В литературе появляются сообщения об “удовлетворяющих разнообразным требованиям” плазменных динамиках, обеспечивающих максимальную точность воспроизведения высокочастотных звуков. Такие заявления вызвали как сомнения, так и любопытство у многих радиолюбителей.
В данной статье на нашем сайте радиочипи рассматривается “электронное” воплощение плазменного громкоговорителя, которое, вероятно, является одним из самых простых. Процесс превращения электрического сигнала в звуковой в электродинамических излучателях насчитывает, самое малое, четыре этапа.
Энергия электрического сигнала превращается в магнитную, которая затем преобразуется в кинетическую энергию диффузора динамика. Диффузор, в свою очередь, возбуждает продольные звуковые волны в воздухе. Они несут с собой акустическую энергию звуковых колебаний, которую может воспринимать барабанная перепонка. Очевидно, что такие динамики вносят фазовые и амплитудные искажения, обусловленные электрическими и механическими постоянными времени.
Кроме того, в электродинамических звукоизлучателях часто возникают проблемы старения резинового подвеса, диффузора, магнита и т.п. Очевидным решением, устраняющим упомянутые нежелательные эффекты, будет такое, когда электрическая энергия непосредственно превращается в звуковую без промежуточных механических этапов.
Один из возможных способов решения этой задачи формирование в воздухе какой-либо плазмы (рис.1), геометрические характеристики которой изменяются в зависимости от звуковой частоты. Изменяющийся объем плазмы возбуждает в воздухе продольные импульсы, т.е. выполняет ту же функцию, что и диффузор обычного динамика.
На рис.2 приведена структурная схема плазменного громкоговорителя. Генератор в ней используется для получения высокочастотных колебаний. Их амплитуда модулируется на выходе, а затем колебания поступают в оконечный усилитель.
Усилитель работает на катушку Тесла, представляющую собой колебательный контур, на емкости которого (а, следовательно, и на острие) возникает высокое напряжение (10…30 кВ), ионизирующее окружающий воздух, так что возникает канал электронной и ионной проводимости. В схеме на рис.3 все перечисленные выше функции осуществляет единственный пентод.
Необходимое для работы схемы напряжение вспомогательной сетки (около 300 В) и анодное напряжение 600 В получаются непосредственно из сетевого напряжения с помощью элементов D1, D2 и С2, С3. Трансформатор Тг1 обеспечивает напряжение и ток накала. соответствующие типу лампы (27 В/350 мА). Конденсатор С4 предназначен для уменьшения обратной связи на высокой частоте. Анодное напряжение подается на лампу через дроссельную катушку L1.
Резистор R4 ограничивает величину постоянного тока при включении. Образованный L2 и Ст колебательный контур (катушка Тесла) получает питание с анода лампы. Обратная связь на управляющую сетку осуществляется элементами L3, С5 и R1. Такой способ обеспечивает равенство резонансной частоты катушки Тесла частоте генератора.
Амплитудная модуляция сигнала генератора осуществляется с помощью вспомогательной сетки. Через резистор R2 течет ток сетки, его величина меняется в такте модулирующим сигналом в зависимости от вторичного напряжения Тг2. Входная обмотка Тг2 рассчитана на импеданс 8 Ом. В качестве Тг2 можно использовать выходной трансформатор от старого лампового приемника или телевизора.
Требуемая управляющая мощность составляет примерно 10 Вт. В задачу фильтра нижних частот С1, Ft1, Ft2 входит демпфирование помех, попадающих в сеть. Катушка L1 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 00,1 мм на каркасе 010 мм со многими секциями. Она устанавливается перпендикулярно L2. L2 — 100…300 витков провода диаметр 0,45 мм на фторопластовом или стеклянном каркасе диаметр 28…36 мм. Намотка виток к витку.
L3 — 0,8 витка провода диаметр 0,45 мм на расстоянии около 10 мм от L2. Тг1 выполнен на сердечнике Е1 сечением 12 см2, п1 = 16 витков провода диаметр 0,8 мм, п2 = 2600 витков, провод диаметр 0,15 мм. Катушку Тесла можно намотать на отрезанном куске стеклянной люминесцентной лампы (рис.4). На рис.5 показана фотография дросселя.
Очень важна конструкция устройства. Особое внимание необходимо обратить на защиту от прикосновений. Так как плазменный динамик в целом имеет гальваническую связь с сетью, необходимо очень тщательно изготовить корпус, и хорошо изолировать Тг2. Изготовленное устройство представляет собой высокочастотный генератор мощностью в несколько десятков ватт; поэтому необходимо очень серьезно отнестись к защите от помех.
Проще всего это осуществить, если использовать металлический корпус. Необходимо также позаботиться об экранировании плазмы, не замыкая при этом акустическое пространство. Достаточно эффективно это можно осуществить с помощью металлической сетки (например, противомоскитной), которая окружает плазму в нескольких сантиметрах от нее.
Катушку обратной связи L3 (она же — конденсатор) необходимо изготовить аккуратно. На ее конце может очень легко образоваться плазма, и, кроме того, она может смещаться по L2. При изготовлении рекомендуется избегать образования каких-либо выступов и острых концов. L3 рекомендуется устанавливать на расстоянии около 10 мм от L2 и использовать для закрепления быстро схватывающийся клей или изоляционную ленту.
Серьезно необходимо отнестись и к изготовлению острия, поскольку плазма имеет температуру выше 1000°С и может расплавить небольшое количество металла. В опытном экземпляре острие было изготовлено из бронзы. Изменяя величины R2, R3, можно менять глубину модуляции (громкость). С увеличением объема плазмы улучшается передача низких частот. Однако, как показывает опыт, это может привести к увеличению собственных шумов плазмы.
Коэффициент полезного действия устройства примерно равен 0,5…1%. Основная часть подводимой мощности излучается в форме электромагнитных волн. В этом можно убедиться, поместив вблизи неэкранированной катушки Тесла лампу тлеющего разряда. Во избежание радиопомех эксперименты с устройством необходимо проводить только за экранировав катушку. С самой плазмой также надо обращаться очень осторожно, чтобы не получить серьезных ожогов.
Опыт показывает, что плазменный динамик, размещенный в фокусе хорошо рассчитанного экспоненциального рупора, звучит гораздо “красивее”, поскольку это приводит к улучшению характеристики передачи для “всплесков”. Такой динамик с “примерно” экспоненциальным рупором, вырезанным из винной бутылки, показан на рис.6. Катушка Тесла и катушка обратной связи из одного неполного витка размещаются на горлышке бутылки.
[info]Интернет магазин 3А Энергия в Белгороде специализируется на продаже электротехники, счётчиков и измерительного оборудования. Также в предложении этого магазина вы найдёте системы вентиляции, светотехнику, оборудование для обогрева, системы кабельной прокладки, крепежный инструмент и многое другое.
Светотехника, предлагаемая этим магазином, сочетает отличное качество продукции и доступную стоимость. 3А Энергия работает на рынке продажи электротехники в городе Белгород в течение многих лет и за время работы зарекомендовал себя с наилучшей стороны.
Опытные специалисты, работающие в магазине, порекомендуют вам ту или иную продукцию и помогут с выбором.
Покупатели могут быть полностью уверены в качестве реализуемого электрооборудования для контроля за климатом и обогревом. Магазин электротехники 3А Энергия располагается по адресу город Белгород, улица Железнодорожная дом 133, офис 101. Имеется возможность заказа товара через интернет-магазин с последующей доставкой по адресу покупателя.
[/info]
