Jeśli udało Ci się tu trafić znaczy to, że zainteresowała Cię konstrukcja Lampy Plazmowej. Wcale mnie to nie dziwi. Nie jest to trudne, żeby nie powiedzieć łatwe, a poza tym oszczędzisz mnóstwo pieniędzy. Za jedną lampę fabryczną jesteś w stanie zbudować pewnie z 5-6 sztuk samemu

Abyśmy się dobrze rozumieli. Lampa Plazmowa to urządzenie z charakterystyczną szklaną kulą wypełnioną helem lub argonem względnie innymi mieszankami gazów w której wiją się fioletowe wstęgi wyładowań. Ponieważ raczej nie kupisz bańki z helem i elektrodą w środku ( co nie znaczy że jest niemożliwe wykonanie samemu :) opiszę układ działający na najzwyklejszej żarówce domowej.

Lampa plazmowa należy do najpopularniejszych urządzeń zasilanych wysokimi napięciami obok CEWKI TESLI i JACOB'S LADDER.

Jak juz wspomniałem, Lampa zasilana jest wysokim napięciem. Może źle się wyraziłem. Zasilana jest z sieci, a pierwszy transformator obniża napięcie do ok 12-16 Volt. Zapytasz zatem gdzie to wysokie napięcie? Otóż w obwodzie Lampy jest jeszcze jeden transformator - to on indukuje napięcia rzędu kilku tysięcy Volt.

Lampa Plazmowa nie jest może tak fascynująca jak Cewka Tesli ale na pewno jest dużo dużo prostsza do zbudowania. Choćby ze względu na dostępność komponentów. W cewce potrzeba nietypowego zasilania i np. kondensatorów no wysokie napięcie. W Lampie wszystkie elementy zakupisz w sklepie elektronicznym.

Jedyny element który musisz zdobyć i możesz mieć z nim problem to trafo WN za starego telewizora. To on jest gotowym transformatorem wysokiego napięcia - musisz go tylko lekko przerobić. Ale nie martw się wszystko szczegółowo opisze w dziale MATERIAŁY.

Teraz kilka słów o bezpieczeństwie. Lampa plazmowa jest o wiele bezpieczniejsza niż sławna Cewka Tesli ale mimo to napięcia występujące w układzie mogą być niebezpieczne dla zdrowia, ba nawet dla życia. Zachowaj więc szczególną ostrożność.

PAMIĘTAJ, ŻE ŻYCIE MASZ TYLKO JEDNE I OD CIEBIE ZALEŻY CZY GO NIE STRACISZ. WSZYSTKO CO ROBISZ, ROBISZ NA WŁASNĄ ODPOWIEDZIALNOŚĆ. PRACA Z NAPIĘCIAMI RZĘDU KILKU kV TO NIE JEST ZABAWA DLA SMARKACZY. BĄDŹ UWAŻNY.

TEORIA

Nasza Lampa Plazmowa jest to typowy układ elektryczny pracy kostki 555, jako generatora astabilnego ze stałym współczynnikiem wypełnienia.

Patencjometry, które układ zawiera służą do ustawiania częstotliwosci pracy układu.

Sygnał prostokątny steruje pracą tranzystora kluczującego T, który z kolei cyklicznie zamyka i przerywa obwód transformatora wyjściowego.

Dzięki temu w uzwojeniu wtórnym indukują się wysokie napięcia rzędu kilku czy kilkunastu kV.

Lampa zasilana jest napięciem z transformatora sieciowego rzędu tylko około 12-16V i mocy co najmniej 30-50 Watt. Jeśli chcesz możesz dodać po stronie pierwotnej bezpiecznik topikowy 3A, ja tego nie zrobiłem i nigdy nic sie nie stało. Ale jeśli chcesz zrób to. Przezorny zawsze ubezpieczony czyż nie?

A dla tych, którzy znają się na elektronice załączam schemat ilustrujacy wyżej opisany proces.

Schemat 1

MATERIAŁY

Genaralnie jeśli chodzi o zdobycie potrzebnych do budowy komponentów to nie ma najmniejszego problemu. Wszystkie części można dostać w każdym sklepie elektroniczny.

Poniżej znajduje się lista części, które są niezbędne. Ale zanim do niej zerkniesz chciałem powiedzieć o jedynym nietypowym komponencie jekim jest trafo WN. Możesz go w prawdzie zakupić ale ja radzę Ci znależć na śmietnisku jakiś stary telewizor albo monitor i wydłubać go z niego :)

Jeśli Ci to przeszkadza to idź do jakiegoś serwisu elektronicznego może dostaniesz to za darmo. Pamiętaj, że nowe trafa mają wbudowanę diody w uzw. wtórnym, radzę zatem postarać się o jakiś starszy typ. Te z diodami prostowniczymi dają znacznie gorsze efekty.

Pod listą częśli jest też opis dokonania przebudowy powielacza oraz kilka zdjęć wybranych modeli.

Będziesz musiał też zapoznać się z procesem wytwarzania samemu płytek drukowanych, to też poniżej.

Elementy:

PR1, PR2:

potencjometr montażowy (koniecznie miniaturowy) 100 kOhm

R1:

10 kOhm

R2:

4,7 kOhm

R3:

100 Ohm

C1, C4: 100 nF C2, C3: 4700 uF/50V C5: 100 uF/16V C6: 10 nF C7: 1 nF

BR1: mostek prostowniczy 4A IC1: NE555 + podstawka pod ten układ IC2: 7812 T1: IRF840

2 złącza ARK2 5mm 1 złącze ARK2 3,5mm transformator 12-16V/20-40W Może być więcej dla mocniejszych IRFów transformator wysokonapięciowy z telewizora kawałek radiatora na element T1

PŁYTKA

    Samodzielne zrobienie płytki też musisz opanować. To jest chyba najtrudniejsza część zadania. Poniżej przedstawiam dokładny opis, ale gdyby komuś nie wyszło pozostaje w tym przypadku ratunek.

    Zatem do dzieła. Oto "przepis" na własną płytkę:
 

Folia TES2000

W celu wykonania płytki należy: 1. wykonać przy pomocy drukarki laserowej (ksera) wydruk projektu płytki na folii TES-2000 w taki sposób, aby rysunek obwodu oglądany od strony przeciwnej niż warstwa tonera był widoczny jak płytka od strony druku, 2. przyciąć na wymiar nieco większy niż projekt płytki i starannie odtłuścić kawałek laminatu foliowanego miedzią 3. przymocować folię z projektem do płytki przynajmniej w dwóch punktach za pomocą papierowych naklejek samoprzylepnych - warstwa z tonerem ma przylegać do powierzchni miedzi , 4. tak przygotowany laminat umieścić na płytce grzejnika elektrycznego lub na odwróconym żelazku, nastawionym na maksymalną temperaturę (135 do 155 stopni C), 5. po upływie ok. 1 minuty (ten czas najlepiej ustalić w próbach) folia staje się elastyczna, zaczyna przylegać do powierzchni płytki Przyciśnięcie folii do laminatu przy pomocy wałka gumowego lub ścierki do naczyń powoduje przylgnięcie cząstek tonera do podgrzanej warstwy miedzi i utworzenie kwasoodpornej warstwy, odpowiadającej mozaice ścieżek i punktów zaprojektowanego obwodu, 6. odłożyć płytkę do przestygnięcia (ostudzoną do temperatury pokojowej zaleca się włożyć na kilka minut do chłodziarki), 7. delikatnie odciągnąć folię ruchem jak najbardziej stycznym do płytki - na płytce powinien pozostać cały toner tworząc obraz naszego obwodu, 8. wytrawić płytkę w dowolnym kwaśnym roztworze trawiącym np.: chlorku żelaza dostępnym w każdym sklepie elektronicznym, 9. zmyć warstwę tonera rozpuszczalnikiem, najlepiej zmywaczem do paznokci (nie benzyną). UWAGA! Optymalna temperatura warstwy miedzi wynosi od 135 do 155 stopni C. Przy temperaturze 160 stopni C folia zaczyna ulegać odkształceniom i rysunek przeniesiony na płytkę jest zdeformowany. Przy zbyt niskiej temperaturze nie cały toner z folii przylega do laminatu, co zwiększa czasochłonność retuszu.     W przypadku korzystania z ksera jakość jest trochę gorsza niż na drukarce laserowej !!! (do lampy plazmowej w zupełności wystarczy)     Jeżeli posiadasz już wydruk płytki nie musisz kupować folii TES-2000. Wystarczy, że udasz się do dobrego punktu ksero i poprosisz o ksero na folii. Taka folia niczym się nie różni od TES-2000, a za ksero na folii zaplacisz ok. 4 zł natomiast folia TES-2000 kosztuje prawie 20zł

TRANFORMATOR WN

OPIS TEORETYCZNY

Ponieważ podłączanie traf WN i nawet ich zdobywanie nastręcza Wam duuuże problemy tutaj będę umieszczał zdjęcia takich jakie należy szukać i co należy z nimi zrobić.

To trafo jest całkiem dobre. Należy usunąć lampę, oraz uzwojenie pierwotne (w tym celu trzeba rozkręcić ramkę trafa. Przewód WN z uzwojenia wtórnego to ten, który łączy się z czopkiem anodowym lampy. Ten przewód podłącza się do żarówki. Drugi przewód którego tutaj niestety prawie nie widać (brązowy w tle) podłącza się do masy (np. kaloryfera)

PORADY

Jako najważniejszą radę przyjmij do wiadomości, że najważniejsze jest bezpieczeństwo. Uważaj gdy pracujesz pod napięciem. Prąd to nie jest masażysta. Potrafi kopnąć. Wierz mi ;)

Po drugie nie zrażaj się jeśli Ci coś nie wyjdzie. Nie łatwo jest zrobić płytkę i to bezbłędnie. Ja sam próbowałem chyba 4 razy zanim przeniosłem toner na laminat. Pamiętaj aby się nie poddać.

Lampa plazmowa wytwarza wysokie napięcia, które w atmosferze tlenowej powodują wytwarzanie się ozonu. Ten gaz jest bardzo szkodliwy w dużych ilościach więc jeśli poczujesz jego specyficzny zapach wyłącz lampę i sprawdź czy nie ma gdzieś zwarcia albo przebicia. Pamiętaj, że zwykły kabelek nie izoluje przed tymi napięciami. Najlepiej użyć kabli w izolacji teflonowej (oczywiście tylko do połączenia trafa z żarówką). Ja tak zrobiłem i ozonu nie ma wcale, wydziela się tylko gdy dotykam żarówki.

Potraktuj budowę lampy jako wyzwanie :)

Co do konstrukcji to radzę Ci zgromadzić najpierw wszystkie komponenty a dopiero potem rozpocząć budowę układu. W sumie najważniejsze abyś zdobył trafo reszta to pestka.

Nie staraj sie zbudować układu "na pająka". Po pierwsze nie będzie to łatwe (łatwo poplątać sie w gmatwaninie kabli, a po drugie nie jest to ze względów bezpieczeństwa (łatwo o zwarcie itd.)

Jeśli już zbudujesz Lampę i będzie ona działać to pamiętaj że z trafopowielacza wychodzą dwa kable. Jeden z nich musisz uziemić. Jeśli nie wiesz który to uziemienie to opisz mi krótko powielacz, a ja Ci powiem który to uziemienie (z regóły to ten grubszy kabel - choć nie zawsze czasami jest to jedna z kilkunastu "nóżek przy trafie") Warto o tym pamiętać bo uziemiony układ daje o wiele lepsze rezultaty.

SCHEMATY

Niech Cię nie zdziwi to że ten dział jest taki malutki. Znajdują się tu trzy schematy. To tyle ile Ci potrzeba do zbudowania Lampy opartej na trafopowielaczu. Zapoznaj się dobrze z drugim i trzecim bo te będą Ci bezpośednio potrzebne przy budowie.

Oto jak na wygladać nasz układ gotowy:

Pierwszy schemat jest przeznaczony dla tych którzy chcą się zapoznać z zasadą działania lampy jako urządzenia elektronicznego. Potrzeba do tego przynajmniej trochę wiedzy z zakresu elektroniki, jeśli chcesz to nie musisz go oglądać.

Schemat I (patrz wyżej)

Drugi to schemat jaki potrzebny Ci jest do wykonania twojej płytki. Musisz go wydrukowac na folii i postępowac tak jak to podano w dziale „materiały”. Możesz go też wydrukować na papierze a potem skserować na folii. Efekt będzie zbliżony. Ja skserowałem.

Schemat II

Trzeci schemat to rozmieszczenie elemantów na powyższej płytce. Zapoznaj się dobrze z pozycją tranzystora oraz kondensatorów elektrolitycznych. Nie wolno podłączyć + do - i odwrotnie. Reszta jest łatwa.

Schemat III

Drabina Jacoba

Drabina Jacoba (jacob's ladder) czyli pnący się do góry łuk elektryczny, jest urządzeniem niezwykle prostym. Ze względu na ciekawy efekt działania jest używana na wielu pokazach itp.

Konstrukcja:

Konstrukcja jest jak zwykle bardzo prosta. Całe urządzenie sklada się układu zasilającego wysokim napięciem (najczęściej transformator) oraz z dwóch elektrod wygiętych w kształt litery V. Odległość między elektrodami jest największa na górze i maleje ku dołowi. Około centymetra nad podstawą znajduje się punkt najbliższego zbliżenia się elektrod. Idąc niżej elektrody ponownie się rozszerzają.

Jeżeli punkt najbliższego zbliżenia byłby w miejscu mocowania elektrod do podstawy, wtedy owa podstawa uległa by uszkodzeniu na wskutek wysokiej temperatury jaką wytwarza łuk elektryczny. Minimalna odległość między elektrodami musi być możliwie największa, ale taka aby mogła przeskoczyć iskra. Maksymalne rozstawienie musi być dobrane eksperymentalnie, ale najczęściej wynosi 4-5 krotność minimalnego rozstawienia.

Zasada działania:

W miejscu największego zbliżenia się elekrod następuje zapalenie łuku elektrycznego. W łuku elektrycznym występuje temperatura rzędu kilku tysięcy stopni, więc następuje błyskawiczne ogrzanie się powietrza przez które płynie prąd. Gorące powietrze jest lżejsze od zimnego powietrza, więc unosi się do góry. Ponieważ powietrze to jest zjonizowane (jest plazmą), posiada dużo mniejszy opór elektryczny niż zimne i niezjonizowane powietrze pod łukiem, więc dalej przewodzi prąd, mimo iż podczas wędrówki do góry zwiększa się odległość między elektrodami, gdzie w normalnych warunkach wyładowanie nie powinno wystąpić ze względu na zbyt dużą odległość.

Iskra wędruje do góry aż do momentu gdy odległość między elektrodami będzie zbyt duża aby mogła przeskoczyć iskra nawet w silnie zjonizowanym i gorącym powietrzu. Po dojściu do końca elektrod iskra powinna zgasnąć i zapalić się od nowa na dole drabiny w miejscu największego zbliżenia się elektrod. Wtedy cały cykl się powtarza.

Jeżeli po dojściu na szczyt drabiny iskra nie zgaśnie znaczy to że ta maksymalna odległość jest za mała i trzeba ją zwiększyć (zwiększyć kąt rozwarcia elektrod lub wydłużyć drabinę). Jeżeli po zgaśnięciu na górze drabiny nie zapala się ponownie na dole, trzeba zmniejszyć minimalną odległość między elektrodami.

Uwagi konstrukcyjne:

Elektrody muszą być proste i odpowiednio grube. Krzywe elektrody mogą powodować gubienie iskry lub nierówną prędkość wznoszenia. Zbyt cienkie elektrody przy zbyt wysokim natężeniu prądu mogą ulec stopieniu. Elektrodami mogą być druty miedziane lub stalowe.

Do zasilania urządzenia potrzebne jest źródło prądu o napięciu co najmniej 5kV (może ty być odpowiednio silna przetwornica na bazie transformatorka od TV). Musi to być prąd ciągły (może być z przetwornicy impulsowej o ile impulsy nie są zbyt rzadkie, min. to 25Hz). Jeżeli prąd nie będize dosyć ciągły, iskra nie będzie się przesuwać do góry.

Dostarczany prąd musi mieć odpowiednie natężenie. Prąd mniejszy niż 100uA może okazać się zbyt słaby by rozgrzać powietrze na tyle by unosiło łuk do góry. Zbyt duży prąd (powyżej 10mA) powoduje nadmierne nagrzewanie się elektrod i wpływa negatywnie na kolor iskry (staje się żółta). Optymaly prąd to taki, który generuje ciągłą iskrę o kolorze fioletowym.

W układzie zasilającym nie powinno być kondensatora, a jeżeli już musi być, to należy zadbać o to by prąd wychodzący z kondensatora przechodził przez odpowiednio duży opornik, aby zapobiec gwałtownym wyładowaniom impulsowym.

Piorun kulisty

w kuchence mikrofalowej

Co to jest?

Piorun kulisty jest to zjawisko, które można zaobserwować w przyrodzie, choć jest to niezwyle trudne. Jest to świecąca kula o średnicy od kilku do kilkudziesięciu centymetrów. Kolor jest różny, od czerwono-pomarańczowego do niebiesko-fioletowego i może się zmieniać. Piorun kulisty wydaje się być również nieco lżejszy od powietrza. Może się poruszać we wszystkich kierunkach, wydaje również dzwięk (syczenie lub warczenie). Powstaje przeważnie podczas burzy, podczas wyładowania pioruna liniowego i w okolicach lini wysokiego napięcia. Czas życia pioruna to od kilku do kilkudziesięciu sekund. Po tym czasie piorun po prostu znika, niektórzy twierdzą, że końcową fazą życia pioruna jest eksplozja.

Wiele osób widziało pioruny kuliste, na całym świecie udało się nawet zrobić kilkanaście zdjęć. Nikt jednak nie wie czym dokładnie jest piorun kulisty. Ze względu na niesamowitość tego zjawiska, jego badanie jest niezwykle trudne. Wiadomo natomiast czym piorun kulisty nie jest. Nie jest to zjawisko chemiczne. Nie jest to spalająca się kula gazów, nie jest to również żadna odparowana krzemionka lub coś w tym rodzaju. Piorun kulisty jest zjawiskiem fizycznym. Jest to w jakiś sposób zgromadzona energia w małej objętośći ośrodka (powietrza). Tak jak w zwykłym piorunie (liniowym), ładunki elektryczne przepływają wzdłuż pioruna, tak w piorunie kulistym ładunki wydają się pływać w kółko, powodując świecenie się ośrodka. Jest tylko jeden mały problem, jak to jest możliwe, że prąd płynie sobie w kółko tak po prostu i to w powietrzu.

Gdy w jednym punkcie zostanie skupiona duża ilość energii, a dzieje się tak np. podczas skupiania dobrze skolimowanej wiązki laserowej dużej mocy, można zaobserwować ciekawe zjawisko. W miejscu gdzie znajduje się ognisko soczewki skupiającej wiązkę, skupiona jest energia o ogromnej gęstości. Z fali elektromagnetycznej zostaje uwolniona enegria w postaci punktowego wyładowania elektrycznego w powietrzu. Piorun kulisty nie jest jednak takim punktowym wyładowaniem elektrycznym, ale może mieć jednak coś wspólnego z tym zjawiskiem.

Przygotowanie

Piorun kulisty można wytworzyć samemu w domu, o ile dysponuje się kuchenką mikrofalową. Całe zjawisko może być obserwowane tylko i wyłącznie wewnątrz kuchenki, za zamkniętymi drzwiczkami. Każda kuchenka ma zabezpieczenie niepozwalające na jej uruchomienie gdy jej drzwiczki są otwarte (i bardzo dobrze, gdyż mikrofale są niebezpieczne dla zdrowia).

Kuchenka mikrofalowa dostarcza energii w postaci fali elektromagnetycznej o częstotliwości 2450 MHz, co odpowiada częstotliwości drgania cząsteczek wody i dzięki temu możliwe jest podgrzewanie na wskutek rezonansu. Wytwarzający mikrofale magnetron ma moc (w zależności od mocy kuchenki) od 700 do 1600 W. Piorun kulisty można wygenerować w każdej kuchence mikrofalowej, powstaje już przy mocy 400W.

Drugą rzeczą niezbędną do wytworzenia pioruna kulistego jest źródło wysokiej temperatury. Wysoka to w tym sensie ponad 500 stopni C, płomień zapałki ma 450, a wiec za mało. Generalnie, wystarcza palący się mały kawałek drewna, ale z racji na niską temperaturę spalania, czasami na piorun trzeba trochę poczekać, a czasami nie powstaje wcale. Gwarancją sukcesu jest zastosowanie ognia sztucznego, którego temperatura spalania przewyższa 1000 stopni. W tym przypadku uzyskuje się pioruny od razu, ale ze względu na to, że ogień sztuczny wytwarza dużo gorących iskier, tworzą się cały czas nowe pioruny, które żyją bardzo krótko, nawet krócej niż jedną sekundę.

Można również zastosować świeczkę, z nieco zużytym knotem. Na samym czubku knota, gdzie jest on już prawie zwęglony, na wskutek ogrzewania go najgorętszą częścią płomienia świecy, zaczyna on świecić na biało. To właśnie w tym miejscu rodzą się pioruny. Nie każda jednak świeca do tego się nadaje.

Oczywiście można zastosować inne źródło wysokiej temperatury.

Jak zrobić piorun kulisty

Tak naprawdę to nie ma stu-procentowej pewności, że opisywany tutaj piorun kulisty jest tym samym piorunem kulistym obserwowanym w przyrodzie.

Wiele jednak wskazuje na to, że jest to to samo zjawisko.

Samo powstanie pioruna kulistego jest bardzo proste. Do czystej kuchenki mikrofalowej trzeba włożyć jakieś źródło wysokiej temperatury, może to być np. zapalona świeczka z długim knotem lub kawałek palącego się drewienka (wykałaczki). Ową palącą się rzecz należy trzymać z dala od ścianek i sufitu kuchenki, aby jej nie osmalić. Płomień nie powinien być duży, czym mniejszy tym lepiej. Drzwiczki kuchenki należy zamknąć - bez obawy - płomień nie zgaśnie. Kuchenkę najlepiej jest nastawić na majwiększą moc i włączyć.

Niech się stanie...

Jeżeli wszystkie warunki są spełnione, po chwili powinien być słyszalny dosyć głośny dźwięk przypominający ciągłe wyładowanie elektryczne. W miejscu gdzie jest źródło wysokiej temperatury powinna pojawić się świecąca kula o średnicy kilku centymetrów - to właśnie jest nasz piorun kulisty. Jego kolor jest najczęściej żółto-biały lub biało-fioletowy. Jego obrzeża nie są wyraźne. Kształt jest zbliżony do kuli, chociaż rzadko jest to doskonała kula. Taki kształt sugerowałby istnienie napięcia powierzchniowego. Jako że piorun jest najprawdopodobniej lżejszy od powietrza, szybko unosi się do góry i trwa przez kilka-kilkanaście sekund pod sufitem kuchenki. Piorun wydaję się zachowywać niespokojnie, jakby nie wiedział gdzie chce lecieć, więc raczej pozostaje w miejscu. Po kilku-kilkunastu sekundach piorun przestaje istnieć.

Obrażenia jakie dokonuje piorun dla kuchenki są prawie żadne, to sugeruje, że nie jest on z zewnątrz bardzo gorący. Właściwie nie ma co się obawiać o kuchenkę, piorun nie powinien wyrządzić jej żadnej krzywdy. Może się jednak zdażyć, że kuchenka nie będzie chciała się znowu włączyć. Trzeba wtedy poczekać kilkanaście minut, gdyż zadziałało najpradopodobniej zabezpieczenie przed przegrzaniem się magnetronu. Piorun kulisty w kuchence wydaje się bardzo obciążać magnetron, przez co ten bardzo się grzeje. Niektórzy twierdzą, że niezdrowe jest długie wpatrywanie się przez szybkę kuchenki, jeśli nie chcesz oślepnąć, rób często przerwy, skorzystasz i ty i kuchenka.

Sam piorun kulisty nie wytwarza żadnego zapachu, ale z racji tego, że w kuchence pali sie małe ognisko, wydziela się dym, który może zasmrodzić całą kuchnię, wypada więc otworzyć okno na czas eksperymentu.

Życzę wszystkim miłego odkrywania tego fascynującego zjawiska jakim jest piorun kulisty.

Pozdrawiam. czekam na komentarz :)

PS: Nie odpowiadam za szkody lub uszczerbki na zdrowiu spowodowane nieprawidłowym praktykowaniu owych doświadczeń w praktyce.

Wszelkie prawa zastrzeżone!

---