0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пение плазмы: туманные перспективы ионофонов

Содержание

Пение плазмы: туманные перспективы ионофонов

Сегодня наиболее распространённым типом звуковых излучателей в акустических системах является динамический громкоговоритель. Несколько реже применяются изодинамические и ещё реже электростатические драйверы. Многие убеждены в том, что динамики, как тип громкоговорителя, исчерпали ресурс развития, и эволюция акустических систем должна идти по другому пути.

Известно, что электромеханический принцип воспроизведения звука далеко не безупречен, что связано с появлением паразитных призвуков, резонансов, искажений. При этом психоакустические исследования таких ученых как Флетчер, Линкдайер, Алдошина демонстрируют, что среднестатистический человеческий слух восприимчив к, казалось бы, незначительным изменениям громкости на (0,2 – 0,3 дБ), тембральной окраски, способен определять короткие задержки между сигналами (12 -15 мкс). По этой причине некоторое количество энтузиастов считает, что будущее звуковых излучателей, по крайней мере, ВЧ-драйверов за ионофонами.

На текущий момент плазменный излучатель (ионофон) остаётся экзотикой для немногочисленных аудиофилов, а также радиолюбителей, экспериментирующих с созданием твиттеров этого типа. В этом материале я познакомлю (тех, кто не знаком) с принципом работы таких излучателей, уделю внимание истории «поющих дуг», опишу достоинства и недостатки, расскажу о самостоятельных и серийных разработках ионофонов, а также поделюсь своими мыслями о перспективах массового применения таких излучателей в аудиоаппаратуре.

Принцип действия: когда мембрана становится лишней

Принцип действия ионофона следующий – источником звуковых волн является зазор между электродами, в котором возникает электрическая дуга при подаче переменного тока высокого напряжения (около 10 кВ – 15 кВ), с частотой около 20-30 МГц. При воспроизведении ток разряда модулируется аудиосигналом, за счет чего происходит изменение объёма ионизированного воздуха между электродами — формируются звуковые волны.

Выглядит это так

Фактически, ионофон создаёт звук подобно разряду молнии, только в отличие от последнего этот процесс можно контролировать.

Существуют два типа ионофонов, которые отличаются локализацией возникновения разрядов. Первый предполагает возникновение коронного разряда около одного электрона. Во втором дуга, формирующая звуковой волны, возникает между двумя электродами. Коронный тип распространён при промышленном производстве ионофонов, дуговой чаще используется в опытах энтузиастов и кустарном изготовлении. Для повышения эффективности звукового излучения, как правило, используется рупорное акустическое оформление излучателей.

Важная особенность ионофонов состоит в том, что они используются, чаще всего, для воспроизведения высокочастотного спектра. При воспроизведении средних и низких частот нужно увеличивать зазор между электродами, следовательно, ещё больше поднять напряжение.

Основательно забытая инновация 19-го века

В 1900 году британский физик и изобретатель Вильям Даддел (Дуддел) стал первым, кто продемонстрировал контролируемое извлечение звуков из электрической дуги. Даддел использовал фортепианную клавиатуру для управления питающим током. Изобретение получило громкое название «Поющая дуга», и сейчас признано, как один из первых прообразов синтезатора. Гаджет впечатлил современников физика, но не получил развития.

Специализированный звуковой излучатель на основе этого принципа в 1946-м году предложил Зигфрид Клейн. Он ограничил дугу, поместив её в небольшую кварцевую трубку, которая соединялась с рупором. Коронный разряд в излучателе Клейна создаётся между анодом, (находящимся в кварцевой трубке) и катодом (металлическим цилиндром), в который была помещена анодная трубка.

При подаче на электроды напряжения 10 кВ (с частотой 100 кГц), модулированного аудиосигналом, вокруг анода возникало облако ионизированного воздуха, которое при сжатии и расширении (в результате модуляции) формировало звуковую волну. Температура, возникавшая в области коронного разряда, достигала 1700 оС — это существенно снижало живучесть электродов. Для повышения практичности излучателей Клейн пытался использовать платину и другие металлы. Позже появился специальный сплав хрома, алюминия и железа, благодаря которому проблема термической устойчивости электродов была решена.Не меньшей проблемой ионофона Зигфрида Клейна был характерный свист, сопровождающий появление коронного разряда. Нежелательный звук был устранён многократным увеличением частоты генератора (до 20 МГц).

В течение второй половины прошлого века попытки серийного выпуска ионофонов были у таких компаний как Plessely, Telefunken, Magnat, Audax, Fane Acoustics. Наиболее успешными разработками, при создании ионофонов, считаются серийные твиттеры компаний Lansche Audio, Acapella и наших соотечественников Viger-Audio. В частности Lansche Audio запатентовали, применяемый ими коронный излучатель, который продаётся под коммерческим названием CORONA.

