Внимание! В середине-конце октября запланирован запуск нового курса, посвящённого поверхностному монтажу печатных узлов. Поддержать новый курс можно на странице «О сайте» (в конце). Ознакомиться с предыдущим курсом можно тут (Visual Analyser — Измерительный комплекс на базе ПК).

Ионофон на ГУ-50. Версия 2.0

Добрый день, уважаемые радиолюбители. Сегодня я хотел бы продолжить небольшой цикл статей, посвящённых ионофонам в ответ на многочисленные просьбы и вопросы, пришедшие после публикации предыдущих ( 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ) статей по данной тематике. Схема электрическая принципиальная сконструированного ионофона показана на схеме ниже.

Схема электрическая принципиальная ионофона на ГУ-50

Предлагаемый сегодня вариант ионофона является, по сути, более мощной версией ионофона, описанной в статье «Ионофон на ГУ-50», поэтому подробно рассматривать его устройство не будем.

Итак, основу данного ионофона составляет классический LC автогенератор с индуктивной обратной связью, выполненный на паре радиоламп Ла1, Ла2 включённых параллельно для повышения выходной мощности [1].

Рабочая частота данного генератора задаётся номиналами элементов колебательного контура С7, C8 и L1 и при указанных на схеме номиналах составляет 1,1-1,2 мегагерца. Резистор R11 и конденсатор C9 задают режим работы автогенератора по постоянному току. Через обмотку L2 осуществляется ПОС (положительная обратная связь) с необходимым коэффициентом обратной связи, необходимая для возникновения в генераторе автоколебаний. Обмотка L3 – выходная обмотка, с неё снимается выходное высокое напряжение.

Резисторы R7-R10 предназначены для выравнивания режима работы ламп автогенератора из-за различия их характеристик.

Питание генератора осуществляется со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 через утроитель напряжения.

Рассмотрим работу самого ионофона кратко. При включении выключателя S1, напряжение поступает на силовой трансформатор Tr1. Его вторичная обмотка (III) питает накалы ламп автогенератора Ла1, Ла2. Начинается прогрев ламп автогенератора.

Далее, после прогрева ламп в течении 2-3 минут, включается выключатель S2. При включении выключателя S2, напряжение со вторичной обмотки (II) трансформатора Tr1 поступает через утроитель на анод ламп Ла1, Ла2 автогенератора. В генераторе возникают автоколебания заданной частоты.

Для повышения рабочего напряжения, конденсаторы С1-С2, С3-С4, С5-С6 и диоды VD1-VD2, VD3-VD4, VD5-VD6 утроителя включены последовательно по 2 штуки. Резисторы R1-R6 служат для разряда конденсаторов при выключении питания. Их присутствие не является обязательным, но если их не установить, то высокое напряжение может сохраняться на выводах конденсаторов длительное время, что может стать причиной поражения электрическим током, травм и в худшем случае гибели… Поэтому лучше не подвергать себя излишней опасности и не рисковать… Таким образом, после подачи питания между электродами вторичной высоковольтной обмотки L3 можно зажечь дугу.

В качестве модулирующего усилителя в данной конструкции был использован усилитель, описанный в статье «История одного усилителя» в режиме модуляции. Тут следует отметить небольшую тонкость, а именно: перед тем как будет включён выключатель S2 ионофона вход модуляции ионофона должен быть подключён к выходу модуляции усилителя. Только после этого можно включать выключатель S2 и подавать модуляцию с усилителя! Будьте осторожны, соблюдайте технику безопасности при работе с высоким напряжением!

После этого остаётся только подать аудиосигнал на вход усилителя, где он усилившись поступит на 2-е сетки лампы Ла1, Ла2 автогенератора осуществляя модуляцию.

Настройка автогенератора ионофона очень проста. Если при подаче напряжения на анод лампы автогенератора, выключателем S2, на выходе нет высокого напряжения, то следует поменять концы обмотки L1 или L2 местами. Так же следует проверить в каком из двух положений катушки L3 (началом вверх или вниз) напряжение на выходе выше. У меня получилось началом вниз… На этом настройку можно считать оконченной. Правильно собранный и настроенный ионофон начинает работать сразу.

Все использованные детали указаны на схеме. Остановимся только на некоторых подробностях: Трансформатор Tr1 — любой с номинальным напряжением первичной обмотки (I) 220 Вольт, напряжением вторичной обмотки (II) – 230-250 Вольт и током 0,3-0,5 Ампера, напряжением вторичной обмотки (III) 12 Вольт и током 2-3 Ампера.

Контур L1 наматывается проводом ПЭЛ 1.5 виток к витку на каркасе диаметром 30 мм, длиной 20-25 см и содержит 20 витков, а контур L2 тем же проводом, на той же оправке, но содержит 40 витков. Контура должны быть расположены не далее 2 см друг от друга.

После намотки катушки L1, L2 покрываются 2-3 слоями ФУМ ленты так, что бы не было продавливания ленты витками катушек. В противном случае следует покрыть катушку дополнительными слоями ФУМ-ленты до устранения продавливания. Далее катушки плотно покрываются 1-2 слоями скотча для фиксации ФУМ-ленты и витков катушки. Крайние витки катушек и выводы фиксируются на оправке ниткой. На этом изготовление контурных катушек L1, L2 можно считать законченной.

Контур L3 наматывается проводом ПЭЛ 0.24-0.27 на оправке диаметром 5 см длиной 20-25 см до заполнения виток к витку. Концы обмотки L3 так же фиксируются нитками. Для повышения механической прочности катушку можно пропитать или покрыть 1 слоем нитролака. На этом изготовление высоковольтной катушки можно считать законченным.

В законченной конструкции контурные катушки L1, L2 помещаются внутрь высоковольтной обмотки L3.

Провода контуров L1, L2 выводятся внутри трубки-оправки.

Конденсаторы утроителя должны быть на напряжение не менее 400 В.

В качестве выключателей S1, S2 подойдут любые тумблеры на рабочее напряжение не менее 400 вольт, и ток 3А, но лучше использовать АЗ (автоматы защиты, автоматический выключатель) на ток 4-6 Ампер.

Основным отличием данного ионофона от предыдущей его версии является устройство самого излучателя, показанное на схеме ниже.

Конструкция излучателя ионофона на ГУ-50

В отличие от классических способов построения разрядника (в виде рупора с коронирующим электродом в центре [2]), коронирующий электрод вынесен наружу, а второй электрод покрыт слоем высокозернистой керамики.

Благодаря данной компоновке разрядника повышается простота его настройки и обслуживания. Применение в качестве покрытия высокозернистой керамики позволяет получить дуговой разряд с расщеплением дуги на множество мелких составляющих, что эффективно уменьшает диаметр каждой составляющей части (но при этом увеличивает суммарный диаметр и объем ионизированного облака — убедиться в этом можно посмотрев фото, представленные в подборке ниже).

Величина нагрузки, вносимая в цепи формирования высокочастотного высоковольтного напряжения (высоковольтный контур L3) определяется расстоянием между коронирующим электродом и плоскостью керамики, покрывающей второй электрод, а так же толщиной нанесённого слоя керамики т.к. ток в цепи будет ограничен емкостным током конденсатора, образованного коронирующим электродом с одной стороны, и вторым электродом с другой т.е. излучатель теперь не работает в режиме короткого замыкания.

Роль диэлектрика конденсатора в этом случае выполняет слой высокозернистой керамики. Оптимальное согласование (настройка) достигается подбором расстояния между электродами, что не представляет сложности при данной компоновке разрядника. Собственно подбором расстояния между электродами настройка данного излучателя и заканчивается.

В качестве упрощённого варианта построения излучателя данного типа были использованы 2 резистора мощностью 25 Вт, сопротивлением 1 Ом. Их взаимное расположение соответствует расположению, показанному на рисунке выше.

В подборке фото ниже показана работа излучателя данного ионофона при проведении испытаний, а так же работа высоковольтного генератора при проверке напряжения на выходе.

В подборке видео ниже показана работа данного ионофона при воспроизведении различных композиций.

На этом на сегодня всё, с уважением, Sobiratel_sxem.

P.S. Кстати, именно этот вариант ионофона и модулирующего усилителя стал основой моей выпускной квалификационной работы по теме «Звуковоспроизводящее устройство (Ионофон)».

Список использованной литературы

1.  Параметры радиолампы ГУ-50

2. Плоткин Е., Каратеев Б., Прютц В. Звуковоспроизводящий агрегат с ионофоном // Радио, 1959, № 12, С.18-22.

Обновление от 03.04.2020:

Итак, начнём с фактического замечания: при работе ионофонов на электрическую дугу в качестве нагрузки, если подходить строго, не происходит работы на короткое замыкание т.к. электрическая дуга, хотя и обладает отличной электропроводностью, но тем не менее имеет небольшое, отличное от нуля сопротивление (его величина зависит в т.ч. от длины дуги и некоторых других характеристик). Короткое замыкание полноценное будет только в случае непосредственного замыкания концов высоковольтной обмотки!

В качестве модулирующего усилителя неплохо получается использовать классический двухкаскадный усилитель на сопротивлениях, работающий в классе А (что, собственно, в данной конструкции и используется). Недостатком данного решения является необходимость установки в анод выходного каскада резистора достаточно высокой мощности. Частично данную проблему можно решить, если выходной каскад выполнить по схеме SRPP. Кроме того, выходной каскад усилителя должен обладать достаточно высокой мощностью (и низким выходным сопротивлением) для полноценной модуляции с гальванической связью (т.к. входное сопротивление радиоламп ГУ-50 по второй сетке относительно низкое). Для данного решения рекомендуется в модулирующем усилителе в выходном каскаде использовать радиолампы не слабее 6П6С/6П3С.

В качестве более эффективного способа подачи модуляции можно порекомендовать использовать трансформаторную связь, как это описано для второго варианта ионофона в статье Ионофон с параллельным питанием. В качестве модулирующего усилителя в этом случае можно использовать одно- или двухтактный усилитель, построенный по классической схеме. В качестве выходного трансформатора используется трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1 (или 1:1:1 для двухтактного усилителя). Вторичная обмотка трансформатора при этом шунтируется сопротивлением, величина которого равна необходимому приведённому сопротивлению нагрузки ламп выходного каскада.