. Самый производительный из них, это конечно же электрический ТЭНа на 3.5 кВт и выше, который фиксируется внутри куба через кламповое соединение. В случае необходимости отверстие можно заглушить. Так же, куб можно нагревать на газу, костре или индукционной плите. Последний вариант часто используют винокуры, но хорошая индукционная плита стоит как большой чугунный мост.

Что касается индукционного нагрева, не все кубы имеют ферримагнитное дно, берите это во внимание! Об этом я узнал, когда столкнулся со шляпой от Хмельницкого дистилляционного завода. Нужно было вернуть этот самовар обратно, когда мне предлагали. Как говорил товарищ Брежнев: В мамкину пиз*у на переплавку...

Какими качествами должен обладать хороший куб? Иметь крышку с резиновым уплотнителем, которая крепиться на пяти быстросъемных "военных" зажимах. Она тут - сферическая, благодаря такой форме расширяется надкубовое пространство, что позволяет увеличить полезный объем. Данный куб рассчитан 40 литров. На крышке имеется ниппель под термометр. Толщина металла 1.2 мм. Внутри обязательно должна находиться разметка с литражом, данный вариант выполнен методом химического травления.

В нижней части кастрюли, по окружности, присутствует ребро жесткости. Оно позволяет установить фальшдно и предотвратить прямой контакт ТЭН-а с зерном при варке виски, бренди, пива и прочего. Ручки обязательно должны быть прорезиненными чтобы случайно не обжечься. В нижней части, видим нержавеющий сливной кран с резьбой 1/2. Стало быть понятно, что это кастрюля не так проста, как кажется с первого взгляда.

Универсальный узел отбора с вертикальным дефлегматором и доохладителем приходит в комплекте вместе с 5-ти метровым шлангом под быстросъемы, электронным термометром, ФУМ-лентой, метром силиконового шланга для отбора спирта и инструкцией по работе с ректификационной колонной.

С помощью ФУМ-ленты собираются все резьбовые соединения. Куском силиконового шланга соединяем узел отбора по жидкости. С другой стороны видим узел отбора по пару. На сегодняшний день, это самая гениальная конструкция. Проста и надежна как швейцарские часы.

Принцип работы заключается в том, что при отборе тела по жидкости, всю работу на себя берет дефлегматор Димрота, способный утилизировать до 4 кВт тепловой мощности. У него внутри, находиться нержавеющая спираль длинной 5 метров, на которой и происходит конденсация испаряемых паров. Доохладитель при отборе спирта по пару, физически не способен утилизировать такую мощность, из-за своих небольших размеров.

Соединения шлангов с системой охлаждения осуществляется через быстросъемы.

Они позволяют собирать и разбирать конструкцию аппарата буквально за несколько минут, экономя ваше драгоценное время. На сегодняшний день, это самый простой и быстрый способ соединения шлангов!

Прежде чем переходить к перегону, необходимо вымыть куб и налить в него спиртосодержащую жидкость или брагу. Брагой принято называть продукт, получаемый в результате сбраживания сахара или других сахаристых веществ с последующей перегонкой через дистилляционный аппарат. У нас под столом как раз стоит два ведра такой жижи.

Приготовить ее довольно просто. Для этого нам потребуется обыкновенный сахар из магазина и сухие турбо-дрожжи. Грубо говоря, это смесь спиртовых дрожжей со сложными макро и микроэлементами, предназначенными для обеспечения максимальной скорости брожения.

В процессе экспериментов мною было испробовано много разных пачек, и уверяю вас, все они работают по разному и дают разный выход по спирту. Сразу оговоримся что в процессе дальнейших экспериментов будет использоваться один и тот же сахарный песок, произведенный из свеклы, если верить надписи на упаковке.

Разберем процесс создания браги на самых дорогих турбо-дрожжах STILL SPIRITS FAST TURBO YEAST из Новой Зеландии, способных, якобы выбродить брагу за 24 часа. Стоимость пачки - 5 баксов. Вес продукта - 250 грамм. На всех подобных упаковках с обратной стороны имеется подробная инструкция с указанием необходимого гидромодуля, то есть соотношения воды и сахара. В данном случае производитель рекомендует набрать 21 литр с начальной температурой 40 градусов. Воду будем использовать из-под крана. Не знаю как у вас, но у меня показания на приборной доске следующие: PPM - 236, PH - 8.

Засыпаем в ведро 6 кг сахара и тщательно его перемешиваем. Сюда можно добавить заварку и получить сладкий чайок. Шучу. Нет смысла делать антисептик из 6 килограмм сахара, лучше брать объемы побольше, от 12 кг и выше. Так вы экономите свои человеко-часы.

Плотность сахарного сусла, вышла порядка 22 процентов. Измерения проводились сертифицированным ареометром АС-3. На территории Украины они называются АЦ-3, потому что сахар - это цукор. К каждому ареометру АС-3 прилагается паспорт. На раскладках магазинов можно найти винные ареометры, бытовые. В принципе это одно и то же, за исключением того, что АС-3 более точный. Измерения тут необходимо проводить при температуре 20 градусов Целься.

И так, плотность сусла 22%, засыпаем в него дрожжи. Они сейчас сухие и крепко спят, но вскоре им предстоит проснуться и начать поедать сахара, превращая их в этиловый спирт с выделением углекислого газа и прочих продуктов жизнедеятельности.

В процессе, дрожжи будут жить и размножаться до того момента, пока в браге присутствует сахара, или пока ее спиртуозность не превысит 12-14 процентов. Тут необходим определенный гидромодуль, о котором мы говорили чуть ранее. Температура брожения при этом не должна превышать 20-30 градусов по Цельсию. В противном случае они погибнут от перегрева или заснут навечно от переохлаждения. Каждый вид дрожжей, имеет свой температурный диапазон работы и нарушать его не рекомендую! STILL SPIRITS плохи тем, что если их высыпать прямо в сусло, они начнут слипаться и перемешивать жижу нужно будет минут 20 дабы разбить комки. Никогда их больше не куплю!

Дрожжи просыпаются довольно быстро с резким пеновыделением, что грозит запачкать все вокруг, если не успеешь их вовремя вылить в сусло. Перемешиваем барматуху и оставляем её до лучших времен. В научной литературе, данный процесс брожения описан следующем образом: Дрожжи едят сахара, писаются этиловым спиртом, выделяют углекислый газ и в процессе своей жизнедеятельности производят целый ряд побочных продуктов в виде эфиров, летучих и органических кислот, высших спиртов, и многое другое что недопустимо к употреблению в пищу.

Хотя Фины так и делают, у них такой напиток называется "Килью", или KILL YOU... Возможно, они английский язык плохо учили. Что думаете?

Что касаемо дрожжей. Мною было перепробовано много вариантов, Alcotec 24, Alcotec 48, Double Snake 48, Extreme 8 кг. При высыпании, они не слипались и прекрасно перемешивались в сахарном сусле. Больше всех выделились дрожжи - Alcotec 24, они через несколько часов дали густую шапку пены, которую нужно было как то сбить. Хорошо что вовремя заметил, иначе это болото начало расползаться по району. Полагаю, производитель забыл добавить в состав пеногаситель. Все остальные дрожжи в процессе брожения ничем не отличались.

Дрожжи в процессе своей бурной жизнедеятельности имеют свойство саморазогревать брагу. Весь этот объем жидкости - сплошной живой организм. Нельзя допускать, чтобы нагрев превышал рабочие значения указанные на упаковке, в данном случае максимальная допустимая температура 30 градусов. Следить за ней можно с помощью довольно простого термометра, который клеиться на ведро. Цифры на этой ленте будут меняться в соответствии с изменением температуры жидкости в ферментере. Это ведро называется ферментер, если что.

Двухкамерный ферментационный гидрозатвор. Скажу сразу, что для сахарной браги он не нужен. Это вам не пиво, где солодовое сусло может скиснуть в любой момент при попадании в него микробов или бактерий. В данном случае гидрозатвор помогает определить степень брожения браги по количеству выходящих пузырей. Запах в квартире в этот момент будет напоминать хлебопекарню, такой ядреный, насыщенный запах теста. Меня он в какой-то момент начал раздражать и пришлось делать газоотвод на улицу.

Примерно через 3-5 дней процесс брожения прекратится. Спиртовые дрожжи съели практически весь сахар и произвели такое количество этилового спирта, при котором дальнейшее их существование невозможно. Оставляем отстаиваться брагу, еще на 5 дней, чтобы остановилось остаточное брожение и дрожжи дружно упали в осадок. Жидкость станет прозрачной как слеза. Сахарометр при этом покажет плотность - 0.

Есть адепты, которые утверждают что брожение должно проходить не больше трех дней, уверяя что в браге набраживается много лишних веществ. Шлите их нахер! Ждать нужно не меньше 10 дней до полного осветления. Не нужно смотреть на пачку с надписью 24 в надежде что брожение пройдет за сутки, это маркетинговый ход. На первых парах даже верил адептам и осветлял брагу бентонитом. Но какие бы старания не были, конечный выход по спирту был всегда меньше, чем в той браге, которая отстаивалась 2 недели.

Посмотрим что нам покажут различные приборы. Крепость, судя по показаниям спиртового ареометра вышла 10 процентов, но эта цифра - "погода в море", так как им принято измерять исключительно водно-спиртовые жидкости. Тут наброжен целый букет химикатов. Лучше смотреть на показания виномера-сахаромера с примерной шкалой крепости. Тут, показания уже 12 процентов. Замечательно.

Многие спрашивают в комментариях сколько мне лет?! Отвечаю - 4. Когда ходишь в садик у тебя остается много свободного времени для съемок и различных экспериментов. Кстати, снимаю на китайский фотоаппарат с супергероями.

Кроме ареометров, брагу можно оценить с помощью сахарного рефрактометра. Это такое устройство, которому достаточно всего одной капли жидкости на стекле, чтоб по преломлению света определить плотность. Через окуляр, хорошо видна голубая шкала. Сейчас нужно опустить ареометр в жидкость. Посмотрев в глазок у меня появилось некоторое недоумение, так как показания на шкале "летали в облаках" и никаким образом не соответствовали действительности. Это уже не сахарная жидкость, а совсем другое вещество.

В общем сейчас нам нужно слить брагу с осадка и перелить её в куб. Делаем это классическим способом, важно не наглотаться этой чачи. Брага должна получится чистая, прозрачная, хоть бери да купайся!

Накрываем кастрюлю крышкой и плотно фиксируем ее с помощью удобного прижимного механизма. Сверху на крышку устанавливаем самую короткую царгу вместе с узлом отбора. Собирать такой конструктор с помощью кламповых хомутов, одно сплошное удовольствие. На сегодняшний день, попадаются аппараты, узлы которых собираются с помощью "болтов". Обходите их стороной!

Устанавливаем электронный термометр в крышку куба и подсоединяем шланги системы охлаждения. Подаем питание на ТЭН. Напряжение при этом просело с 220 до 209 Вольт. Проводка в доме никудышная. Регулятор мощности выкручен на 100 процентов. ТЭН из-за просадки напряжения выдает 3.1 кВт место положенных 3.5 кВт.

Пока брага разогревается, подсоединяем один конец шланга к системе водоснабжения через дивертор. С его помощью удобно и посуду мыть, и самогон гнать. Когда брага нагреться до 70 градусов, открываем вентиль. Как видно, вода подается через нижнюю часть кожухотрубного доохладителя, постепенно наполняя его и дальше идет в горизонтальный дефлегматор Димрота.

Нагреваясь в процессе работы вода, сбрасывается в канализацию. Струю нужно отрегулировать таким образом, чтоб температура на выходе ровнялась 55 градусам. А еще лучше чтобы три пятерки было. Расход воды при этом составил 1 литр за 55 секунд, что в пересчете составит 260 литров за полный 4 часовой перегон двух ведер браги. Зимой конечно расход будет меньше, из-за низкой температуры воды из-под крана.

В зимнее время года доохладитель сразу покроется слоем инея. Видел, некоторые фанаты, при получении спирта-сырца из сахарной браги забивают царгу медными сетками Панченкова, уверяя что продукт на выходе становиться чище. Проверил. Особой разницы не заметил. Это не фруктовая брага, где набраживаются серные соединения от которых нужно избавляться. Сетка действительно потемнела. Лежа в коробке на открытом воздухе медь так же окисляется и темнеет. Потом ее нужно вываривать в лимонной кислоте, оберегать, любить и лелеять. Я слишком стар для всего этого дерьма...

Эта жидкость называется флегмой. При достижении температуры в 88 градусов, легколетучие пары начнут подниматься вверх по царге и конденсироваться на спирали дефлегматора Димрота стекая обратно в куб. Сейчас будем собирать её в банки. Для этого полностью перекрываем кран отбора по пару и полностью открываем игольчатый кран отбора по жидкости. Забегая наперед скажу, что пользоваться узлом отбора по пару мы не будем вообще! Считаю, что в ректификационных колонах с применением автоматики, этот узел лишний. За исключением работы с джин корзинами, благодаря которой, можно получать ароматные водки. Об этом и многом другом будет посвящен отдельный пост, но это не точно.

После того как мы открыли узел отбора по жидкости, флегма незамедлительно начала стекать по доохладителю в нашу емкость. С этого момента начинается самое интересное. Если собрать и вылить первые 50 мл, а затем сделать отбор по крепости, в струе примерно до 40 градусов или до момента пока жидкость перестанет гореть, то у нас получиться классическая деревенская самогонка.

Пить её нельзя, она требует дальнейшей дробной перегонки. Но как говорят у нас в народе:

И так сойдет. Потом выдумывают различные методы очистки самогона с помощью активированного угля, марганцовки, молока и прочего дерьма. Про последнее не шучу, некоторые в самогон добавляют куриный помет, чтобы поднять градусность. Лишь бы вставляло.

Спирта-сырец для дробной перегонки мы собираем абсолютно весь, как первые капли, так и последние. Вплоть до температуры кипения воды в кубе. Спиртовой ареометр показывает начальную крепость струи 78 градусов. Она будет держаться довольно долго и по мере испарения спиртовых фракций, начнёт падать. Что называется: успевай только подставлять банки.

При получении спирта-сырца, целесообразно пользоваться обычным бытовым ареометром со шкалой от 0 - 100, либо спиртовым рефрактометром со шкалой от 0 - 80. Рефрактометр в этом случае мне понравился больше, но у него есть один минус, высокую крепость им не измерить.

Что касается спиртовых ареометров, тот тут, целая наука. Они показывают плотность исключительно водно-спиртових растворов. Если там присутствуют другие примеси, показания можно считать некорректными.

Самыми распространенными и точными среди них, является модель АСП-3. Состоит набор из трех поплавков, способных измерять определенный интервал крепости. Каждый имеет в комплекте, паспорт соответствия требованиям ГОСТ-у и печать приемки. Инструмент довольно точный, но бесполезный при получении спирта-сырца. По мере уменьшения крепости в струе ареометры придется менять один за другим.

Бытовые ареометры с ближайшего хозмага могут иметь отличия в измерительной шкале. Один из них меряет крепость от 0-100, второй от 20-100. Обращайте на это внимание, иначе не сможете замерять низкую спиртуозность.

Самым продвинутым поплавком в этой коллекции, можно считать ареометр АСП-Т с диапазоном измерения 60-100 и градусником на борту. Он самый длинный, к нему пришлось докупать отдельную мерную колбу на один литр. По встроенному термометру, удобно проводить коррекцию по крепости.

В общем обращайте внимание на такие мелочи. Это важные моменты. Как получить спирт крепостью 96.8% расскажу в одном из следующих постов про дробную перегонку на ректификационной колоне, а сейчас возвращаемся на кухню, где громким ручьем льется продукт жизнедеятельности дрожжей.

В процессе работы аппарата можно наблюдать интересный феномен. Если открыть узел отбора по пару, то брага в котле начнет мгновенно пениться при больших мощностях нагрева, пытаясь плюнуть в узел отбора. Это недопустимо. Высота царги в таких случаях должна быть не меньше 40-50 см чтобы не допустить брызгов. В противном случае самогон получится  вонючим и мутным.

Процесс перегонки постепенно подходит к концу, на часах пол второго ночи. Это связано с тем, что в дневное время, камера слепнет от торцевого света из окна. Если вам какой-то производитель скажет что на их аппарате можно собирать 5 литров спирта в час, дайте ему пощечину тыльной стороной правой руки!

Скорость отбора напрямую зависит от спиртуозности в кубе. К примеру: в начале погона, один литр можно собрать за 9 минут, то к концу погона за 14 минут. Чувствуете разницу?Температура в кубе достигла 100 градусов. В теории тут сейчас должна бежать вода, а рефрактометр показывает 15 оборотов. Это в очередной раз показывает что тут нужны определенные водно-спиртовые или водно-сахарные смеси. Любые лишние примеси приводят к погрешности показаний.

В конечном итоге, при перегонке двух бидонов браги в которых находилось 12 килограмм сахара, у нас получилось практически 13 литров спирта-сырца. Это при условии хорошего сахара, дрожжей Alcotec 48 и двух недельного отстаивания браги.

Результат сегодняшних трудов, сливаем обратно в ферментер. Общая крепость отбора получилась 47 градусов. Это уже с корректировкой по температуре. Стремитесь к такому же результату.

После всех вышеперечисленных процедур внутри куба остается барда, жидкость светло-коричневого цвета с неприятным кисловатым запахом от которого хочется блевать.

Берем куб за резиновые ручки и идем выливать эту шнягу в унитаз. Рекомендую подождать пока барда остынет и не заванивать лишний раз помещение. Отмечу, что в процессе перегона никаких посторонних запахов нет, только после открытия крышки куба, запах бьёт в нос.

Получившийся спирта-сырец нам необходимо разбавить до 40 градусов и залить обратно в куб для дробной перегонки. Об этом уже пойдет следующий пост, в котором мы соберем ректификационную колонну высотой от пола до потолка и получим чистейший спирт как в аптеке. Теперь, микробы и вирусы не смогут противостоять домашнему антисептику.

Для справки. Съемка этого выпуска со всеми показанными экспериментами заняла порядка 4-х месяцев. Изначально, фильм не планировался разбиваться на две части, но это вынужденная мера из-за огромного количества отснятого материала. Благодарю компанию Magnum Still за возможность прикоснуться с превосходному современному оборудованию. Презираю завод дистилляционных аппаратов Хмельницкий, который продал ржавые трубы и прислал хлебопекарные дрожжи в знак компенсации потраченного времени.

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен тонкой науке в сфере выбора самогонных аппаратов. Если у вас в процессе дистилляции или ректификации в отборе появились хлопья, а на протяжении всей перегонки самогон имеет неприятный запах и вкус - значит у вас руки-крюки, либо вы попались на рекламную компанию недобросовестных производителей. Сегодня мы узнаем на какие узлы конструкции в первую очередь стоит обращать внимание, какая должна быть сталь в этих шайтан машинах и какой должен стоять термоконтроллер в перегонном кубе. Уверен этот пост будет полезен не только новичкам, но и профессионалам в этом непростом ремесле.

Этот выпуск должен был начинается так: красивый самогонный аппарат. Бражная колонна, вся из нержавейки. Кламповые соединения, которые позволяют быстро собирать и разбирать аппарат, конструктивно его видоизменяя для различных видов перегонок. В общем, с виду эти железки выглядят как целый взрослый конструктор. Это был подарок самому себе на Новый Год, так как всем давно известно, что внутри каждого нормального человека текут реки пива и тонны литров крепких напитков.

Прежде чем приобретать бражную колонну, естественно были пересмотрены сотни роликов на эту тематику. Принцип работы тут заключается в тонкой регулировке подаваемого количества воды на дефлегматор - такой себе своеобразный холодильник, который позволяет контролировать количество пропускаемого сквозь себя паров спирта. Эта система требует точного прецизионного игольчатого крана. Для регулировки скорости отбора приходится поворачивать кран буквально на доли миллиметров. Мощность нагрева тут в течении всего процесса должна быть постоянной и не меняться. Эти тонкие моменты, должны обеспечивать максимальную разделительную способность спиртовых фракций внутри колонны и увеличивать качество отбираемого продукта.

С увеличением количества подаваемой воды, уменьшается количество пропускаемого пара через дефлегматор, увеличивается количество возвращаемой в бак флегмы, соответственно возрастает флегмовое число и растет крепость за счет многократного переиспарения спирта. А дальше целая физика, куча переменных, которые зависят только от конструкции вашего аппарата.

В общем сразу после покупки и распаковки бражной колонны, я столкнулся с первыми проблемами. При отправке производитель забыл положить гидрозатвор с крышкой. Это такая приблуда, которая выпускает углекислый газ в процессе жизнедеятельности дрожжей и не позволяет попасть различным бактериям с воздуха внутрь бака. В основном, это нужно для фруктовых и зерновых браг, где в процессе долгого брожения она может испортится. В случае с сахарной брагой гидрозатвор позволяет определять активность брожения по количеству выходящих пузырей.

Чем неудобен мой перегонный куб для настаивания браги? После того как дрожжи превратят сахара в спирт и лягут в осадок, брагу нужно слить в ведро, а осадок с куба вычистить и затем  брагу перелить с ведра, обратно в куб. Пытаясь попасть в отверстие, ничего при этом не заляпав. Мужикам знакома такая ситуация! К счастью эта проблема не относиться к производителям подобных баков, это я рукожоп и это нормально.

Для таких дел, есть более продуманные конструкции кубов. Они имеют полноценную крышку с защелками, сливной кран для браги, разметку с литражом внутри и прочее. В общем в этой кастрюле можно сварить огромную порцию борща для всей семьи.

Брага. Сразу оговоримся что она в процессе экспериментов будет использоваться исключительно классическая - сахарная. С использованием турбо-дрожжей, которые позволяют перерабатывать все сахара за довольно короткий промежуток времени в несколько дней.

При первой перегонке браги в спирт-сырец было замечено, что в самогонном аппарате имеются некоторые несостыковки в комплектации. Тут явно наблюдались отличия между тем что было написано на сайте и тем что приехало по факту.

При покупке выбирался куб с электрокоробом и ТЭН-ом на 2кВт. На сайте написано что электрокороб позволяет контролировать температуру с помощью диммера, который поддерживает одну и ту же температуру в кубе на протяжении всей перегонки. Выглядит на картинке примерно так: диммер в нержавеющей коробке, ТЭН и хороший длинный провод, который имеет вилку совмещенную с выключателем.

Провод, который оказался по факту имел длину не больше одного метра и с трудом дотягивался до розетки. Моя евро вилка, никаких выключателей в своей конструкции не предусматривает. С регулятором температуры всё оказалось намного интересней, чем этого можно было ожидать. В процессе перегонки мне нужно было отойти на минуту и выключить нагрев! Но, по возвращению включить его обратно с помощью ручки регулировки, попросту не вышло. Любопытно!

Терморегулятор по неизвестным причинам между включением и выключением имел довольно большую инерцию по времени. Дождавшись, когда нагрев прекратиться на заданной температуре, я начал наблюдать, параллельно запустив секундомер на телефоне. Прошло 10 минут - никаких сдвигов. Ближе к 12 минуте что-то внутри куба щелкнуло и ТЭН зашипел, как бы намекая что процесс нагрева тронулся с места. Фишка этого терморегулятора в том, что как только прекращается нагрев куба, прекращается и отбор спирта. Отобрали немного пока куб нагревается, потом 12 минут отдохните и так далее. Про дробный перегон с таким режимом,  вообще можно забыть, здесь невозможно будет стабилизировать колонну и отобрать так называемые "головы", в которых содержится ацетон и прочие гадости от которых нужно избавляться в процессе перегона.

Открутив лицевой болт и заглянув внутрь электрокороба, там предстала интересная картина. Вы когда-то видели как выглядит терморегулятор в советском холодильнике!? Дак это тоже самое, называется этот шедевр - "Капиллярным терморегулятором". Надежный как швейцарские часы, лет сто работать может в непрерывном режиме. В его основе лежит принцип расширение жидкости внутри капиллярной трубки, которая при определенном давлении механически замыкает и размыкает контакты. Инерция тут зависит от времени года, объема куба и положения звезд на небе. Диммер же работает по другому принципу, он позволяет регулировать мощность на нагрузке, отрезая какую-то часть полуволны сетевого напряжения. Выходит, что внутрь короба для бражной колонны явно положили что-то не то.

Техподдержка фирмы на данный вопрос ответила просто: это конструктивные улучшения над которыми работает целая группа технологов. Несмотря на это, производитель без лишних вопросов поменял терморегулятор на нормальный. Но и он меня не устроил по личным соображениям. Тут не хватало индикатора наличия питания и хорошей системы охлаждения, так как куб в процессе работы, нагревается до сотни градусов.

Индикацию питания можно было реализовать двумя способами. В первом - добавить два встречно включенных диода в цепь зарядки конденсатора в схеме диммера, а второй вариант - это внедрение неонки параллельно силовых контактов симистора. Неонка оказалась менее универсальным решением, так как на максимальных мощностях в процессе регулировки она переставала светить. Светодиод же светит постоянно. Определившись с наиболее подходящей схемой, была разведена плата с толстыми силовыми дорожками, клеммами под зажим и пайку проводов. Самое важное, тут имеется компактный блок питания на 12 вольт, которым будем питать вентилятор и тем самым охлаждать симистор в процессе работы. Заказывать изготовление печатных плат удобней всего на всемирно известном сервисе PCBWay

Через две недели после заказа, курьер постучал  в окно 4-го этажа и просунул пакетик с 10 платами. Как он потом спустился обратно, мне не известно, но платы были отменные! Размещаем элементы на плате, согласно указанным местам. Сбоку размещаем миниатюрный блок питания Hi-Link на 12 вольт. С виду получилась довольно компактная конструкция. Подключаем 220 вольт и проверяем как все работает.

Провода внутри электрокороба припаивались напрямую в посадочные отверстия на плате, чтобы минимизировать потери, минуя зажимные колодки. В конечном результате все выглядит так: радиатор, вентилятор, накось прикрученная плата. Старшипы у Илона Маска наверняка собирают такие же "Кулибины". Главное, что в процессе испытаний ничего не взорвалось и регулировка мощности работает как часы с индикатором наличия питания и хорошим обдувом.

Подключаем к электрокоробу ТЭН. Идеальный вариант куба - это когда ТЭН сидит на клампе и не вкручивается в него через резьбу как в моем случаем. Берите этот момент во внимание!

В процессе работы, на инфракрасной камере хорошо видно как отличается температура бака и электрокороба. На сегодняшний день прошло около 10 перегонов, схема регулировки температуры радует. Единственный момент который следует учесть, это нагрузочную способность проводки в вашей квартире. У меня под нагрузкой, напряжение в сети, просаживается на 6 вольт, следовательно вместо положенных 2 кВт, ТЭН выдает 1.8 кВт!

Более универсальным устройством для тонкой регулировки нагрева куба, можно использовать цифровые диммеры с Китая. Тут мощность можно менять с шагом в один процент, нагрузочная способность до 10 кВт и сверху имеется вольтметр, по которому можно смотреть какое напряжение приходит на ТЭН или любое другое устройство.

Вернемся к бражной колонне. В процессе регулировки подачи воды игольчатыми кранами на дефлегматоре, меня почему-то не покидало чувство, что этот краник вот-вот сорвет и у соседей снизу пойдет "Золотой дождь". Быстросъёмы держаться на скользких пипках и никакой дополнительной фиксации нет. Для понимания, у нормальных аппаратах быстросъёмы устанавливаются на резьбовые соединения и когда речь идет об электричестве, воде и горючих материалах, техника безопасности тут должна быть превыше всего.

Так же советую обращать внимание на толщину шлангов, которые идут в комплекте. На бражной колонне он был всего 8 мм, а у нормального аппарата должно быть 10 мм. Разумеется чем толще, тем лучше, так как есть вероятность что в тонких трубках при больших температурах на дефлегматоре, образуется воздушная пробка и весь перегон пойдет коту под хвост. Быстросъёмы - это самый гениальный способ соединения шлангов на сегодняшний день!

На стадии перегона браги с спирт-сырца, по непонятным причинам, в отбор при определенной крепости начинали попадать какие-то хлопья, белого непонятного вещества. Первое что пришло на ум - это плохо промытые узлы конструкции колонны. После тщательной промывки аппарата и повторной перегонке, ситуация не поменялась. Было трудно вообразить, что пары спирта поднимаясь с куба, захватывают с собой частицы грязи.

Первая перегонка это такое дело, все равно какие тараканы льются с колонны. На втором дробном перегоне дело было куда интересней. Весь получаемый спирт на протяжении всего прогона имел неприятный вкус и странный запах. Подозрение пало на то, что колонна имеет плохую разделяющую способность, так как внутри царги использовалась регулярная насадка Панченкова, а сама царга которая шла в комплекте с бражной колонной имела длину всего 39 сантиметров. Это очень мало! Была заказана другая царга высотой 70 см и более эффективная спирально-призматическая насадка из нержавейки. Теперь по идее разделяющая способность колонны должна быть достаточной, чтоб сделать из вонючего спирта конфетку.

Но не тут то было, один и тот же спирт перегонялся 2 раза, но результат один и тот же, странный запах и вкус на протяжении всего погона. Долго ломая голову в чем же может быть проблема, у меня не оставалось ничего другого как принять тот факт, что вероятно я где-то нарушаю тех. процесс перегонки и что-то делаю не так!

Ответы на все вопросы были на самом видном месте с самого начала покупки. Первое что меня смутило при работе с колонной, это плохо обработанные внутренние стыки клампа и куска трубы. Это мешало нормально засунуть в царгу сетку Панченкова. Я человек не гордый, сам могу всё обработать. Затем, спустя время, возьми да дерни черт проверить сталь на качество. У меня однажды был опыт работы с некачественной нержавейкой, правда спирт через нее прогонять не приходилось.

В общем все карты раскрыла травильная паста Антик H180М, в составе которой имеется нитратная и флуоридная кислоты. Простым языком это гель из кислот, которым очищают сварные швы после сварных работ. И тут, все стало на свои места. Оказалось что кламп в конструкции крышки для бака из нормальной нержи, а остальная труба - из технической. Воняет это болото вступившее в реакцию, непередаваемо! Та же ситуация была с 39 сантиметровой царгой. Вставка под кламп хорошая, а приваренная к ней труба - говно.

Дальнейшая задача заключалась в том , чтобы обмазать этой пастой все, что только можно и не можно. В результате кислотных процедур, открылась интересная картина. Весь аппарат это рандом из разных нержавеек. Если к примеру царга вступила в реакцию, то повороты на 90 градусов нет. Основной холодильник вступил в реакцию всем разнообразием трубок внутри, а дефлегматор нет. Выходит этот самогонный аппарат, солянка из разных нержавеющих сталей, заказанных у разных производителей, на разных заводах в разное время года. Какой бы хороший спирт вы не залили в куб, после взаимодействия со сталью холодильника он будет испорчен.

Но это еще не всё. Я ж еще и попугай заказал по которому можно смотреть крепость спирта в струе. А он по качеству оказался еще лучше чем вся бражная колонна вместе взятая. Не знаю, может производитель и не в курсе что у него на заводе отдел по закупкам устроил диверсию. Всякое может быть, но этот попугай стоит не дешево. Да что там говорить по ценам, к примеру диоптр тут стоит 68$, а в просторах интернета его можно найти в 3 раза дешевле. Бизнес и ничего личного. Диоптр - это самая первая вещь, которую нужно докупить к своему аппарату, чтобы можно было делать дробные перегонки на пред-захлебнем режиме, где разделение фракций спирт-сырца будет лучше всего.

Проверка качества стали магнитом, дело абсолютно бесполезное. К примеру как хорошая так и плохая царга магнитными свойствами не обладают. Сталь в повороте на 90 градусов хоть и хорошая, но прекрасно магнитится!

Сегодня у каждого производителя самогонных аппаратов, можно найти какие-то нарушения в производственном цикле. Это детали от ректификационной колонны купленной чуть позже. Как и в вышеописанном случае, все детали конструкции были обмазаны травильной пастой для нержавейки. За 30 минут единственное что вступило в реакцию, это штуцер на игольчатом кране и то, эта реакция была в рамках нормальной. Но, небольшая проблема несмотря на хорошую сталь, все же смогла вылезти после нескольких ректификаций.

Внутренние швы холодильника Димрота начали ржаветь. Производитель ответил на это просто: мастер забыл промазать травильной пастой шов, после сварных работ, предложили отправить холодильник за свой счет на завод и все исправить. Это нормально! Потому что действительно после травильной пасты, никаких потемнений в дальнейшем не было и уверен производитель будет следить за этим моментом.

Забегая наперед скажу, что стоимость ректификационной колонны оказалась практически сопоставимой с бражной, и какой смысл покупать бражные колонны на сегодняшний день вообще непонятно, они морально устарели по своей конструкции и имеют сложности в эксплуатации. Это как автомобиль с механической коробкой передач, в котором постоянно нужно подкручивать краники и следить чтобы напор воды через дефлегматор не падал. Работа с ректификационной колонной будет показана в следующем посте, так как в рамках данного мы всего лишь рассматриваем на что нужно обращать внимание при покупке самогонного аппарата.

Посмотрим на простую деталь, которой комплектуется множество самогонных аппаратов. Штуцер под кран для системы охлаждения. Вот что мне с ним делать!? Он не подходит под кран на кухне. Выход из ситуации нашелся в ванной комнате, благо там кран старый и первый перегон получилось сделать с дюжиной шлангов валяющихся на полу от ванны до кухни.

Чтобы такого недоразумения не было, вам нужно докупить дивертор - это такая штуковина которая переключает напор воды в разные направления. Хотите посуду мойте, хотите самогон гоните.

Теперь давайте посмотрим каким может быть ниппель для установки термометра. Как видно, в кубе он реализован в виде привариваемой трубки, куда вставляется зонд термометра. Минус такого исполнения - это инерция и ухудшение точности измерения. Лучше когда зонд помещается внутрь измеряемой точки - напрямую, через зажимной ниппель. Этот был самостоятельно вварен в царгу.

В общем после всего увиденного было написано письмо на завод производителя с просьбой вернуть деньги за некачественный товар. Мы сошлись на том, что куб я оставляю себе, а верхушку на куб переваривают на нормальную нержавейку и за потраченное время мне компенсируют две пачки зря переведенных хороших американских дрожжей стоимость которых 15$

Через неделю, крышка под кламп была переварена. Вопросов нет. Но в процессе возврата денег, выплыл интересный момент касательно стоимости куба. Цена на сайте указана без крышки, а стоимость ее разумеется считается отдельно. Плюс цена электрокороба, а плюс цена за ферримагнитное дно если вы хотите работать с индукционной плитой и общая сумма в итоге выплывает в хорошую копеечку. Про ферромагнитное дно, я узнал уже когда начал работать с ректификационной колонной, хотел мощность нагрева поднять, но разумеется у меня ничего не вышло.

В общем все это дело с самогонными аппаратами не из дешевых и всегда нужно быть на чеку, так как большая часть средств могут уйти на дополнительные расходники, которые будут стоить в три дорого у большинства подобных производителей.

Давайте еще раз глянем на куб. Можно обратить внимание, что зажим крышки тут выполнен через барашки, а откручивать их, занятие довольно ленивое. А теперь представьте что у вас весь самогонный аппарат собирается на таких барашках, представляете!? Есть и такие агрегаты, пол дня его собираешь, а потом так же разбираешь, никакого удовольствия. На сегодняшний день самые лучшие зажимы это клампы, одеваются и снимаются они за две с лишним секунды, рекомендую.

Что касаемо двух пачек дрожжей, которые мне пообещали скомпенсировать, производитель выполнил свое обещание и прислал две пачки дрожжей Pakmaya. Очень трогательно с их стороны, так как это не спиртовой штамм дрожжей и с обратной стороны написано сколько муки нужно смешивать с этой пачкой. Я тут вроде не выпечкой занимаюсь:)

В общем нет слов, одни эмоции. И проблема заключается не в том что производитель экономит на всем, на чем только можно, а в том что вы даже сказать об этом никому не сможете, так как комментарии на ютубе могут быть отключены. Благо есть сторонние сервисы где можно оставить отзыв и написать что вам не понравилось при работе с тем или иным товаром.

Этот пост должен был начинаться так: Стол. Правильно выставленный свет. Лежит куча замечательных железок для любимого дела. Красивое представление техпроцесса - получения спирта. А по факту что? Красивое представление не имеет ничего общего с реальным миром и к сожалению пост получился таким, каким получился.

Забегая наперед скажу, что если залить некачественный спирт разведенный с водой в дубовую бочку для получения коньяка или бренди, то вы её попросту испортите. Бочка впитает в дерево содержимое, а затем отдаст неприятные ароматы при второй заливке. На протяжении этого фильма пришлось 3 раза перегонять один и тот же спирт на бражной колонне, в разных температурных режимах и с разными техниками подачи воды на дефлегматор. Но результат был один и тот же, спирт с посторонним вкусом. Ситуацию поменяла ректификационная колонна. В самом начале фильма говорилось, что на протяжении всех экспериментов мы будем использовать исключительно классические сахарные браги.

Это не яблоки для кальвадоса, не виноград для чачи, ни варенье из которого можно получить приятные ноты исходного сырья в органолептике вкуса. А сахар, в нем нет ни единой ноты которая остается после перегона. Хотя деревенский самогон этим и славиться, там и головы, и вонючие хвосты в отборе, ацетон и уксусный альдегид с сивушными маслами и многим это нравиться. Но не мне.

Это я уже молчу про примитивные самогонные аппараты с сухопарникам или двойной перегонкой, продукт получаемый этими допотопными аппаратами чистят углем, яйцами, марганцовкой, проводят промежуточные очистки. Если самогонка плохого качества, то даже уголь не в состоянии исправить проблему, разве что чуть меньше сивухи будет ощущаться в органолептике вкуса. Он бывает разный по качеству и на этом кадре, это хорошо видно! Правый образец активированного кокосового угля оказался более активированным чем левый.

Мои старики к примеру на самогоне делали исключительно настойки, так как пить исходное сырье воняющее хрен пойми чем просто невозможно. Не исключаю что у меня вкуса нет, но дистилляция сахарной браги это дело не благодарное, тут нужна только ректификация.

Дистилляционные аппараты можно называть колоннами с хорошим укреплением, но чистый спирт без посторонних примесей на ней не получить. Ректификационная колонна более универсальна по своей конструкции и предназначена для качественного разделения жидких смесей в спирта-сырце. На ней уже можно получить чистейший спирт как в аптеке. Если уменьшить высоту царги, то можно получать и ароматные дистилляты из яблок и прочей хорошо пахнущей фигни с вашего сада или огорода.

Про работу с ректификационной колонной мы поговорим в одном из следующих выпусков, так как в рамках одного поста всего не показать. Там мы увидим сколько спирта можно получить из одного килограмма сахара, какие лучше использовать ареометры, основные отличия термометров и многое другое. Сделаем кучу настоек и проведем эксперименты с ультразвуковой ванной.

Все это ремесло оказалось довольно дорогим, трудозатратным, времязатратным, но мне оно по душе, это можно назвать новым видом хобби, в котором ты каждый день познаешь что то новое и интересное, помаленьку бухая при этом.

Для справки. Этот выпуск планировался как мануал по перегонке сахарное браги в спирт, который можно настоять в бочке, сделать настойки, использовать в качестве антисептика и многое другое. Но в процессе съемок тут явно пошло что то не так и отснятого материала оказалось больше 11 часов. В следующих выпусках будет грубая математика, в процессе которой мы получим превосходный спирт крепостью 96.8 градусов. Но, это всё потом! А на сегодня думаю достаточно.

Архив с полезностями

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Этот пост будет посвящен эксперименту одного московского школьника, который в 2008 году облучил свои пальцы из самодельной рентгеновской установки, собранной дома из говна и палок. Сегодня мы пойдем по его стопам и увидим, чем бы могла закончиться эта история, если бы он не получил лучевые ожоги раньше времени. В ходе поста соберем подобную установку, посмотрим что находится внутри лапы вороны и узнаем из чего состоит внутренний мир Принцессы Фионы. Так же, проведем расчет дозы полученной Сифуном на примере листочка растения, попробуем провести рентгеноструктурный анализ кристалла соли и всё с таком духе.

Прежде чем приступить к флюорографии различного барахла, давайте вспомним что произошло в далеком 2008 году. На дворе 25 декабря, канун нового года. Сифун — на то время школьник-экспериментатор, собирает у себя дома рентгеновскую установку, которая с большим успехом запускается и начинает светить невидимыми лучами с кончика довольно экзотической микрофокусной трубки БС-1, предназначенной для структурного анализа различных кристаллических соединений. Сделав предварительные замеры мягкого рентгеновского излучения дозиметром ДП-5 и определив оптимальное расстояние от кончика трубки до усиливающего экрана, школьник принялся совать в пучок излучения свои пальцы, чтобы лицезреть их внутреннее содержимое.

В процессе был получен ряд удачных фотографий. Данная фотосессия продлилась не больше двух минут. После чего опыт прекратился! Фото были выложены на форум единомышленников, где все их оценили с достоинством. Через два дня после облучения Сифун написал, что у него на пальцах покраснела кожа - как при ожогах первой степени. Спустя две недели, он загремел в больницу с осложнениями. Вначале на пальцах вылезли пузыри, а затем и вовсе намечалась пересадка кожи. Долгая реабилитация и спустя два года, рука почти зажила, оставив следы на всю жизнь.

С тех пор трубка БС-1 обросла неким мистическим культом. Достать такую оказалось не просто, так как, во-первых — она редкая и узкоспециализированная, а во-вторых — дорогая. К счастью у меня оставалась вторая почка, потому, заполучить желаемый образец не составило особого труда.

И так, перед вами микрофокусная рентгеновская трубка БС-1 с анодом из хрома, прострельного типа. Судя по паспорту, анод тут может состоять из разных металлов: серебро, медь, молибден, рений и хром. Мне попался последний вариант. Выход лучей с кончика трубки происходит через бериллиевое окно, которое хорошо пропускает низкоэнергетическое рентгеновское излучения. Судя по некоторым источникам, такие трубки применялись как в медицине, так и в промышленности для осуществления структурного анализа, который позволяет определять атомную структуру вещества.

На тыльной стороне трубки имеется три контакта. Два крайних — это накал, а тот что посередине —  это электрод электростатической фокусировки рентгеновского пятна выходящего с кончика трубки. В рамках данного повествования, фокусировка не использовалась по причине отсутствия желания. Не хотелось увеличивать дозовые нагрузки на свой и так не блистающем здоровьем организм. Так же для этого дела можно использовать магниты, совместно с отклоняющим потенциалом для фокусировки.

Но, я слишком стар для этого дерьма...

Схема рентгеновской установки примитивна до такой степени, что ее способен собрать кто угодно, даже дворник с "высшим инженерным образованием".

На трубку нужно всего лишь подать накальное напряжение в 1.5 вольта с током в 3.9 ампера, а между накалом и анодом приложить потенциал в 30-40 киловольт, чтобы разогнать свободные электроны, столкнуть их об пластину анода и вызвать тормозное излучение. В результате чего родится тот самый рентген. Для этого используется генератор переменного высокого напряжения на лампе 6П45С и умножитель Кокрофта-Уолтона.

Давайте более детально рассмотрим отдельные узлы конструкции. Начнем с накального трансформатора. Сделать что-то похожее с удовлетворяющими характеристиками можно с помощью тороидального сердечника. Чтобы получить 1.5 вольта, достаточно намотать 6 витков провода общим сечением 1.5 квадрата. Хоть в паспорте заявленный ток указан в 3.9 ампера, на практике, по мере нагрева нити накаливания он немного падает и нормализуется примерно на 3 амперах.

Сразу нужно обкашлять некоторые моменты. Накальный трансформатор должен иметь надежную электроизоляцию вторичной обмотки. Дело в том, что высокий потенциал, который присутствует в процессе работы установки, может пробить в сеть и спалить например ваш компьютер с тонной фоточек на борту. Кому это нужно?!

Обеспечить хорошую электроизоляцию можно с помощью каптонового скотча, намотанного поверх тора и куска водопроводного шланга от системы осмоса, внутри которого помещается провод вторичной обмотки. Забегая наперед, следует учесть, что все предметы вокруг установки будут накапливать статику, а после отключения питания схемы, будут стремиться ударить вас током. Меня, пару раз хорошо пробивал ЛАТР, как ни странно на нем больше всего скапливалось заряда. Заземлен он не был.

Переходим к ламповому автогенератору переменного высокого напряжения. Задерживаться на нем особого смысла не вижу, так как про это был целый отдельный выпуск, который назывался "Радиоволна из параллельного мира". Дело было около двух лет назад. Тогда, по случайному стечению обстоятельств, дуга, создаваемая высоковольтным генератором начала каким-то образом разговаривать...

Я долго не мог понять в чем дело, временами думал, что сошел с ума. Оказалось что контур собранной схемы каким-то образом оказался настроен на частоту местной радиопередачи, которую найти получилось не с первого раза, так как она оказалась за границами современного УКВ радиовещательного диапазона. Спустя пол года, ломая голову откуда же наводится голос в высоковольтной дуге, оказалось что это волна 69,02 FM которая называется "Яскраве радіо". Тут крутят исключительно украинские композиции и отсутствует любые намеки на привычную всем рекламу. Интересно за какой счет существует радиостанция, которую на современных радиоприемниках никто никогда не услышит?! Вот наш канал к примеру существует благодаря спонсору PCBWay, который специализируется на производстве печатных плат.

В общем, говорящий автогенератор был отложен на полку с паранормальными предметами, а вместо него было собрано другое, идентично первому устройство, в котором было слышно только эфирное шипение. На нем же продолжались дальнейшие эксперименты.

И так, на выходе строчного трансформатора формируется высокое напряжение переменной частоты, которое может доходить до десятка киловольт. Но для питания рентгеновской трубки оно не подходит по двум причинам, первое — напряжение недостаточно большое, второе — оно должно быть постоянное, а не переменное.

Для этого, в схему добавляется многоступенчатый умножитель Кокрофта-Уолтона. Он состоит из диодов и конденсаторов, которые, представляют собой устройство для преобразования относительно низкого переменного напряжения в постоянное высокое.

В моем случае умножитель содержит 13 ступеней и умножение происходит в 13 раз, с многократным запасом. Диоды тут использованы КЦ106Г, способные выдержать максимальное постоянное обратное напряжение в 10 кВ. Конденсаторы, выбранные под это дело, откровенное дерьмо! Не рекомендую такие использовать так как их постоянно пробивает. Два таких умножителя, померли на моих руках в процессе экспериментов.

Собственно и всё! Как и говорил ранее, устройство рентгеновской установки простое как угол дома. И это откровенно пугает, так как не однократно общался с людьми, которые дома пытаются собрать что-то подобное, используя вместо трубки отечественные кенотроны.

Ну ладно я то, но вы же умные люди!

В общем засовываем в трусы свинцовою пластину и начинаем КВН.

С лабораторного автотрансформатора подаем питание на схему лампового высоковольтного генератора. Напротив трубки лежит зонд, название которого известно большинству как дозиметр ДП-5. Диапазон измерения выставлен с коэффициентом умножения на 1000. При минимальном напряжении на аноде трубки, стрелка дозиметра зашевелилась и зашкалила по фону свыше отметки в 5 рентген. Не хило так, подумал Штирлиц...

Любопытный момент был замечен при измерении уровня фона отечественным дозиметром Регул-001. При подаче напряжения на трубку, измеритель отказался работать. Вероятно, тут всему виной так называемый зашкал. Электроника у него не предназначена для работы в мощных радиационных полях. Не все дозиметры одинаково хороши!

Теперь переходим к самой интересной части программы. У Вильгельма Конрада Рентгена в 1895 году от рентгеновских лучей в лаборатории, засветились кристаллы цианоплатината бария. У Сифуна в 2008 году от рентгеновских лучей засветились пальцы. У нас же сейчас светится обычная стрелочная шкала с люминофором, который обладает фосфоресценцией, то есть послесвечением после воздействия как видимого, так и не видимого света.

В этом примере есть некий парадокс, так как свечение материалов под воздействием ионизирующего излучения принято называть радиолюминесценцией. Так вот, если у вас на дозиметре ДП-5 начала светить стрелочная шкала, вероятно вы не там свернули и оказались в ядерном реакторе.

Для получения рентгеновских снимков применяют усиливающие экраны. Они бывают разные. В моем случае обычная бумага, на которую нанесен тонкий слой мелкозернистого кальций-вольфраматного люминофора. Этот экран судя по маркировке ЭУ-В2А имеет среднее усиление под классическую синечувствительную пленку. Не нужно путать усиливающий экран и рентгеновскую пленку. Пленка — это пластиковый лист со светочувствительным покрытием, которая помещается в кассету между двумя усиливающими экранами. После экспонирования на пленке образуется скрытое изображение, которое превращается в видимое в процессе химико-фотографической обработки специальными реактивами. Подобно принципу обычной фотографии 19 века.

Поместим между экраном и трубкой БС-1 обыкновенную зажигалку. Выключаем свет. Можно заметить, что тень от зажигалки на бумаге какая-то невыразительная и явно желает лучшего. Это связано с малым временем выдержки видеокадра на фотоаппарате и недостаточной светосилой объектива. Фотография с выдержкой 4 секунды меняет картину. Тут видны все внутренности зажигалки. Можно заметить что ее тень в несколько раз увеличена в размерах. Это связано как раз с микрофокусностью трубки. По умолчанию, без применения электростатической отклоняющей фокусировки, угол рассеивания выходного пучка, судя по картине на бумаге равен 130 градусам.

Принцип увеличения изображения подобен фонарику и театру теней на потолке.

В связи с этой конструктивной особенностью, получать качественное изображение объемного предмета выходит невозможно, по причине расходящихся лучей, которые размывают заднюю стенку объекта.

Пора привести аппарат в человеческий вид, а то все как-то на соплях держится. С точки зрения безопасности, трубку БС-1 можно разместить внутри сантехнической 11 сантиметровой трубы, которая в дальнейшем будет обмотана слоем экрана в виде листового свинца. Из него же за кадром делаем свинцовые трусы. Чтоб там знаете ли, яйца лишний раз не светить. Это не я придумал, а вот этот синий доктор, он еще советовал стакан красного вина накинуть, чтоб лейкоциты быстрей восстанавливались и плитку черного шоколада съесть.

Вся установка собрана на куске ДСП плиты. Габариты: полметра на полметра. Меняем положение рубильника и подаем питание на накал трубки БС-1. Ту же самую операцию проделываем с лампой 6П45С на высоковольтном генераторе. Ждем пока все разогреться.

Прежде чем подавать анодное напряжение на установку и приступить к фотографированию теней на усиливающем экране, давайте осветим пару важным моментов в этом деле.

Я всегда придерживаюсь принципа "мамкиного фотографа", это когда навел камеру на объект, нажал кнопку спуска затвора в авто режиме, и алгоритмы камеры выставили все настройки выдержки, экспозиции и ISO вместо тебя. Тут такое не прокатит! Прежде чем делать какие-либо манипуляции, необходимо сфокусироваться на усиливающем экране. Так как он белый, на помощь приходит любая картинка с ярким рисунком, которая поймает на себе взгляд камеры. Переключателем на объективе отключаем автофокусировку.

Для чего нужны эти телодвижения?! После отключения света, автофокус 100% потеряет объект из виду, в результате чего мы можем получить размытый снимок. Далее выбираем букву "М" - это ручная съемка. Открываем дырку диафрагмы объектива на максимум. В моем случае это значение 5. Время выдержки кадра можно установить от 2 до 10 секунд. Поставим 4, если что, потом поменяем. Значение ISO поставим 400. Выше нет смысла, так как изображение засыпет шумами. Посмотрим в видоискатель и убедимся что Принцесса Фиона находится на месте.

Уходим в соседнюю комнату. Тут у нас имеется дозиметр со слюдяным счетчиком, ЛАТР и в общем всё удаленное управление установкой. Чтобы в руку лишний раз не светило, установим перед ручкой регулировки напряжения защитный экран, который представляет из себя кусок железа от старой газовой колонки. Проводить фотосессию мы так же будем из укрытия. С недавних пор фототехника Canon обзавелась беспроводным дистанционным управлением по сети Wi-Fi, что позволяет делать фотографии на определенном расстоянии.

Выключаем свет и постепенно поднимаем анодное напряжение на трубке. Видеохроника не может похвастаться яркой и красочной картинкой, в отличии от фотоснимков полученных с помощью выдержки. Техника 21 века так сказать, фото на фотоаппарате можно просматривать прямо с телефона в прямом эфире. В общем вот что у нас получилось. Принцессу Фиону увеличило в размерах раза в три, вместе со всем ее внутренним содержимым. С этого же ракурса, были получены другие рентгенограммы различных предметов.

Это - лапа вороны. Внутри нее превосходно видны отдельные кости.

Куриное яйцо на удивление практически полностью поглотило мягкое рентгеновское излучение исходящее от трубки, оставив позади себя обычное темное пятно.

Лучи так же не могут пробиться через керамику. На фото глиняное яйцо времен Древней Руси. Про проникающую способность тут вообще можно не говорить, так как обычный диод размером 5*5 мм, который мы сегодня применяли в схеме умножителя напряжения, через себя абсолютно ничего не пропустил. Силёнок у трубки не хватает, чтобы пробивать твердые предметы.

Уверен многие догадались что это. Это казак, вырезанный из кости какого-то животного со следами ремонта внутри. (предполагаю 16-17 век)

Снимки — это конечно дело интересное, но хомяк за кадром начал волноваться. Его интересует какие дозы можно получить, находясь рядом с установкой. Многие читатели наверняка начнут писать в комментариях что автор псих, вокруг тебя живут соседи и что я вовсе про них не думаю.

Дело в том, что 99% такого мягкого излучения поглощаются первыми сантиметрами кирпичных стен. Все остальное что сейчас регистрирует слюдяной счетчик СБТ-10 — это отраженный по комнате рентген.

Представьте, что в установке стоит обыкновенный фонарик, который светит в сторону окна, но при этом имеет обратное отражение от поверхностей предметов. Немного невидимого света долетает до счетчика через открытый проём двери. В зоне прямой видимости, уровень фона по показаниям профессионального дозиметра Радиаскан-701 с закрытой крышкой фильтра, показал фон в 5.3 мР/Ч. В то время, как это же измерение без крышки с открытым чувствительным слюдяным счетчиком БЕТА 1-1 перевалило за 85 мР/Ч, что в 16 раз больше.

Отсюда вывод. Пытаться измерить мягкий рентген обычными бытовыми дозиметрами не рассчитанными на этот энергетический диапазон — бессмысленно. Приборы будут врать в любую сторону на порядок. Измеренный энергетический диапазон рентгеновского излучения трубки БС-1 лежит в пределах 20 кэВ на малых анодных напряжениях и порядка 80-100 кэВ с напряжением под 30-40 кВ. Измерения проводились самодельным гамма-спектрометром.

Теперь время рассказать историю, связанную с моим новым, только что купленным на то время фотоаппаратом. Если приглядеться, на этом кадре хорошо заметны некие артефакты. Белые точки на матрице фотоаппарата, которые вспыхивают когда в них попадает ионизирующее излучение. По началу, данные артефакты в процессе съемок меня никак не смущали. В хронике с видеоматериалом из четвертого атомного реактора в Чернобыле, вообще матрицу засыпает сплошным снегом и ничего страшного, техника работает как часы.

Додуматься поставить перед фотоаппаратом освинцованное стекло, как это сделал Руслан Гик в своих фильмах, у меня фантазии не хватило. Все эксперименты показанные в этом выпуске, снимались от силы 2 вечера. В общем фотоаппарат стоял прямо напротив рентгеновской трубки и снимал изображение на усиливающем экране.

С каждой новой фотографией в матрицу прилетали все новые и новые порции рентгеновского излучения. После того как весь материал был отснят и были пересмотрены все фотки, я заметил один неприятный момент. По мере хронологии, на каждом новом снимке в определенных местах, появлялись и больше не исчезали - белые точки. Пересматривая кадр за кадром, по моей щеке текла слеза. Это появлялись битые пиксели на матрице, только что купленного фотоаппарата. Как будто из пулемета кто-то расстрелял. Забегая наперед скажу, что фотоаппарат был сдан в сервисный центр по гарантии, где все пиксели программно заблокировали. В описании написал что пиксели сами посыпались, а сам я зайчик-побегайчик)

Плавно, мы подошли к прямому назначению трубки БС-1. Рентгеноструктурный анализ. В теории, если направить пучок рентгеновского излучения на кристалл соли, то мы получим лауэграмму — рисунок с пятнами на пленке, получаемый в следствии отражения рентгеновских лучей от определенного семейства атомных плоскостей в кристалле.

Пересматривая советскую хронику, принцип такого эксперимента казался довольно простым.

В местном супермаркете была куплена соль с довольно красивыми и крупными кристаллами. Самые красивые из них были отобраны для дальнейших опытов. Поставив образец перед кончиком трубки и подав питание на анод, можно было наблюдать что кристалл соли начинал светить красивым розовато-бело-голубоватым светом. Каких либо намеков на Лауэграмму на усиливающем экране замечено не было. Вдоволь насмотревшись как светится соль с магазина, было решено сделать свинцовую пластину с крохотным отверстием, чтоб можно было пропускать через него тонкий пучок рентгеновского излучения, который уж точно бы отразился от кристаллической решетки кристалла. Но, к большому сожалению, получить желаемый результат в домашних средневековых условиях не получилось. Тут и кристалл нужно вращать перед пучком, и угол менять и фокусировка излучения должна быть прямо в образце.

Вернемся в тот прекрасный зимний день, когда Сифун экспериментируя дома облучил свои пальцы. Давайте попробуем подсчитать примерную дозу, которую получила его кисть. Разместим зонд дозиметра ДП-5В на расстоянии 10 сантиметров от окна рентгеновской трубки. Бета фильтр на зонде открыт, так как мягкое рентгеновское излучение как мы уже знаем обладает плохой проникающей способность и вряд ли пробьется сквозь металлический кожух. Устанавливаем рубильник переключения режимов в положение измерения 200 рентген. Поднимаем анодное напряжения с помощью ЛАТР-а и наблюдаем за показаниями стрелки дозиметра. Максимальное значение, которое мне удалось зарегистрировать 40 Р/Ч. Тут еще стоит учесть геометрию размещения счетчика СИ3БГ внутри зонда, который включается только в диапазоне измерения в 200 рентген, он дубовый как пробка, его еще называют "счетчиком апокалипсиса".

В общем у нас есть цифра 40 рентген на расстоянии 10 см. Трубка у нас использовалась без фокусировки, а значит в воздушной среде излучение будет ослабевать пропорционально квадрату расстояния от источника. Проведя простые арифметически вычисления можно высчитать что на расстоянии 1 сантиметра от трубки, уровень излучения будет равняться 4000 рентгенам в час. Предположим пальцы Сифуна находились на расстоянии 3 сантиметров от трубки в течении 2 минут. Делаем пересчет и получаем дозовую нагрузку в 14.8 Рентгена. Теперь вспомним показания Радиаcкан-701, где его значения без крышки фильтра выросли в 16 раз. Умножаем 14.8 на 16 и получаем 237 рентген дозовой нагрузки мягкого излучения на руку. Это мы еще не берем в расчет, что его пальцы накануне жарились под СВЧ излучением магнетрона от микроволновки. Учитесь как нужно экспериментировать!

Думаю, Сифун, сам того не подозревая стал человеком Легендой, на уровне с самим Конрадом Рентгеном и Олегом Айзоном, который по неизвестным причинам куда-то пропал. Как говорил Евгений Соловьев с канала "У инженера на коленке", если бы Сифун догадался поставить перед берилевым окном простейший фильтр в виде стекла, он бы отсек мягкую гамму и последствия облучения были бы меньше.

Хорошим примером для демонстрации воздействия мягкого рентгеновского излучения, оказался листочек обыкновенного растения, которое живет у меня на подоконнике. Исходные параметры сделаем такие же, как мы посчитали выше. Расстояние от трубки до листика 3 сантиметра, время непрерывного воздействия лучей 2 минуты. Запускам установку и идем пить чай.

На следующий день после лучевой терапии, место куда светила трубка слегка поменяло цвет и стало светлеть. Спустя три дня это место начало засыхать. Спустя 5 дней я заметил что стебелек растения на котором росли два листочка отвалился. Листочек, который подвергся двухминутному облучению полностью завял.

Отсюда следует знать, чем выше анодное напряжение на трубке, тем более жесткое излучение с большей проникающей способностью она обеспечивает. Жёстколучевые медицинские трубки начинают свою работу от напряжений 100 кВ и выше. Мягкое излучение обладает гораздо меньшей проникающей способностью. Для защиты от него достаточно тонких экранов. Без экранирования оно крайне коварно тем, что практически полностью поглощается мягкими живыми тканями со всеми вытекающими отсюда последствиями. Потому следует различать мягкое и жесткое излучения. Опасность их конечно же относительна, и то и другое советую обходить стороной!

Для справки. Сразу после съёмок этот выпуск, несколько лет назад планировался отправится в мусорное ведро, так как тут содержатся материал, не предназначенный для неокрепших умов, что привело бы к написанию всякого бреда в комментариях. Но, ситуацию поменяли обстоятельства. Мне в инстаграмме часто пишет народ, который дома собирает подобные устройства на кенотронах, чтобы своими глазами лицезреть невидимые лучи и почувствовать себя "мамкиным экспериментаторами". Я тоже с этого начинал, это красиво, не спорю. Но как только пришло понимание как ионизирующие частицы взаимодействуют с клетками организма, у меня развилась радиофобия. Теперь при слове рентген, флюорография и прочие связанные слова с этими вещи, я не замечая того, ухожу в себя. Вся эта тема сомнительная, если бы мать увидела чем занимается ее сын, она бы наверняка сказала: "Ты идиот, идиот!"

Расскажу еще одну сказку, про новый, только что купленный регулируемый блок питания. При попытке запустить строчный автогенератор на транзисторах, напряженность поля с выхода умножителя оказалась настолько большой, что в схеме что-то пробило и обратка пошла на клеммы блока питания, частично выпалив его внутренности. В итоге пропала регулировка напряжения и улетела в иной мир защита по току. Устройство так же было отправлено в сервисный центр, где его благополучно отремонтировали. В описании написал что он вышел из строя при зарядке аккумулятора). В общем чего хочу вам сказать, больше пейте пивас и меньше занимайтесь дома всякой фигней.

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен высокому напряжению. Наша задача собрать так называемую лестницу Иакова, по электродам которой снизу-вверх будут бегать разряды. Посмотрим из чего состоит такое устройство, как его правильно настроить чтобы ничего не спалить, а также узнаем способ как можно обесточить собственную квартиру.

Эта история началась с простого знакомства на радио рынке. Витя, местный мастер на все руки показал свою лестницу Иакова, которая состоит из двух строчных трансформаторов от телевизоров и питается от сети 220 вольт. Дуга тут настолько мощная, что порой висит в воздухе даже не думая обрываться. Вернувшись домой мои руки сразу полезли шерстить коробки в которых находится старое, никому ненужное барахло.

Это строчники от отечественных черно-белых телевизоров. Модель ТВС-110ЛА. Объекты достались из увлекательного детства, когда в один прекрасный момент все начали выбрасывать свои зомбоящики на помойки. Наша задача разобрать две такие конструкции и достать из них высоковольтные обмотки.

Если распилить одну из них, то можно увидеть из чего состоят такие артефакты. Внутри герметичного пластикового контейнера находится обмотка из тонкого провода. Ряды её переложены электроизоляционной бумагой, которая пропитана парафином. Им тут залит весь внутренний объем.

На одной из ферритовых половинок намотаем первичную обмотку. Состоит она из пятидесяти витков многожильного провода типа литцендрат толщиной 1 мм. У него каждая жила покрыта изолирующим лаком. Перематываем все скотчем, вставляем в половинки феррита высоковольтные обмотки и собственно все. Так выглядит сердце наших высоковольтных разрядов. Оно конечно не идеально, так как в дальнейшем при длительной работе, железная скоба которая стягивает феррит будет нагреваться.

В конструкции, высоковольтные обмотки смотрят на встречу друг другу, а их тонкие "земляные" провода соединены вместе. Высоковольтные концы тут наращены высоковольтным проводом, чтобы оттуда не выбрался "Зевс" и не пробил в плату управления или еще куда. Это был мануал как правильно собирать высоковольтный трансформатор для лестницы Иакова.

Теперь рассмотрим как делать не нужно. Не нужно мотать двадцать витков, что есть крайне мало на алюминиевую планку стягивающую каркас. Алюминий вроде как не магнитный материал, но на высоких частотах с ним что-то не так. В результате такого подхода при первом же включении у меня сгорел предохранитель в плате управления. Естественно он сдох потому что прогорели два мосфета которые раскачивали высоковольтный трансформатор. Транзисторы деликатные ребята, им что не так, сразу в брак...

При второй попытке зажечь дугу, была намотана первичная обмотка проводом 0.3 мм, количество витков порядка семидесяти. Чем больше и тоньше - тем меньше нагрузка на ключи. Такой вариант имеет право на жизнь, но единственный минус такого исполнения это небольшая мощность. На электродах дуга растягивается максимум на три сантиметра после чего обрывается. Это довольно легкий режим для генератора, после пяти минут непрерывной работы все элементы схемы включая радиаторы на транзисторах оставались холодными.

С высоковольтным трансформатором разобрались. Едем дальше.

Сейчас нам нужно сделать рогатку, по которой разряды будут бегать снизу-вверх вызывая тот самый "ВАУ" эффект. Электроды в лестнице Иакова должны быть жесткими, в противном случае рогатка будет болтаться как дерево на ветру. В качестве электродов можно использовать 5 мм алюминиевый швеллер из ближайшего строительного магазина. Одного погонного метра хватит с избытком. Отпиливает ножовкой по металлу два одинаковых куска по сорок сантиметров. В определенных местах делаем несколько надпилов под углом 45 градусов. В результате процедур выгибаем метал в нужную нам форму.

Электроды устанавливаем на керамическую основу. Она когда-то была мощным заводским предохранителем на сотню ампер. Верхние концы разводим на расстояние примерно восьми сантиметров. Этот промежуток должен быть достаточным чтобы рвать дугу у вершины (подбирается индивидуально). Крепление проводов к рогатке должно быть надежным, если они отвалятся на полной мощности установки, то с большой вероятностью прошьют высоковольтные обмотки. Оно вам надо?

Теперь кто-то может задать вопрос, зачем питать схему от сети 220, если можно собрать простой ZVS автогенератор, которому нужно всего 12 вольт. Да в принципе можно! Только жрёт какой генератор порядка 10 ампер и для нормально работы требует напряжение порядка 30-40 вольт. Один только блок питания займет места больше чем весь мой балкон в хрущёвке. И это уже молчу про адский перегрев ферритового сердечника после нескольких минут работы.

Генератор работающий от сети 220 позволяет разместить на одной плате все, от сетевого фильтра до силовых ключей. Все компоненты тут не являются дефицитными и легко помещаются в одной руке.

Давайте взглянем на принципиальную схему устройства. По входу питания тут предусмотрено несколько защит: предохранитель, варистор который ограничивает возможные высоковольтные выбросы в сеть и термистор ограничивающий ток заряда довольно мощного конденсатора, он нужен чтобs предохранитель не выгорал при включении схемы в розетку. Генератор тут построен на базе микросхемы драйвера IR2153, который управляет силовыми транзисторами.

Изначально планировалось использовать в схеме высоковольтные пленочные конденсаторы. Но затем выбор пал на безындукционные конденсаторы марки MKPH емкостью в 0.33 микрофарада. Их используют в индукционных плитах. Силовые ключи рассчитаны на напряжение 600 вольт и ток порядка 20 ампер. Маркировка 20N60.

Сейчас наша задача соединить все детали согласно схемы. Несколько часов работы в программе трассировщике и на выходе мы получаем довольно мощный компактный генератор. Плату к нему можно вытравить самому, либо обратится с этой задачей к специалистам.

Для сборки этого генератора схема не нужна, так как тут указано где и какой элемент должен находится. Устанавливаем транзисторы на радиатор. На плате предусмотрены посадочные места под разные конденсаторы. Термистор в процессе работы греется, его нужно размещать как можно выше.

В общем припаиваем все на свои места и работу по сборке генератора можно считать исчерпывающей. Обратим внимание на отсутствующий резистор возле микросхемы IR2153. Место него нужно установить построечный резистор на 50 кОм. Это нужно для дальнейшей настройки резонанса.

Включать генератор напрямую в розетку недопустимо! Рекомендую использовать балласт в виде лампочки включенный последовательно со схемой. Если в процессе настройки пробьет ключи, а на линии появится короткое замыкание, лампочка ярко вспыхнет и не даст выбить пробки в квартире. Типа безопасность и все такое.

Прежде чем запускать схему на всю катушку, ее нужно настроить. Вначале нужно запитать драйвер IR2153 и убедится что на ключи поступают управляющие сигналы. С внешнего блока питания подаем на него 15 вольт. Подключаем щупы цифрового осциллографа к затворам силовых транзисторов. Амплитуда управляющих импульсов будет равна напряжению питания микросхемы драйвера. У нее внутри стоит стабилитрон по питанию на 15 вольт, потому данная амплитуда это край.

Микросхема IR2153 управляет ключами довольно хитро. Между открытием первого и второго транзистора существует пауза в 1.2 мкс, называется она "Dead Time". Дело в то том, что ключи должны работать на нагрузку по очереди. Если через оба ключа одновременно пойдет ток, они довольно эффектно взорвутся, так как окажут короткое замыкание для сети. Такие дела...

Предохранитель в схеме подбирается исходя из максимальной потребляемой мощности генератора. Поставим на 3 ампера. Не думаю что мощность превысит 600 Вт. Тут рекомендую использовать панельки формата "вынул - вставил".

Включим на мультиметре режим измерения напряжения и посмотрим что у нас происходит на большом электролитическом конденсаторе. Поднимаем напряжение на лабораторном автотрансформаторе, и видим что конденсатор прекрасно заряжается. При этом ничего не должно греться, дымить, шипеть и прочее. Перекинем щуп мультиметра на нижний вывод 5 Вт резистора и посмотрим появляется ли необходимое напряжение для питания драйвера.

Как видно, необходимые 15 вольт присутствуют. Это означит что генератор собран правильно и теперь его можно смело запускать.

Регулировка частоты тут осуществляется подстрочным резистором. Диапазон регулировки частот начинается от 20 килогерц и заканчивается примерно на 220 килогерцах. Довольно широкий диапазон для наших целей.

Подключаем высоковольтный трансформатор, не стесняйтесь хорошо зажимать провода. 

Важный момент, во время работы подобных устройств высоковольтные провода не должны висеть в воздухе и не дай бог как то прикасаться к элементам платы генератора. Рекомендую для этих целей использовать простой разрядник. Так вы защитите высоковольтный трансформатор от внутреннего пробоя, глобальных катаклизмов, армагеддона и прочего.

Теперь переходим к настройке резонанса. Для оценки уровня сигнала на высоковольтных проводах, покладём рядом с разрядником щуп от осциллографа. Он не должен касаться электродов, иначе спалите чего-нибудь. ЛАТР-ом поднимаем входное напряжение и видим как растет амплитуда сигнала на высоковольтных проводах. Замечательно.

Сейчас изменяя сопротивление подстроечного резистора мы изменяет частоту работы генератора. Резонанс можно считать достигнутым тогда, когда амплитуда напряжения на высоковольтной части будет максимальна. Тут нужно учесть важный момент. Если вы настроите резонанс на одном разряднике, а затем вместо него поставите другой, работать в итоге ничего не будет.

Рекомендую делать настройку при наименьшем напряжении на входе генератора. Удивительно, но схема при этом нормально работает. В общем добиваемся наибольших разрядов, поднимаем напряжение и отключаем балласт в виде лампочки. Разряд пошел. Если у вас нет под рукой осциллографа для оценки уровня сигнала, то о резонансе системы можно судить по лампочке.

Спираль при этом будет светить ярче всего из-за увеличения потребления тока генератором. На этой прекрасной ноте настройку устройства можно считать исчерпывающей. Теперь постепенно поднимаем напряжение и смотрим как ползет дуга по концам рогатки.

Некоторые характеристики лестницы Иакова. Максимальная потребляемая мощность установки составляет почти 400 Вт. Резонанс генератора с моим конкретным высоковольтным трансформатором и разрядником составил 71 кГц. У вас значения будут другие. При минимальном входном напряжении на схеме, высоковольтные провода имеют такую напряженность, чтобы светится прямо через изоляцию провода. Пальцы при этом сильно воняют озоном. Мелкие вылетающие разряды с провода легко способны оставлять ожоги на коже. В общем интересно...

Всё собрано и настроено. Пора поместить потроха в какой-нибудь красивый корпус. Для этого был использован прозрачный контейнер для еды от предыдущего фильма про Камеру Вильсона. Напомню, что он тогда не подошел по причине чувствительного к царапинам пластика. Там это недопустимо, а тут на это можно класть. Включаем лестницу Иакова через  100 Вт балласт и видим что дуга еле доползает до средины рогатки. Отключаем балласт и видим что мощность дуги увеличилась, и она с легкостью доползает до самого верха.

Иногда в процессе работы установки приходится наблюдать момент, когда дуга на концах электродов не хочет обрываться. Это выглядит красиво, но нужно иметь в виду, что в таком режиме схема работает на максимальной мощности. Чтобы такого не было, можно сильней развести электроды друг от друга.

В общем не смотря на довольно простую настройку данного девайса, дальше произошло то, чего никто не мог ожидать. Включив установку напрямую в розетку, в схеме пыхнул предохранитель, и одновременно с ним пропал свет в квартире... Самое интересное, это произошло ночью. Ничего не видно... Подойдя с фонариком к счетчику электроэнергии, первое что бросилось в глаза это отсутствие каких либо цифр на индикаторе и не сработавшие сверху автоматические выключатели. "Вот это прикол" подумал я, и бросил взгляд в нижнюю часть электрощита. На лицо явно произошел какой-то прогар... Повезло так повезло.

Звоню в службу поддержки, говорю беда, в квартире пропал свет. Чё делать? Они говорят не паникуй, передаем заявку на обработку. Через 2 часа в домофон позвонили парни в костюмах супергероев и говорят рассказывай, доставай показывай!

Оценив ситуацию они незамедлительно начали устранять неисправность.

Электрики поковырялись в электрощитовой и на скорую руку восстановили электроснабжение в квартире. Времени на это ушло минут 20. Заглянув туда и оценив их работу, я ох...ел. Превосходный шедевр из рубрики "Я его слепила из того что было"... На утро пришлось долбить стену и прокладывать к щитку нормальный медный провод в 6 квадратов. Такое приключение еще не скоро забудется.

Ну а что же произошло на самом деле. Давайте разберемся. При включении лестницы Иакова в розетку, номинальная мощность схемы превысила предельные возможности полевых транзисторов. Их пробивает, в цепи возникает короткое замыкание. Ток, идущий через предохранитель становится больше допустимого и волосок внутри перегорает. Перегорает он не мгновенно как многие думают, а с некоторой задержкой, так как внутри еще тянется мощная дуга. Этой микросекунды хватило, чтоб сжечь старую алюминиевую проводку в квартире.

А почему же раньше ничего не сгорало спросите вы?! Все просто, развязывающий трансформатор, который мы все это время использовали имеет номинальную мощность в 350 Вт. Кроме основной задачи развязать схему от сети 220, он выполняет функцию балласта, прямо как те лампочки, что были упомянуты ранее. Он все это время не давал превысить максимально допустимую мощность лестницы Иакова, защищая ключи от взрыва. В дальнейшем рекомендую смещать частоту генератора с резонанса, или использовать балласты от ламп ДРЛ, иначе будет трах-бабах.

Ремонтируем схему. Тут и драйвер сгорел, и стабилитрон на верхнем ключе, и сами ключи. Чтобы не расстраиваться каждый раз когда что то идет не по плану, рекомендую завести баночку и коллекционировать спаленные радио детали. Моя уже заполнена до краев, пора брать трехлитровую банку.

После продолжительной работы лестницы Иакова был выявлен один довольно существенный недостаток в разводке платы генератора. Площади радиаторов на транзисторах недостаточно для отвода выделяемого тепла. Пришлось нарастить их по высоте. Нагрев при этом составил 90 градусов. Можно поставить небольшой вентилятор для обдува. Назовем это расплатой за компактность.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла порядка двух месяцев. Я старался изложить материал последовательно, в начале настройка схемы, а затем ее запуск на полную мощь. В противном случае вы спалите десяток довольно дорогих ключей, предохранителей и возможно обесточите квартиру. Еще и щупы мультиметра могут взорваться.

Как гласит Японская мудрость:
Не бойся, что не знаешь — бойся, что не учишься.

Архив с гербер-файлами и прочими полезностями

Наш Instagram