Достоинства и недостатки идеальных высоких

Принцип действия ионофона акустически привлекателен отсутствием подвижных частей и мембраны. Это позволяет избавиться от переходных искажений, проблем с резонансами и прочих неприятностей, характерных для электромеханических излучателей. Теоретически, ионофоны не должны искажать звук, а АЧХ этих излучателей абсолютна равномерна. Тесты ионофонов демонстрируют предельно низкий уровень искажений, недостижимый для других типов излучателей, а также способны воспроизводить высокие частоты далеко за пределами возможностей человеческого слуха (до 150 кГц).

При всей массе достоинств, ионофоны пока (а возможно и в дальнейшем) не получили широкого распространения. Причина в целом ряде недостатков устройств этого типа. Главной проблемой является безопасность драйверов, т.к. для создания дуги необходим ток высокого напряжения. Немаловажен термический фактор, температура ионизированного воздуха может достигать 2000 oC, что, в случае определённых видов брака и нарушений условий эксплуатации, может стать причиной пожара.

Ионизация воздуха в процессе работы излучателя с образованием озона чревата появлением головной боли, раздражением слизистой глаз и верхних дыхательных путей. При этом, вопреки расхожему мнению, озон не является главной проблемой, так как O3 неустойчив при высоких температурах и разлагается на О2 и атомарный кислород. В серийных устройствах для поглощения и расщепления озона применяются специальные керамические катализаторы.
Очень существенным недостатком является высокая себестоимость драйвера, для производства которого, помимо серьёзной технологической базы, необходимы достаточно дорогие сплавы и материалы.

Энтузиасты, приручающие плазму

Многочисленные радиолюбители и приверженцы DIY-разработок активно создают собственные ионофоны с 50-х годов 20-го века по сию пору. Эти смелые разработчики презирают опасности, связанные с токсичностью озона, поражением током высокого напряжения и прочими незавидными сложностями ионофоностроения. Например, советские конструкторы Е. Плоткин, Б. Каратеев и В. Прютц создали АС с ионофонами в качестве ВЧ-излучателей, которая получила первую премию на XVI Всесоюзной выставке творчества радиолюбителей.
You Tube наводнён видеоматериалами, в которых экспериментаторы делятся своими успехами.

Наиболее впечатлившее меня DIY-устройство, из увиденных в роликах об ионофона, создано пользователем с ником jmartis2.

В сети великое множество схем и описаний DIY-ионофонов, генераторы которых созданы на базе микросхем, кремниевых транзисторов и радиоламп. Некоторые радиолюбители выкладывают подробные руководства с эскизами разводки печатных плат, особенностями распайки и т.п. Многие радиолюбители создают ионофоны на базе микросхемы NE555.
Прилагаю оригинальную схему стерео ионофона, созданного на базе этой микросхемы.

Для создания такого устройства понадобятся:
1. Выпрямительную часть (диодный мост + электролитический конденсатор 3300мкФ 16В в качестве фильтра для сглаживания пульсаций)
2. Генераторную часть (две микросхемы NE555 + обвязка микросхем)
3. Повторитель типа push-pull на выходе микросхем для снижения нагрузки на них.
4. Коммутационная часть в виде двух полевых транзисторов IRL3705n по одному на канал.
5. Индикаторная часть (светодиод + токоограничительный резистор)
6. Сетевой трансформатор 220В==>14В 1,5А
7. Высоковольтные трансформаторы

По моим наблюдениям, основной проблемой радиолюбительских конструкций является живучесть электродов и «свист» дуги, что не позволяет использовать многие из этих разработок для высококачественного и длительного воспроизведения звука.

Будущее дугового звука

Из всего, что известно об ионофонах можно сделать достаточно печальный вывод. Идеальный твиттер ещё длительное время будет доступен только для ограниченного круга не бедных аудиофилов, а также для энтузиастов радиолюбителей, которые создадут его сами.

Массовое серийное производство этих излучателей начнется только тогда, когда инженеры найдут способ снизить их себестоимость. Кроме того, некоторые производители не станут вкладывать в ионофоны из прагматичного нежелания создавать новую производственную базу. Устраивающие потребителей динамики не требуют существенных вложений в освоение производства. Не берусь судить однозначно, но полагаю, что массовый выпуск ионофонов начнётся через несколько десятилетий, если это вообще произойдёт.

Схема ионофона — поющей дуги

08.10.2010 Электронная техника

Очередной увлекательный ознакомительный проект, который связан с высоким напряжением. Исходя из этого устраивайтесь эргономичнее. На протяжении ролика канала Aka Kasyan соберем одну весьма познавательную конструкцию — “Ионофон”, либо поющую приятелю. Быть может, многим это наименование ни о чем не говорит, но такие игрушки достаточно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево возможно приобрести в этом китайском магазине.

Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам.
Мы привыкли к тому то что звук обязан воспроизводиться с громкоговорителя либо динамика. Ионофон же разрешит воспроизводить тот же звук, применяя ионизированный поток либо же высоковольтную дугу.
И прямо на данный момент вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.

В действительности конструкция таковой занимательной игрушки достаточно несложна. Складывается из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального высоковольтного трансформатора и полевого транзистора от строчной развертки советского телевизора.

