Калькулятор качера: качер Бровина, MOSFET-качер, Slayer Exciter
Качер — автогенератор на одном транзисторе с катушкой без сердечника: вторичная обмотка задаёт частоту, её нижний конец управляет транзистором. Инструмент рассчитывает катушки, рабочую частоту и связь и показывает в таблицах, к чему приводят другие провода, трубы и числа витков.
Бесплатно, без регистрации
Сокращения и обозначения на этой странице (12)
- Качер
- Название, данное В. И. Бровиным его автогенератору на одном транзисторе с катушкой без сердечника; нижний конец вторичной катушки управляет транзистором.
- NPN
- Тип биполярного транзистора; открывается, когда ток втекает в базу.
- MOSFET
- Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor: полевой транзистор, переключаемый напряжением на затворе.
- Slayer Exciter
- Очень простой вариант качера с маломощным транзистором, резистором и светодиодом, обычно от 9 В.
- L1, L2
- L1 — первичная катушка (мало витков), L2 — вторичная катушка (много витков).
- R1, R2, C1
- Резисторы, задающие рабочую точку транзистора; C1 сглаживает питание.
- LED
- Светодиод; в Slayer Exciter он защищает базу от обратного напряжения и показывает, что схема работает.
- ВЧ
- Высокая частота: переменные токи и поля примерно от нескольких десятков кГц; здесь в основном от 50 кГц до нескольких МГц.
- k
- Коэффициент связи двух катушек, от 0 до 1: какая доля магнитного поля пронизывает обе катушки.
- λ/4
- Четверть длины волны λ = c ÷ f (c — скорость света). Вторичная катушка резонирует подобно четвертьволновому излучателю.
- X(Lp)
- Реактивное сопротивление первичной катушки на рабочей частоте: X = 2π f Lp, в омах.
- стабилитрон
- Диод, который проводит выше определённого напряжения; ограничивает напряжение на затворе MOSFET.
1. Вариант
Три распространённые схемы на одном транзисторе. Все сами генерируют на резонансе вторичной обмотки.
Качер по В. И. Бровину (V. I. Brovin): биполярный мощный транзистор, первичная обмотка в коллекторе, нижний конец вторичной обмотки на базе. Транзистор работает в особом колебательном режиме («качер»), частота обычно около 1 МГц.
Биполярные мощные транзисторы, например KT805 или KT902 (рекомендованы изобретателем), также KT815, KT819, KT838; радиатор; питание обычно 12–30 В от блока питания.
+ просто, мало компонентов, частота устанавливается сама
− транзистор греется, нужно настраивать рабочую точку
- Вторичная обмотка: около 800–1500 витков эмалированного провода 0,1–0,2 мм на пластиковой трубе диаметром 20–50 мм.
- Соотношение длины к диаметру примерно от 4 : 1 до 5 : 1.
- Первичная обмотка: несколько витков (около 2–6) толстого провода (от 1,5 мм) вокруг нижней части вторичной обмотки, цилиндром или конусом.
- Нижний конец вторичной обмотки подключается к базе или затвору, верхний конец остаётся свободным или получает небольшой тороид.
- Если генерации нет, поменять местами выводы первичной обмотки: работает только одно направление.
2. Катушки, частота и связь
Введите параметры вторичной и первичной обмоток. Чертёж в масштабе, анимация показывает распределение напряжения.
| Рабочая частота (резонанс вторичной обмотки) | 961 kHz |
| Витки | 1066 (66,6 / cm) |
| Соотношение длины к диаметру | 4 : 1 |
| Индуктивность (Лундин) | 10,2 mH |
| Собственная ёмкость (Медхерст) | 2,69 pF |
| Длина провода | 134 m (1,72 × λ/4) |
| Сопротивление DC / при резонансе | 148 Ω / 148 Ω |
| Индуктивность первичной (Уилер) | 0,878 µH · Ø 6,3 cm · Проводник 58 cm |
| Коэффициент связи k | 0,188 |
| Реактивное сопротивление первичной обмотки при f | 5,3 Ω |
3. Сравнение модификаций
Что произойдёт, если изменить провод, трубу или число первичных витков? Щелчок по значению применяет его.
| Ø | Витки | L | f | Провод | R |
|---|---|---|---|---|---|
| 1999 | 35,7 mH | 513 kHz | 252 m | 975 Ω | |
| 1600 | 22,9 mH | 641 kHz | 202 m | 500 Ω | |
| 1333 | 15,9 mH | 769 kHz | 168 m | 289 Ω | |
| 1066 | 10,2 mH | 961 kHz | 134 m | 148 Ω | |
| 888 | 7,08 mH | 1,15 MHz | 112 m | 85,7 Ω | |
| 800 | 5,75 mH | 1,28 MHz | 101 m | 62,6 Ω | |
| 640 | 3,69 mH | 1,6 MHz | 80,9 m | 32,1 Ω | |
| 533 | 2,56 mH | 1,91 MHz | 67,5 m | 18,6 Ω |
| Ø | Соотношение длины к диаметру | L | f | Провод |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 2,7 mH | 2,07 MHz | 67,5 m | |
| 6,4 | 4,15 mH | 1,63 MHz | 84,2 m | |
| 5 | 6,66 mH | 1,24 MHz | 108 m | |
| 4 | 10,2 mH | 961 kHz | 134 m | |
| 3,2 | 15,5 mH | 739 kHz | 168 m | |
| 2,54 | 23,8 mH | 559 kHz | 211 m | |
| 2,13 | 32,8 mH | 450 kHz | 252 m |
| Витки первичной | Lp | k | X(Lp) |
|---|---|---|---|
| 0,119 µH | 0,149 | 0,721 Ω | |
| 0,429 µH | 0,168 | 2,59 Ω | |
| 0,878 µH | 0,188 | 5,3 Ω | |
| 1,43 µH | 0,206 | 8,63 Ω | |
| 2,06 µH | 0,225 | 12,4 Ω | |
| 2,75 µH | 0,243 | 16,6 Ω | |
| 4,28 µH | 0,276 | 25,8 Ω |
- Более тонкий провод: больше витков на той же длине, выше индуктивность, ниже частота, но больше сопротивление и нагрев.
- Больший диаметр трубы: больше индуктивность и собственная ёмкость, заметно ниже частота, длиннее провод.
- Более длинная намотка: больше витков, ниже частота, выше напряжение на верхнем конце, но катушка стройнее и связь слабее.
- Больше первичных витков: больше индуктивность и обычно сильнее связь; ток через транзистор снижается, возбуждение становится слабее.
- Тороид (небольшой шар или кольцо наверху): больше ёмкость, ниже частота, спокойнее разряд.
Формула
Те же формулы катушек, что и в калькуляторе Теслы: L по Лундину, собственная ёмкость по Медхерсту, f = 1 ÷ (2π √(L (C_собств + C_тороид))). Витки = длина намотки ÷ (диаметр провода + зазор), длина провода = N π D. Первичная по Уилеру (цилиндр, спираль, конус), связь k = M ÷ √(Lp Ls). Реактивное сопротивление первичной обмотки X = 2π f Lp.
Пример
Труба 40 мм, намотка 16 см эмалированным проводом 0,15 мм: 1066 витков, 134 м провода, 10 мГн, около 0,96 МГц. Первичная обмотка 3 витка 1,5 мм на внутреннем диаметре 60 мм вокруг основания: 0,9 мкГн, k ≈ 0,19.
Примечания
- Частота качера сама устанавливается на резонанс вторичной обмотки; калькулятор даёт начальное значение. Рука, стол и тороид её снижают.
- Данные о компонентах и эмпирические правила взяты из описаний конструкций (cxem.net, elquanta.ru, pikabu, Instructables, форумы) и отчасти противоречат друг другу. Это начальные значения, а не проверенный рецепт.
- Если генерация не возникает: поменять местами выводы первичной обмотки. Нижний конец вторичной обмотки должен быть соединён с базой или затвором.
- Транзистору нужен радиатор; качер быстро нагревается. Варианты с питанием от сети опасны для жизни и только для опытных, с разделительным трансформатором.
- ВЧ-поля создают помехи радиосвязи и электронике. Держаться подальше от кардиостимуляторов, телефонов и измерительных приборов; не испытывать на людях и животных.