Kaskádní násobič

Autor nenese zodpovědnost za případné škody nebo úrazy způsobené experimenty s tímto přístrojem

   Původně jsem používal násobiče z barevných televizí, ale výboje byly na můj vkus dost krátké, a tak jsem neodolal a přivedl na vstup vyšší napětí. Chvíli to sice fungovalo (dosáhl jsem asi 4cm dlouhé jiskry), ale za chvíli v násobiči luplo a bylo po něm. Podobně skončily i další 2. Jelikož jsem další nesehnal, postavil jsem si vlastní. Použil jsem VN diody z několika televizí a improvizované VN kondenzátory ze skleněných lahví s kapacitou asi 700 pF. K napájení posloužilo trafo z televize. Násobič byl 4-stupňový a docela i fungoval, ale TV diody nejsou příliš vhodné díky relativně velkému vnitřnímu odporu.


Zapojení násobiče TVK30 Si6

    Na levém schématu je klasické připojení násobiče k trafu. Vývod D musí zůstat nezapojený, Na vývodu F je pouze usměrněný výstup trafa. Napětí se odebírá z + proti N nebo ~. Vývod N bývá někdy označen M. Na pravém schématu je zapojení násobiče s dalším stupněm navíc. Zvenku se musí připojit vysokonapěťový kondenzátor s kapacitou nejlépe stejnou jako ostatní kondenzátory v násobiči, což nevím kolik je, ale mělo by to fungovat s asi 470pF. Bohužel není možné zapojit několik násobičů do kaskády, protože není vyveden druhý konec pravé diody. Jedinou možností je se nějak prolámat plastem k tomu spoji, ale opravdu netuším, kde ten spoj je. Sice jsem někde na internetu zahlédl rentgenový snímek, ale každý násobič to má jinak.


VN kaskádní násobič

   Vhodné VN diody se nedají běžně koupit a když ano, tak nejsou zrovna nejlevnější. Našel jsem pouze jednu a to u firmy EZK. Tato dioda má parametry 24kV, 3mA a Trr=100nS. Proud je dost malý a předpokládám, že je to v podstatě ekvivalent TV diod v menším provedení. Tato dioda má také podezřele malé pouzdro (10x2mm) a skoro bych řekl, že při 24kV by jiskry přeskakovaly mezi vývody (patrně je určená pro zalití asi do TV násobičů). Proto jsem se rozhodl koupit 500 diod typu BA159 s parametry 1000V, 1A a Trr=500nS. Z těchto diod jsem spájel 10 usměrňovacích bloků po 50-ti diodách. Dalo to sice dost práce, ale výsledek je uspokojivý. Podle očekávání propustí diody větší proud než TV dioda.

    Na schématu je úplné schéma 10-ti stupňového násobiče. Na vstupy Uin a GND je připojeno sekundární vinutí transformátoru. Uvažujme nyní, že na vstupu Uin je napětí kladné napětí a na vstupu GND záporné. D1 je tedy pólovaná v propustném směru, takže se přes ni nabije C1 na napětí U. V další fázi se polarita na vstupech otočí - na vstupu GND je kladné napětí a na vstupu Uin záporné. D1 je nyní zavřená. Nabitý C1 je spojen do série se vstupním napětím U a přes D2 se součtem těchto napětí nabije C2 na napětí 2U. Po další změně se jednak dobíjí C1, uzavírá se D2 a dále se přes D3 a D1 nabíjí C3 na napětí 2U.  Takto se postupně nabijí všechny kondenzátory na napětí 2U. Výsledné napětí je dáno součtem všech sériově zapojených kondenzátorů C2, C4, C6, C8 a C10. Napětí lze odebírat z kteréhokoliv uzlu. Teoreticky lze kaskádu libovolně zkracovat, či prodlužovat. Prakticky však nemůže mít násobič příliš velký počet stupňů, protože při vysokém napětí dochází sršením do okolí k velkým ztrátám a budící obvod by musel dodávat poměrně vysoký výkon. Jsou-li diody zapojeny podle schématu, bude mít výstupní napětí proti GND záporný potenciál. Kladného potenciálu lze dosáhnout obrácením diod.


Experimenty:

24.1.2004 - Prozatím jsem zapojil pouze 7 stupňů. Jednak došly kondenzátory a také se projevily zmiňované ztráty. Jako zdroj napětí jsem použil budič 1 s VN trafem z telky. Odběr ze zdroje byl při 15V přes 3A, což je maximum co z něj vytáhnu. Na výstup jsem připojil toroid od tesláku, který slouží jako "shromaždiště náboje" s kapacitou pár pF. Jiskry na výstupu přeskakovaly na vzdálenost 12cm, což při pevnosti vzduchu 2-3 kV/mm odpovídá 240-360 kV. Při chodu je ve vzduchu cítit hodně ozonu. Pokud se držím výstupu GND a jsem asi 30cm od výstupu je cítit na těle chlad (údajně se tomu říká elektrický vítr) a lepí se na mě oblečení. Dále jsem se zkusil postavit na plastový kýbl a dotknout se výstupu. Přeskočilo pár slabých jiskřiček, odběr ze zdroje ještě stoupl a mírně se mi zvedly vlasy a bylo slyšet sršení z konečků prstů. Popravdě jsem čekal stejný efekt, jako v učebnicích fyziky při pokusech s Van de Graafovým generátorem, ale nějak se nekonal. Někomu by se sice tento experiment mohl zdát trochu nebezpečný, ale energie nahromaděná v kondenzátorech je maximálně 4J a to nestačí ani na pořádný "kopanec", natož na zabití.
    Jelikož je zdroj plně vytížen, nemělo cenu připojovat další stupně. Momentálně pracuji na improvizovaném výkonnějším zdroji (0-24V / 0-6A nebo něco podobného).

Poslední aktualizace: 8.7.2005

webzdarma.cz