Начнем с генератора. Микросхема NE55 трудится в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц посредством подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы либо вывод контроля через разделительный конденсатор. Разрешает это руководить длительностью выходных импульсов.

Читать еще:  Как сделать розу из вискозной салфетки

Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.

Полевой транзистор в обязательном порядке устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Нужно забрать полевики на 100 вольт.

Применять возможно дешёвые IRFZ44, 46, 48 либо им подобные, возможно и высоковольтные.

А сейчас перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. В первую очередь на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам.

В принципе диаметр провода возможно от 0,7 до 1,5-2 мм. Позже необходимо отыскать выход высоковольтной обмотки. В большинстве случаев, это обмотка с самым громадным сопротивлением. Мультиметр в этом деле окажет помощь. Или возможно скачать документацию в сети, где все детально продемонстрировано. При подобных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке — второй снизу.

Выяснить его весьма легко, потому, что к нему подключен провод в изоляции.
Потом подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Протяженность отрезков 15-20 сантиметров.

Позже собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для самая эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Возможно питать поющую дугу и от аккумуляторная батарей.

Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета либо сотового телефона, применяя штатной разъем для наушников.
Ну а сейчас и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах.

Собирается на здоровье, но помните о мерах безопасности! Еще схема для начинающих мастеров электроники.

Случайные записи:

  • Вот что можно сделать из старой микроволновки
  • Обзор nikon keymission 360

Ионофон(Поющая дуга) на NE555

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Первый в данной публикации видеоролик канала E-Station — самый простой и доступный для сборки вариант трансформатора тесла, что не сложно будет собрать…

В этом видеоуроке, что выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая превосходно подойдет…

Многие радиолюбители не вычисляют блоки питания без трансформаторов. Но не обращая внимания на это, они употребляются достаточно деятельно. В частности,…

В этом видео уроке канала youtube «Alpha Mods» будем собирать мелкий поющий качер из покупного китайского набора, продается в этом китайском магазине….

Пение плазмы: туманные перспективы ионофонов

Сегодня наиболее распространённым типом звуковых излучателей в акустических системах является динамический громкоговоритель. Несколько реже применяются изодинамические и ещё реже электростатические драйверы. Многие убеждены в том, что динамики, как тип громкоговорителя, исчерпали ресурс развития, и эволюция акустических систем должна идти по другому пути.

Известно, что электромеханический принцип воспроизведения звука далеко не безупречен, что связано с появлением паразитных призвуков, резонансов, искажений. При этом психоакустические исследования таких ученых как Флетчер, Линкдайер, Алдошина демонстрируют, что среднестатистический человеческий слух восприимчив к, казалось бы, незначительным изменениям громкости на (0,2 – 0,3 дБ), тембральной окраски, способен определять короткие задержки между сигналами (12 -15 мкс). По этой причине некоторое количество энтузиастов считает, что будущее звуковых излучателей, по крайней мере, ВЧ-драйверов за ионофонами.

На текущий момент плазменный излучатель (ионофон) остаётся экзотикой для немногочисленных аудиофилов, а также радиолюбителей, экспериментирующих с созданием твиттеров этого типа. В этом материале я познакомлю (тех, кто не знаком) с принципом работы таких излучателей, уделю внимание истории «поющих дуг», опишу достоинства и недостатки, расскажу о самостоятельных и серийных разработках ионофонов, а также поделюсь своими мыслями о перспективах массового применения таких излучателей в аудиоаппаратуре.

Принцип действия: когда мембрана становится лишней

Принцип действия ионофона следующий – источником звуковых волн является зазор между электродами, в котором возникает электрическая дуга при подаче переменного тока высокого напряжения (около 10 кВ – 15 кВ), с частотой около 20-30 МГц. При воспроизведении ток разряда модулируется аудиосигналом, за счет чего происходит изменение объёма ионизированного воздуха между электродами — формируются звуковые волны.

Выглядит это так

Фактически, ионофон создаёт звук подобно разряду молнии, только в отличие от последнего этот процесс можно контролировать.

Существуют два типа ионофонов, которые отличаются локализацией возникновения разрядов. Первый предполагает возникновение коронного разряда около одного электрона. Во втором дуга, формирующая звуковой волны, возникает между двумя электродами. Коронный тип распространён при промышленном производстве ионофонов, дуговой чаще используется в опытах энтузиастов и кустарном изготовлении. Для повышения эффективности звукового излучения, как правило, используется рупорное акустическое оформление излучателей.

Важная особенность ионофонов состоит в том, что они используются, чаще всего, для воспроизведения высокочастотного спектра. При воспроизведении средних и низких частот нужно увеличивать зазор между электродами, следовательно, ещё больше поднять напряжение.

Основательно забытая инновация 19-го века

В 1900 году британский физик и изобретатель Вильям Даддел (Дуддел) стал первым, кто продемонстрировал контролируемое извлечение звуков из электрической дуги. Даддел использовал фортепианную клавиатуру для управления питающим током. Изобретение получило громкое название «Поющая дуга», и сейчас признано, как один из первых прообразов синтезатора. Гаджет впечатлил современников физика, но не получил развития.

Специализированный звуковой излучатель на основе этого принципа в 1946-м году предложил Зигфрид Клейн. Он ограничил дугу, поместив её в небольшую кварцевую трубку, которая соединялась с рупором. Коронный разряд в излучателе Клейна создаётся между анодом, (находящимся в кварцевой трубке) и катодом (металлическим цилиндром), в который была помещена анодная трубка.

При подаче на электроды напряжения 10 кВ (с частотой 100 кГц), модулированного аудиосигналом, вокруг анода возникало облако ионизированного воздуха, которое при сжатии и расширении (в результате модуляции) формировало звуковую волну. Температура, возникавшая в области коронного разряда, достигала 1700 оС — это существенно снижало живучесть электродов. Для повышения практичности излучателей Клейн пытался использовать платину и другие металлы. Позже появился специальный сплав хрома, алюминия и железа, благодаря которому проблема термической устойчивости электродов была решена.Не меньшей проблемой ионофона Зигфрида Клейна был характерный свист, сопровождающий появление коронного разряда. Нежелательный звук был устранён многократным увеличением частоты генератора (до 20 МГц).

В течение второй половины прошлого века попытки серийного выпуска ионофонов были у таких компаний как Plessely, Telefunken, Magnat, Audax, Fane Acoustics. Наиболее успешными разработками, при создании ионофонов, считаются серийные твиттеры компаний Lansche Audio, Acapella и наших соотечественников Viger-Audio. В частности Lansche Audio запатентовали, применяемый ими коронный излучатель, который продаётся под коммерческим названием CORONA.

Достоинства и недостатки идеальных высоких

Принцип действия ионофона акустически привлекателен отсутствием подвижных частей и мембраны. Это позволяет избавиться от переходных искажений, проблем с резонансами и прочих неприятностей, характерных для электромеханических излучателей. Теоретически, ионофоны не должны искажать звук, а АЧХ этих излучателей абсолютна равномерна. Тесты ионофонов демонстрируют предельно низкий уровень искажений, недостижимый для других типов излучателей, а также способны воспроизводить высокие частоты далеко за пределами возможностей человеческого слуха (до 150 кГц).

При всей массе достоинств, ионофоны пока (а возможно и в дальнейшем) не получили широкого распространения. Причина в целом ряде недостатков устройств этого типа. Главной проблемой является безопасность драйверов, т.к. для создания дуги необходим ток высокого напряжения. Немаловажен термический фактор, температура ионизированного воздуха может достигать 2000 oC, что, в случае определённых видов брака и нарушений условий эксплуатации, может стать причиной пожара.

Ионизация воздуха в процессе работы излучателя с образованием озона чревата появлением головной боли, раздражением слизистой глаз и верхних дыхательных путей. При этом, вопреки расхожему мнению, озон не является главной проблемой, так как O3 неустойчив при высоких температурах и разлагается на О2 и атомарный кислород. В серийных устройствах для поглощения и расщепления озона применяются специальные керамические катализаторы.
Очень существенным недостатком является высокая себестоимость драйвера, для производства которого, помимо серьёзной технологической базы, необходимы достаточно дорогие сплавы и материалы.

Энтузиасты, приручающие плазму

Многочисленные радиолюбители и приверженцы DIY-разработок активно создают собственные ионофоны с 50-х годов 20-го века по сию пору. Эти смелые разработчики презирают опасности, связанные с токсичностью озона, поражением током высокого напряжения и прочими незавидными сложностями ионофоностроения. Например, советские конструкторы Е. Плоткин, Б. Каратеев и В. Прютц создали АС с ионофонами в качестве ВЧ-излучателей, которая получила первую премию на XVI Всесоюзной выставке творчества радиолюбителей.
You Tube наводнён видеоматериалами, в которых экспериментаторы делятся своими успехами.

Наиболее впечатлившее меня DIY-устройство, из увиденных в роликах об ионофона, создано пользователем с ником jmartis2.

В сети великое множество схем и описаний DIY-ионофонов, генераторы которых созданы на базе микросхем, кремниевых транзисторов и радиоламп. Некоторые радиолюбители выкладывают подробные руководства с эскизами разводки печатных плат, особенностями распайки и т.п. Многие радиолюбители создают ионофоны на базе микросхемы NE555.
Прилагаю оригинальную схему стерео ионофона, созданного на базе этой микросхемы.

Для создания такого устройства понадобятся:
1. Выпрямительную часть (диодный мост + электролитический конденсатор 3300мкФ 16В в качестве фильтра для сглаживания пульсаций)
2. Генераторную часть (две микросхемы NE555 + обвязка микросхем)
3. Повторитель типа push-pull на выходе микросхем для снижения нагрузки на них.
4. Коммутационная часть в виде двух полевых транзисторов IRL3705n по одному на канал.
5. Индикаторная часть (светодиод + токоограничительный резистор)
6. Сетевой трансформатор 220В==>14В 1,5А
7. Высоковольтные трансформаторы

По моим наблюдениям, основной проблемой радиолюбительских конструкций является живучесть электродов и «свист» дуги, что не позволяет использовать многие из этих разработок для высококачественного и длительного воспроизведения звука.

Будущее дугового звука

Из всего, что известно об ионофонах можно сделать достаточно печальный вывод. Идеальный твиттер ещё длительное время будет доступен только для ограниченного круга не бедных аудиофилов, а также для энтузиастов радиолюбителей, которые создадут его сами.

Читать еще:  Как изготовить полировальный круг из старой джинсы без затрат

Массовое серийное производство этих излучателей начнется только тогда, когда инженеры найдут способ снизить их себестоимость. Кроме того, некоторые производители не станут вкладывать в ионофоны из прагматичного нежелания создавать новую производственную базу. Устраивающие потребителей динамики не требуют существенных вложений в освоение производства. Не берусь судить однозначно, но полагаю, что массовый выпуск ионофонов начнётся через несколько десятилетий, если это вообще произойдёт.

Схема ионофона — поющей дуги

08.10.2010 Электронная техника

Очередной увлекательный ознакомительный проект, который связан с высоким напряжением. Исходя из этого устраивайтесь эргономичнее. На протяжении ролика канала Aka Kasyan соберем одну весьма познавательную конструкцию — “Ионофон”, либо поющую приятелю. Быть может, многим это наименование ни о чем не говорит, но такие игрушки достаточно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево возможно приобрести в этом китайском магазине.

Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам.
Мы привыкли к тому то что звук обязан воспроизводиться с громкоговорителя либо динамика. Ионофон же разрешит воспроизводить тот же звук, применяя ионизированный поток либо же высоковольтную дугу.
И прямо на данный момент вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.

В действительности конструкция таковой занимательной игрушки достаточно несложна. Складывается из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального высоковольтного трансформатора и полевого транзистора от строчной развертки советского телевизора.

Начнем с генератора. Микросхема NE55 трудится в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц посредством подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы либо вывод контроля через разделительный конденсатор. Разрешает это руководить длительностью выходных импульсов.

Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.

Полевой транзистор в обязательном порядке устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Нужно забрать полевики на 100 вольт.

Применять возможно дешёвые IRFZ44, 46, 48 либо им подобные, возможно и высоковольтные.

А сейчас перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. В первую очередь на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам.

В принципе диаметр провода возможно от 0,7 до 1,5-2 мм. Позже необходимо отыскать выход высоковольтной обмотки. В большинстве случаев, это обмотка с самым громадным сопротивлением. Мультиметр в этом деле окажет помощь. Или возможно скачать документацию в сети, где все детально продемонстрировано. При подобных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке — второй снизу.

Выяснить его весьма легко, потому, что к нему подключен провод в изоляции.
Потом подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Протяженность отрезков 15-20 сантиметров.

Позже собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для самая эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Возможно питать поющую дугу и от аккумуляторная батарей.

Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета либо сотового телефона, применяя штатной разъем для наушников.
Ну а сейчас и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах.

Собирается на здоровье, но помните о мерах безопасности! Еще схема для начинающих мастеров электроники.

Случайные записи:

  • Вот что можно сделать из старой микроволновки
  • Обзор nikon keymission 360

Ионофон(Поющая дуга) на NE555

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Первый в данной публикации видеоролик канала E-Station — самый простой и доступный для сборки вариант трансформатора тесла, что не сложно будет собрать…

В этом видеоуроке, что выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая превосходно подойдет…

Многие радиолюбители не вычисляют блоки питания без трансформаторов. Но не обращая внимания на это, они употребляются достаточно деятельно. В частности,…

В этом видео уроке канала youtube «Alpha Mods» будем собирать мелкий поющий качер из покупного китайского набора, продается в этом китайском магазине….

Пение плазмы: туманные перспективы ионофонов

Сегодня наиболее распространённым типом звуковых излучателей в акустических системах является динамический громкоговоритель. Несколько реже применяются изодинамические и ещё реже электростатические драйверы. Многие убеждены в том, что динамики, как тип громкоговорителя, исчерпали ресурс развития, и эволюция акустических систем должна идти по другому пути.

Известно, что электромеханический принцип воспроизведения звука далеко не безупречен, что связано с появлением паразитных призвуков, резонансов, искажений. При этом психоакустические исследования таких ученых как Флетчер, Линкдайер, Алдошина демонстрируют, что среднестатистический человеческий слух восприимчив к, казалось бы, незначительным изменениям громкости на (0,2 – 0,3 дБ), тембральной окраски, способен определять короткие задержки между сигналами (12 -15 мкс). По этой причине некоторое количество энтузиастов считает, что будущее звуковых излучателей, по крайней мере, ВЧ-драйверов за ионофонами.

На текущий момент плазменный излучатель (ионофон) остаётся экзотикой для немногочисленных аудиофилов, а также радиолюбителей, экспериментирующих с созданием твиттеров этого типа. В этом материале я познакомлю (тех, кто не знаком) с принципом работы таких излучателей, уделю внимание истории «поющих дуг», опишу достоинства и недостатки, расскажу о самостоятельных и серийных разработках ионофонов, а также поделюсь своими мыслями о перспективах массового применения таких излучателей в аудиоаппаратуре.

Принцип действия: когда мембрана становится лишней

Принцип действия ионофона следующий – источником звуковых волн является зазор между электродами, в котором возникает электрическая дуга при подаче переменного тока высокого напряжения (около 10 кВ – 15 кВ), с частотой около 20-30 МГц. При воспроизведении ток разряда модулируется аудиосигналом, за счет чего происходит изменение объёма ионизированного воздуха между электродами — формируются звуковые волны.

Выглядит это так

Фактически, ионофон создаёт звук подобно разряду молнии, только в отличие от последнего этот процесс можно контролировать.

Существуют два типа ионофонов, которые отличаются локализацией возникновения разрядов. Первый предполагает возникновение коронного разряда около одного электрона. Во втором дуга, формирующая звуковой волны, возникает между двумя электродами. Коронный тип распространён при промышленном производстве ионофонов, дуговой чаще используется в опытах энтузиастов и кустарном изготовлении. Для повышения эффективности звукового излучения, как правило, используется рупорное акустическое оформление излучателей.

Важная особенность ионофонов состоит в том, что они используются, чаще всего, для воспроизведения высокочастотного спектра. При воспроизведении средних и низких частот нужно увеличивать зазор между электродами, следовательно, ещё больше поднять напряжение.

Основательно забытая инновация 19-го века

В 1900 году британский физик и изобретатель Вильям Даддел (Дуддел) стал первым, кто продемонстрировал контролируемое извлечение звуков из электрической дуги. Даддел использовал фортепианную клавиатуру для управления питающим током. Изобретение получило громкое название «Поющая дуга», и сейчас признано, как один из первых прообразов синтезатора. Гаджет впечатлил современников физика, но не получил развития.

Специализированный звуковой излучатель на основе этого принципа в 1946-м году предложил Зигфрид Клейн. Он ограничил дугу, поместив её в небольшую кварцевую трубку, которая соединялась с рупором. Коронный разряд в излучателе Клейна создаётся между анодом, (находящимся в кварцевой трубке) и катодом (металлическим цилиндром), в который была помещена анодная трубка.

При подаче на электроды напряжения 10 кВ (с частотой 100 кГц), модулированного аудиосигналом, вокруг анода возникало облако ионизированного воздуха, которое при сжатии и расширении (в результате модуляции) формировало звуковую волну. Температура, возникавшая в области коронного разряда, достигала 1700 оС — это существенно снижало живучесть электродов. Для повышения практичности излучателей Клейн пытался использовать платину и другие металлы. Позже появился специальный сплав хрома, алюминия и железа, благодаря которому проблема термической устойчивости электродов была решена.Не меньшей проблемой ионофона Зигфрида Клейна был характерный свист, сопровождающий появление коронного разряда. Нежелательный звук был устранён многократным увеличением частоты генератора (до 20 МГц).

В течение второй половины прошлого века попытки серийного выпуска ионофонов были у таких компаний как Plessely, Telefunken, Magnat, Audax, Fane Acoustics. Наиболее успешными разработками, при создании ионофонов, считаются серийные твиттеры компаний Lansche Audio, Acapella и наших соотечественников Viger-Audio. В частности Lansche Audio запатентовали, применяемый ими коронный излучатель, который продаётся под коммерческим названием CORONA.

Достоинства и недостатки идеальных высоких

Принцип действия ионофона акустически привлекателен отсутствием подвижных частей и мембраны. Это позволяет избавиться от переходных искажений, проблем с резонансами и прочих неприятностей, характерных для электромеханических излучателей. Теоретически, ионофоны не должны искажать звук, а АЧХ этих излучателей абсолютна равномерна. Тесты ионофонов демонстрируют предельно низкий уровень искажений, недостижимый для других типов излучателей, а также способны воспроизводить высокие частоты далеко за пределами возможностей человеческого слуха (до 150 кГц).

При всей массе достоинств, ионофоны пока (а возможно и в дальнейшем) не получили широкого распространения. Причина в целом ряде недостатков устройств этого типа. Главной проблемой является безопасность драйверов, т.к. для создания дуги необходим ток высокого напряжения. Немаловажен термический фактор, температура ионизированного воздуха может достигать 2000 oC, что, в случае определённых видов брака и нарушений условий эксплуатации, может стать причиной пожара.

Ионизация воздуха в процессе работы излучателя с образованием озона чревата появлением головной боли, раздражением слизистой глаз и верхних дыхательных путей. При этом, вопреки расхожему мнению, озон не является главной проблемой, так как O3 неустойчив при высоких температурах и разлагается на О2 и атомарный кислород. В серийных устройствах для поглощения и расщепления озона применяются специальные керамические катализаторы.
Очень существенным недостатком является высокая себестоимость драйвера, для производства которого, помимо серьёзной технологической базы, необходимы достаточно дорогие сплавы и материалы.

Энтузиасты, приручающие плазму

Многочисленные радиолюбители и приверженцы DIY-разработок активно создают собственные ионофоны с 50-х годов 20-го века по сию пору. Эти смелые разработчики презирают опасности, связанные с токсичностью озона, поражением током высокого напряжения и прочими незавидными сложностями ионофоностроения. Например, советские конструкторы Е. Плоткин, Б. Каратеев и В. Прютц создали АС с ионофонами в качестве ВЧ-излучателей, которая получила первую премию на XVI Всесоюзной выставке творчества радиолюбителей.
You Tube наводнён видеоматериалами, в которых экспериментаторы делятся своими успехами.

Читать еще:  Как сделать ручную помпу для откачки воды из ПВХ труб

Наиболее впечатлившее меня DIY-устройство, из увиденных в роликах об ионофона, создано пользователем с ником jmartis2.

В сети великое множество схем и описаний DIY-ионофонов, генераторы которых созданы на базе микросхем, кремниевых транзисторов и радиоламп. Некоторые радиолюбители выкладывают подробные руководства с эскизами разводки печатных плат, особенностями распайки и т.п. Многие радиолюбители создают ионофоны на базе микросхемы NE555.
Прилагаю оригинальную схему стерео ионофона, созданного на базе этой микросхемы.

Для создания такого устройства понадобятся:
1. Выпрямительную часть (диодный мост + электролитический конденсатор 3300мкФ 16В в качестве фильтра для сглаживания пульсаций)
2. Генераторную часть (две микросхемы NE555 + обвязка микросхем)
3. Повторитель типа push-pull на выходе микросхем для снижения нагрузки на них.
4. Коммутационная часть в виде двух полевых транзисторов IRL3705n по одному на канал.
5. Индикаторная часть (светодиод + токоограничительный резистор)
6. Сетевой трансформатор 220В==>14В 1,5А
7. Высоковольтные трансформаторы

По моим наблюдениям, основной проблемой радиолюбительских конструкций является живучесть электродов и «свист» дуги, что не позволяет использовать многие из этих разработок для высококачественного и длительного воспроизведения звука.

Будущее дугового звука

Из всего, что известно об ионофонах можно сделать достаточно печальный вывод. Идеальный твиттер ещё длительное время будет доступен только для ограниченного круга не бедных аудиофилов, а также для энтузиастов радиолюбителей, которые создадут его сами.

Массовое серийное производство этих излучателей начнется только тогда, когда инженеры найдут способ снизить их себестоимость. Кроме того, некоторые производители не станут вкладывать в ионофоны из прагматичного нежелания создавать новую производственную базу. Устраивающие потребителей динамики не требуют существенных вложений в освоение производства. Не берусь судить однозначно, но полагаю, что массовый выпуск ионофонов начнётся через несколько десятилетий, если это вообще произойдёт.

Схема ионофона — поющей дуги

08.10.2010 Электронная техника

Очередной увлекательный ознакомительный проект, который связан с высоким напряжением. Исходя из этого устраивайтесь эргономичнее. На протяжении ролика канала Aka Kasyan соберем одну весьма познавательную конструкцию — “Ионофон”, либо поющую приятелю. Быть может, многим это наименование ни о чем не говорит, но такие игрушки достаточно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево возможно приобрести в этом китайском магазине.

Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам.
Мы привыкли к тому то что звук обязан воспроизводиться с громкоговорителя либо динамика. Ионофон же разрешит воспроизводить тот же звук, применяя ионизированный поток либо же высоковольтную дугу.
И прямо на данный момент вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.

В действительности конструкция таковой занимательной игрушки достаточно несложна. Складывается из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального высоковольтного трансформатора и полевого транзистора от строчной развертки советского телевизора.

Начнем с генератора. Микросхема NE55 трудится в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц посредством подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы либо вывод контроля через разделительный конденсатор. Разрешает это руководить длительностью выходных импульсов.

Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.

Полевой транзистор в обязательном порядке устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Нужно забрать полевики на 100 вольт.

Применять возможно дешёвые IRFZ44, 46, 48 либо им подобные, возможно и высоковольтные.

А сейчас перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. В первую очередь на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам.

В принципе диаметр провода возможно от 0,7 до 1,5-2 мм. Позже необходимо отыскать выход высоковольтной обмотки. В большинстве случаев, это обмотка с самым громадным сопротивлением. Мультиметр в этом деле окажет помощь. Или возможно скачать документацию в сети, где все детально продемонстрировано. При подобных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке — второй снизу.

Выяснить его весьма легко, потому, что к нему подключен провод в изоляции.
Потом подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Протяженность отрезков 15-20 сантиметров.

Позже собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для самая эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Возможно питать поющую дугу и от аккумуляторная батарей.

Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета либо сотового телефона, применяя штатной разъем для наушников.
Ну а сейчас и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах.

Собирается на здоровье, но помните о мерах безопасности! Еще схема для начинающих мастеров электроники.

Случайные записи:

  • Вот что можно сделать из старой микроволновки
  • Обзор nikon keymission 360

Ионофон(Поющая дуга) на NE555

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Первый в данной публикации видеоролик канала E-Station — самый простой и доступный для сборки вариант трансформатора тесла, что не сложно будет собрать…

В этом видеоуроке, что выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая превосходно подойдет…

Многие радиолюбители не вычисляют блоки питания без трансформаторов. Но не обращая внимания на это, они употребляются достаточно деятельно. В частности,…

В этом видео уроке канала youtube «Alpha Mods» будем собирать мелкий поющий качер из покупного китайского набора, продается в этом китайском магазине….

Схема ионофона — поющей дуги

08.10.2010 Электронная техника

Очередной увлекательный ознакомительный проект, который связан с высоким напряжением. Исходя из этого устраивайтесь эргономичнее. На протяжении ролика канала Aka Kasyan соберем одну весьма познавательную конструкцию — “Ионофон”, либо поющую приятелю. Быть может, многим это наименование ни о чем не говорит, но такие игрушки достаточно популярны среди начинающих радиолюбителей. Радиодетали дешево возможно приобрести в этом китайском магазине.

Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам.
Мы привыкли к тому то что звук обязан воспроизводиться с громкоговорителя либо динамика. Ионофон же разрешит воспроизводить тот же звук, применяя ионизированный поток либо же высоковольтную дугу.
И прямо на данный момент вы услышите, как звучит музыка высоковольтной дуги.

В действительности конструкция таковой занимательной игрушки достаточно несложна. Складывается из генератора в виде микросхемы NE55, силовой части в лице n-канального высоковольтного трансформатора и полевого транзистора от строчной развертки советского телевизора.

Начнем с генератора. Микросхема NE55 трудится в качестве генератора прямоугольных импульсов с возможностью аудио модуляций. Имеется возможность регулировки частоты в пределах 6-48 КГц посредством подстроечного резистора на плате. Звуковой сигнал подается на пятой вывод микросхемы либо вывод контроля через разделительный конденсатор. Разрешает это руководить длительностью выходных импульсов.

Выход микросхемы нагружен полевым транзистором, раскачивающим высоковольтный трансформатор.

Полевой транзистор в обязательном порядке устанавливается на радиатор. Подойдут с током от 20 А и с расчетным напряжением выше 40 вольт. Нужно забрать полевики на 100 вольт.

Применять возможно дешёвые IRFZ44, 46, 48 либо им подобные, возможно и высоковольтные.

А сейчас перейдем к строчному трансформатору, подходящему для поющей дуги. В данном варианте схемы Ионофона это ТВС 110 ПЦ 15. В первую очередь на свободную часть сердечника обмотаем 12 витков изолированного миллиметрового проводам.

В принципе диаметр провода возможно от 0,7 до 1,5-2 мм. Позже необходимо отыскать выход высоковольтной обмотки. В большинстве случаев, это обмотка с самым громадным сопротивлением. Мультиметр в этом деле окажет помощь. Или возможно скачать документацию в сети, где все детально продемонстрировано. При подобных строчных трансформаторов один из выводов высоковольтной обмотки находится прямо на катушке — второй снизу.

Выяснить его весьма легко, потому, что к нему подключен провод в изоляции.
Потом подключаем два изолированных провода к контактам высоковольтной обмотки. Протяженность отрезков 15-20 сантиметров.

Позже собираем плату Ионофона и подключаем к ней строчный трансформатор. В качестве источника питания сойдет любой блок питания с напряжением от 5 вольт, с током от 2 А. Для самая эффективной работы схемы нужен источник питания с напряжением 10-12 вольт и с токам 2 А и выше. Возможно питать поющую дугу и от аккумуляторная батарей.

Звуковой сигнал подается от любого плеера, планшета либо сотового телефона, применяя штатной разъем для наушников.
Ну а сейчас и наслаждаемся зрелищем. Дуга не просто звучит, но и меняет форму. Это особенно заметно при низких частотах.

Собирается на здоровье, но помните о мерах безопасности! Еще схема для начинающих мастеров электроники.

Случайные записи:

  • Вот что можно сделать из старой микроволновки
  • Обзор nikon keymission 360

Ионофон(Поющая дуга) на NE555

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Первый в данной публикации видеоролик канала E-Station — самый простой и доступный для сборки вариант трансформатора тесла, что не сложно будет собрать…

В этом видеоуроке, что выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая превосходно подойдет…

Многие радиолюбители не вычисляют блоки питания без трансформаторов. Но не обращая внимания на это, они употребляются достаточно деятельно. В частности,…

В этом видео уроке канала youtube «Alpha Mods» будем собирать мелкий поющий качер из покупного китайского набора, продается в этом китайском магазине….

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector