Развлечения с высоким напряжением доставляют много удовольствия и мало пользы. Это значит нам обязательно нужно собрать что-нибудь такое. Наверное, самая простая схема питания катушки Тесла - это качер Бровина. Его можно собрать на лампе, на обычном или полевом транзисторе. Схема неприхотливая - работает без настройки.

Вокруг кечера Бровина ходят много легенд из-за нестандартной схемы подключения транзистора, который работает в запредельных режимах - совершает пробой внутри себя и сразу же восстанавливается. Не будем описывать сухую теорию, нам нужен лишь результат.

Приведу две схемы подключения качера.
Для транзистора NPN:

Для полевого транзистора:

Решено было собирать вторую схему на полевом транзисторе т.к. других мощных тразнисторов под рукой не было.
Моя схема состояла из: резистора R2 - 2 кОм, резистора R1 - 10 кОм, полевого транзистора VT1 - IRLB8721 (был закреплен на мощном радиаторе т.к. он сильно греется). Схема питалась от 12 Вольт.

Вторичную катушку мотал на канализационной трубе тонким проводом. Примерно 800 витков. Зажал трубу в шуруповерт и наматывал столько сколько влезет.

Первичную обмотку сделал 1,5 витка толстого медного провода. Диаметр намотки лучше делать больше, чем вторичка. Положение и количество витков лучше подбирать опытным путем, что бы подобрать максимальную отдачу по напряжению.

Увеличение мощности разрядов можно добиться не только настройкой антенны, подбором резисторов, но и подключив на вход питания мощный дроссель с конденсатором большой емкости. Повышение питающего напряжение пропорционально увеличивает длину разрядов.

Кечер получился не супер мощный, но для баловства хватило. В воздухе прошибал до 7 мм. Уверенно зажигал газоразрядные лампы в 20 см от обмотки, давал красивые коронарные разряды в лампах накала.

Решено было опробовать первую схему на транзисторе КТ805АМ с теми же номиналами резисторов, что для полевого (2 кОм и 10 кОм). На удивление мощность разрядов возросла в два раза, а в воздухе стабильно горел коронарный разряд. Раз так поперло - оформил установку в виде готового устройства.

Среди радиолюбителей большой популярностью пользуется весьма интересное устройство, называемое «качером Бровина». С его помощью можно наблюдать эффектные коронные разряды, молнии, плазменные дуги. Многие люди в интернете называют качер катушкой Теслы, однако это два совершенно разных устройства с разным принципом работы. В этой статье речь пойдёт именно о качере Бровина, пожалуй, самом простом высоковольтном устройстве, которое только можно придумать.

Схема качера Бровина

Схема предельно проста, содержит всего лишь один транзистор, пару резисторов и пару конденсаторов. Конденсаторы служат для фильтрации питающего напряжения, один из них должен быть электролитическим с большой ёмкостью (470-2200 мкФ), а второй керамическим или плёночным с малой ёмкостью (0,1-1 мкФ), для сглаживания высокочастотных помех. Два резистора образуют делитель напряжения, один из них должен иметь небольшое сопротивление (150-200 Ом), а второй – примерно в 10-20 раз больше. При этом последовательно с высокоомным резистором можно поставить подстроечный резистор, чтобы настроить качер на максимальную длину разрядов. На печатной плате, прилагающейся к статье, для него предусмотрено установочное место. Транзистор в схеме можно использовать практически любой мощный структуры n-p-n. Хорошо себя зарекомендовали транзисторы КТ805, КТ808, КТ809. Также можно поэкспериментировать с полевыми и поставить, например, IRF630, IRF740. От выбора транзистора в значительной степени зависит длина разрядов. Транзистор обязательно нужно установить на радиатор, ведь на нём выделяется большое количество тепла. L1 на схеме – первичная катушка, а L2 – вторичная, с неё снимается высоковольтный разряд.

Плата устройства

Плата выполняется методом ЛУТ, файл для печати прилагается. Для подключения проводов питания и выводов катушек на плате предусмотрены клеммники.

Скачать плату:

(cкачиваний: 167)

Изготовление вторичной (высоковольтной) катушки

Первым делом, нужно изготовить вторичную катушку. С ней всё просто и конкретно – чем больше витков, тем больше напряжение, соответственно, длиннее разряды. Можно использовать медную эмалированную проволоку сечением 0,1 – 0,3 мм. В качестве каркаса для вторичной обмотки весьма удобно использовать канализационную трубу, оптимальный диаметр составляет 5-7 см. Наматывать проволоку нужно виток к витку, максимально аккуратно. Желательно использовать цельный кусок проволоки, чтобы не было мест соединений. Но если в процессе проволока порвалась – ничего страшного, можно подпаять к ней оторвавшийся кусок, тщательно заизолировать и продолжать мотать витки, работать будет в любом случае.

Для ускорения процесса намотки можно установить трубу на две подпорки слева и справа так, чтобы она свободно на них вращалась. При этом наматывать проволоку будет куда легче. Если в процессе работы появилась необходимость отлучиться, кончик проволоки можно зафиксировать скотчем, тогда можно будет вернуться, отлепить скотч и продолжать наматывать. Ни в коем случае не нужно отпускать кончик проволоки, иначе натяжение пропадёт, витки разойдутся и придётся начинать всё с начала.

После того, как катушка намотана, витки проволоки обязательно нужно зафиксировать на трубе. Лучше всего использовать прозрачный лак, тогда катушка будет выглядеть весьма красиво. Я обмазал витки обычным воском, со своей задачей он справился, теперь случайно повредить тонкую проволоку будет куда сложней.

К нижнему концу проволоки следует припаять обычный провод и тщательно его зафиксировать у края трубы.

У верхнего края трубы располагается так называемый «терминал» - то место, из которого будет «исходить» коронный разряд. Желательно сделать его острым, тогда разряд будет сконцентрирован на кончике иглы. Закрепил на краю трубы болт, а на болт накрутил наконечник от дротика, как видно на фото. Вторичная катушка готова.

Изготовление первичной катушки

Первичная катушка содержит 2-5 витков толстого медного провода, сечением 1,5 – 2,5 мм. Располагаться она должна вокруг вторичной катушки, её диаметр должен быть больше на 2-3 см. Для каркаса первичной катушки можно использовать, опять-таки, канализационную пластиковую трубу, нужно лишь взять отрезок трубы диаметром и длиной большей, чем для вторичной. На расстоянии 10 см от верха трубы сверлятся два отверстия, через которые продевается медный провод. От числа витков сильно зависит длина разряда, поэтому их количество подбирается экспериментально.

Провод от самих витков нужно вывести к низу катушки, проведя их внутри трубы. Обязательно зафиксировать клеем. Первичная катушка готова.

Сборка качера Бровина

После того, как катушки намотаны, можно собирать всё воедино. Из пеноплекса вырезаются два круглых куска с отверстиями по центру. В центральное отверстие должна плотно заходить вторичная катушка, а внешний диаметр заготовок должен соответствовать диаметру первичной катушки.

Помещаем круглые заготовки внутрь большой трубы, а затем просовываем в них же вторичную катушку. При необходимости нужно зафиксировать их клеем. Провод от вторичной катушки нужно вывести в нижнюю часть большой трубы.

В нижней части большой трубы сверлятся два отверстия, одно под разъём питания, второе под тумблер.

Теперь осталось лишь подключить плату к питанию, поставив в разрыв плюсового провода тумблер, и подключить выводы катушек.

Когда все провода подключены, можно проверить работоспособность устройства. Аккуратно подаём на плату напряжение. Если на терминале появился маленький разрядик – значит качер работает. Если же качер отказывается работать даже при повышении напряжения питания – следует поменять местами выводы первичной катушки. Теперь можно поэкспериментировать с числом витком в первичной катшеке, подвигать катушки относительно друг друга, найдя такое положение, при котором разряд будет максимальным. Диапазон напряжения питания качера весьма широк – небольшой разряд появляется уже при 12 вольтах. При повышении напряжения он увеличивается, вместе с ним увеличивается и тепловыделение на транзисторе. Поэтому обязательно нужно следить за температурой радиатора, ведь перегретый транзистор долго не проработает.
В последнюю очередь остаётся лишь установить плату с радиатором внутри большой трубы, в нижней её части, поставить тумблер с разъёмом в уже просверленные отверстия.

Выглядит такой качер весьма эффектно даже в выключенном состоянии. Коронный разряд можно потрогать пальцем, это вполне безопасно, ведь ток от такого разряда течёт по поверхности кожи, не проникая внутрь. Этот эффект называется скин-эффектом, возникает он из-за высокой частоты работы качера. При долгой работе выделяется большое количество озона, поэтому включать качер следует только в проветриваемых помещениях. Также не стоит забывать про сильное электромагнитное излучение, которое создается вокруг устройства. Оно способно выводить из строя другие электронные устройства, поэтому не стоит оставлять рядом телефоны, фотоаппараты, планшеты. Создаваемое электромагнитное поле настолько сильное, что газоразрядные (или, проще говоря, энергосберегающие) лампочки зажигаются сами по себе вблизи катушки.

Давно хотел собрать небольшую катушку Тесла или качер Бровина, чтобы делать различные опыты. Простой качер меня не воодушевлял, ибо дуги с него были мизерные. Родилась идея заменить биполярный транзистор, полевиком.

Ток потребления конструкции от 1 до 2-3 ампер в зависимости от напряжения питания. Напряжение питания 100-250 вольт, если использовать соответствующий полевой транзистор то напряжение можно поднять.

Для новичков сразу скажу стриммеры можно выжать максимум 20 сантиметров. (тут в статье стриммеры 12-17 сантиметров).

Принцип работы основан на генерации высокочастотных импульсов полевиком.

Заменить элементы в схеме можно абсолютно все, но это повлияет на работу устройства.

Настройка устройству не нужна если все собрано правильно, но если не заработало то ищем косяк в схеме. Если не заработало и все собранно правильно то меняем выводы вторички местами, должно помочь. Для того чтобы разогнать схемку и сделать стриммеры больше, делаем колебательный контур в цепь катушки L2. Подобрав конденсатор дуги будут громкими и длинными. Резисторы смещения подбираем от 10-60 килоом, мощность не имеет значения. Катушка L1 это дроссель от лдс, его также надо подбирать, также подойдет и первичка от трансформатора.

Стоимость девайса составила 560 рублей, если абсолютно все детали покупать.

Ну и конечно фото.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1	MOSFET-транзистор	IRFP460	1			В блокнот
VD1	Диод	КД202Б	1			В блокнот
VD2, VD3	Стабилитрон	КС147А	2			В блокнот
C1	Электролитический конденсатор	100мкФ 450В	1			В блокнот
C2	Конденсатор	1мкФ 400В	1			В блокнот
R1	Резистор	40 кОм	1			В блокнот
R2	Резистор	1 кОм	1

YOUR WEBSITES NAME

Схемы качеров

Теперь, сама катушенция. НЕ советую экспериментировать с более тонким проводом для L1! Только такой, как показано на схеме. Для увеличения связи во вторичкой, можно его лишить изоляции. Только лаком покройте. Иначе потемнеет медь. А она быстро потемнеет при протекании напряжения. Просто красиво, когда голая медь блестит. Мне нравится. Расстояние первички от вторички должно быть 1см, не менее и не более. Если больше, коэффициент связи будет хуже. Если слишком близко - прошивать будет, сгорит транзистор. Шаг намотки - полсантиметра. У меня - 4 витка. Этого вполне достаточно. Теперь вторичка. Намотана она на белой пластиковой тУбе от герметика. И диаметр подходящий и высота. И ничего отпиливать не надо. Только лишь горлышко с резьбой отрезать. Я экспериментировал с разными сечениями провода. У меня получалось и с 0,34 и с 0,57мм. Но лучшие результаты качер показал на сечении провода вторички на 0,34мм. Ток в стриммер катушка отдаёт не такой большой и транзистор не так сильно нагружается. А стриммер, когда вы пальцы подносите к нему, получается похожим на осьминога, протягивающего к жертве свои щупальцы, с жёлтыми огоньками на кончиках. Прикольно. Только, для достижения такого эффекта длинных стриммеров с жёлтыми огоньками, нужно первичку поднять по вторичке почти на середину. Но, внимательно следите за сопротивлением R1! Лучше сразу расположить таким образом и уже регулировать R1, начиная с наибольшего сопротивления. Если не получается, то оставьте первичку внизу вторички традиционно. Теперь отладка питания. Поскольку, сетевое напряжение в домах у нас, мягко говоря, разное, регулируем напряжение смещения базы транзистора R1 так, чтобы пропало гудение стриммера и начался треск. Если гудит, то сопротивление потенциометра R1 мало. Напряжение смещения большое и транзистор сильно греется. Если не включается качер - сопротивление велико. Нужно сопротивление выбрать так, чтобы треск был, но не исчезал, когда мы подносим ладонь к стриммеру. Дело в том, что система очень нестабильна и рабочая частота изменяется, когда мы руку подносим из-за изменения ёмкости вторички. Вот, собственно и всё. Напоследок могу посоветовать, обзавестись всё таки, несколькими транзисторами. Потому как, спалите обязательно транзистор. Не получится с первого раза. Я их спалил штук тридцать, пока научился, при настройке, чувствовать качер. Благо они у нас, в Хабаровске по 42 рубля всего. Почему всего? Да потому что я ведь экспериментировал и с дорогими IGBT-транзисторами даже! Вот они-то стоят о-го-го! 430 рублей штука! А горят моментально. Очень капризные. Хотя, напряжение базы (Gate) у них 20 вольт, в отличие от MJE13009 с его 9 вольтами….

А теперь, рассмотрим схемку такого же качера, но уже на мосфете IRFP460. О мосфетах (полевых транзисторах с изолированным затвором) могу сказать лишь одно: капризные гады! Но! Ежели их всётаки применить и отстроить схему, то они работают намного эффективнее своих сородичей по полупроводниковому пантеону - биполярных транзюков. Они более высокочастотны, более линейны на высоких частотах. У них более, как любят выражаться теславики: "лёгкие" управляющие электроды - затворы, Более лёгкие, чем у биполярников. И большая пропускная мощность, поскольку управляются полевые транзисторы не током, как биполярные, а напряжением. А на выходе - ток. И ток нехилый! Вот такая вот, противоречивая статья. А итог один. Биполярные транзисторы более дёшевы. Поэтому, для начинающего качеростроителя - в самый раз. Да и не только для качеров они неплохи на первых порах. Я поначалу их прекрасно использовал и для полумостовых схем катушек. Но всётаки, полевой транзистор в качере - это что-то! Ну вот, в данной моей схеме я применил IRFP 460. Но немного лучшего результата (длины стриммера) можно достичь мосфетом с литерой "H". Как видите, схема, а вернее, её номиналы, на самом деле, существенно отличаются от опубликованных в нете. Для чего это у них сделано, думаю, догадываетесь... Чтобы вы не повторили их схемы. Я все свои схемы отрабатывал и испытывал. У меня "все ходы записаны" . Схемы мои правдивы. Сам изменял номиналы, сам паял, сам испытывал. Удачи вам;-)

Большинство схем качеров опубликованных в нете, к сожалению, часто бывают попросту нерабочие. Это происходит по нескольким причинам. Первая: Нежелание делиться собственной разработкой с другими. Вторая: Теоретические измышления, часто не подтверждённые практическими опытами. Берут тупо, чуток с одной схемы, чуток с другой. Типа, я сам разработал. В результате, выгорают дорогие транзисторы, пока начинаешь понимать «а король-то голый!»…. Вот, и я шёл таким же опытным путём проб и ошибок. И пришёл к занятнейшим результатам! Кристалл транзистора, работающий в качере в качестве электронного разрядника с обратимым пробоем, ведёт себя довольно непредсказуемо. Но! Мне всё-таки удалось выявить почерки некоторых транзисторов и их закономерности выгорания в столь нестабильном устройстве! Никакие Мосфеты, или IGBT не выдерживают таких варварских режимов работы! Только биполярники! И среди них, наибольшей стойкостью к выгораниям и наибольшей стабильностью к многократным включениям питания обладают высоковольтные переключающие биполярные транзисторы MJE13009. Не перепутайте с ST13009, или с иными буквами… Кстати, у ST13009 напряжение базы, казалось бы, 12 вольт, в отличие от MJE13009 с его 9 вольтами напряжения база-эмиттер, однако, MJE показал просто-таки спартанскую выносливость к выгораниям. Нет, конечно, горит и он, но ведь и у нас руки не из попы растут! Но! транзюк обязательно на радиатор ставим! И нежненько, аккуратненько, регулируем потенциометром R1 напряжение смещения базы транзистора. Сопротивление делаем максимальным, включаем питание и постепенно, начинаем его уменьшать, не забыв поставить рядом с катушкой неонку, для индикации начала работы качера без стриммера. Если качер так и не включился - поменяйте полярность первички, не забыв поставить опять максимальное сопротивление R1 (нижнее положение стрелки). Питание только от автотрансформатора на 110 вольт. Не более! Горит транзистор, при большем напряжении питания…Как бы мы ни уменьшали напряжение смещения, транзистор или просто не включается, или сразу перегорает. И диод именно такой!
Поставите другой - не попрёт! Если на меньший ток поставите - сгорит, сделает КЗ и спалит транзистор… И ещё: Выпрямитель - только такой, однополупериодный. Он играет роль и делителя напряжения и самое главное - прерывателя. Засчёт этого и разряд такой трескучий и красивый. Поставите двухполупериодный выпрямитель и «веник» разряда будет тихий, пушистый. И греться транзистор будет неслабо! В общем, никакого эффекта. Только кайф обломаете;-) .

Качер отличается от блокинг-генератора электронной плазмой образующейся в p-n-переходе, за счёт которой мы и получаем достаточно высокое напряжение на выходе без применения высоковольтного трансформатора , . В этом можно убедиться, если собрать несложную схемку приведенную ниже. Единственный трансформатор в ней — это две обмотки на ферритовых кольцах на 20 и 5 витков. Несмотря на свою простоту, при 12В питания схема даёт на выходе X1 порядка 1700 Вольт импульсного напряжения (без нагрузки).

Схема может работать в двух режимах: экономичном (разомкнут переключатель SA1) и обычном (контакт SA1 замкнут). В экономичном режиме, при 12В питания, устройство потребляет ток 200..300мА.

Самая интересная в схеме деталь — ферритовый трансформатор TV1. Он мотается на двух вместе сложенных ферритовых кольцах диаметром 10мм. Коллекторная обмотка составляет 5 витков, а базовая — 20, причём, если первая мотается по часовой стрелке, то вторая — против. Провод желательно использовать во фторопластовой изоляции, диаметром 0.05-0.3мм. Коллекторную обмотку лучше намотать более толстым проводом.

Транзисторы для данной схемы испытывались разные. Закономерность выяснилась следующая: чем выше паспортное максимальное напряжение коллектор-эмиттер, и чем круче ВАХ транзистора, тем большее напряжение можно получить на выходе. Идеально подошел импульсный высоковольтный MJE13005 . Его нужно будет установить на небольшой радиатор.

Дроссели L1 и L2 стандартные, на 100мкГн. Конденсаторы выбирайте на напряжение не ниже 100В.

Настройка

Здесь потребуется осцилограф с высокоомным выходом, щуп которого нужно расположить рядом с выходом X1. Лучше не подключаться напрямую, т.к. высокое напряжение может повредить осцилограф. Установите R1 в среднее положение, переключатель SA1 разомкните, и подключите питание 12В. Если осцилограф не показывает качерных испульсов, то поменяйте выводы базовой обмотки TV1.

Если нет осцилографа, то настройку устройства можно произвести с помощью «вилки Авраменко». Её нужно подключить одним-единственным входом к выходу качера.

При работающем качере светодиод HL1 будет светиться несмотря на то, что второй конец этого нехитрого устройства никуда не подключён.

В зависимости от решаемых задач может потребоваться подключать качер к разным нагрузкам. Самое простое — через диод (лучше SF56) и сглаживающий конденсатор запитать лампу дневного света рассчитанную на 220В. При замкнутом SA1 и напряжении питания 15В можно зажигать 10-ти Ваттную лампочку.

Для некоторых задач нужна быстрая зарядка конденсатора до высоких напряжений. Это можно сделать по предыдущей схеме, но конденсатор д.б. неэлектролитическим и рассчитанным на напряжение в 2000В. Также, в этом случае, вместо одного нужно поставить 4-е последовательно соединённых диода.

Самый интересное подключение — длинная линия, обычно — коаксиальный кабель. Его оплётка соединяется с общим проводом схемы, а центральная жила — с выходом X1.

А что будет, если в схеме качера вместо одного транзистора поставить два и заставить их работать попеременно? Читайте об этом .

Используемые материалы

1. Коротков Д.А. Разработка и исследование генераторов мощных наносекундных импульсов на основе дрейфовых диодов с резким восстановлением и динистров с глубокими уровнями
2. Пичугина М.Т. Мощная импульсная энергетика

Горчилин Вячеслав, 2014 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав