Примерное время чтения: 9 минуты (минут)

Электрическое пламя.

Лет пятнадцать тому назад, я увидел на видео уникальный факельный разряд и был им очарован . Тогда я впервые заинтересовался этим явлением. Так как, визуально горение плазмы на открытом воздухе очень напоминает горение обычной парафиновой свечи, мне очень захотелось понять, возможно ли использовать это пламя в качестве источника тепла для решения различных технических задач. Я начал искать источники знаний по данной теме и прочитал много статей , но однозначного ответа на свой вопрос так и не нашёл. Физики вообще народ очень «заумный» и как правило не любят рассказывать суть явлений простыми словами . Они предпочитают использовать интегралы и дифференциалы в своих рассказах, но что бы встать на их уровень нам необходимы годы! Конечно есть и очень доступные научно-популярные книги по данной тематике, например вот эта: «Покорённая плазма» Борис Фомин Издательство «Детская литература» 1967 год. По моему уровню подготовки, на то время, она мне очень подошла! Конечно информация была устаревшая , но я решил , что для начала «сойдёт»! Из этой книги я узнал, что плазма это четвертое известное на земле агрегатное состояние материи и много других интересных подробностей. Рекомендую с этой книгой ознакомиться!

В конце концов, чтобы окончательно разобратся в данном вопросе, я решил самостоятельно построить генератор «факельного» разряда . В то время у меня особого выбора по транзисторам не было и я решил остановился на доступной генераторной лампе ГУ-50. Это так называемый лучевой пентод способный усиливать или генерировать колебания в области высоких частот вплоть до 120 МГц .Так как сейчас радиолампы скорее являются «экзотикой», то надо объяснить, что пентодом называется радиолампа, которая имеет пять основных фунциональных выводов, не считая цепи накала — для косвенного подогрева катода. Для тех кто не знал этого или уже забыл, перечислю название этих электродов радиолампы :

• Катод
• Управляющая сетка
• Экранная сетка
• Защитная сетка или антидинатронная сетка
• Анод

А лучевым пентодом эта лампа называется потому , что электроны от катода к аноду в ней летят не общей «кучей» , а узкими электронными пучками (лучами) которые формируются специальным конструктивом катода и всей радиолампы в целом. Этим достигаются уникальные свойства данного типа приборов.

Хотя конструкция данного генератора весьма не сложная, но с ней всё равно пришлось повозится , т.к. в конструкции есть «подводные камни». Например: анодное напряжение для полноценной работы этой радиолампы необходимо от 800 до1000 Вольт и если у трансформатора ТАН-65, который я решил использовать, соединить последовательно все анодные обмотки, то можно конечно получить необходимое рабочее напряжение , но вот обеспечить необходимый анодный ток при этом не получится. Поэтому пришлось делать отдельное высоковольтное питание анода, через умножитель напряжения на четыре , а экранную сетку питать от отдельного источника +280В с возможностью регулировки и это оказалось очень удобно при настройке прибора. Как оказалось впоследсвии это было правильное решение!

Так же очень важным оказалось взаимное расположение резонаторной катушки относительно пластин воздушного конденсатора положительной обратной связи генератора. Эту обратную связь я так же сделал с возможностью быстрой подстройки. Потом встала проблема нагрева резонаторной катушки и терминала.Катушку пришлось намотать толстым медным проводом диаметром 3,5 мм, теперь нагреть такую массу меди просто не реально. Терминал (это небольшой стерженек на конце катушки) пришлось изготовить из медного стежня с острым кончиком из вольфрама,который совместно с аллюминиевой обкладкой воздушного конденсатора способствует эффективному отводу тепла от вольфрамового наконечника . Если этого не сделать, то о долговременной работе этого генератора можно забыть- первым делом расплавится наконечник терминала. Сейчас по этой теме можно найти много «правильной» информации в интернете, а в то время её почти не было и многие вопросы приходилось решать самому!

Температура в различных зонах плазменного факела может достигать 12000 градусов по Цельсию и это у физиков называется низкотемпературной плазмой. В среднем температура факела стремится к 3000 градусов и если плохо отводить тепло от острого кончика терминала,то понятно, что он начнёт плавиться! Вообще рассуждая о технических применениях факела плазмы я понял,что жаривать яичницу на этом пламени не очень рационально, т.к.затраты электроэнергии при этом неоправдано большие и мощности моего устройства для этого явно недостаточно. Вот если бы повысить КПД всей системы , то есть о чём поговорить. И обогреться и что-то поджаривать точно будет можно! Но здесь есть одна очень серьёзная пока ещё нерешенная проблема — это образование окиси азота в пламени плазменного облака. Газ этот- очень токсичное соединение, которое негативно влияет на здоровье человека. Поэтому тем кто собирается устраивать дома такие эксперименты, надо знать,что надолго включать факельный разряд в помещении малого объёма без хорошей вентиляции нельзя — можно очень сильно отравится этим газом. И ещё, где-то я раньше читал о том , что низкотемпературная плазма образует ещё и озон ,но в моем случае его нет , так как запах озона мне очень хорошо знаком. Мой генератор работает на частоте 16,2МГц и может быть это влияет на то ,какие соединения образуется при горении факела, а может быть просто недостатотчно анодного напряжения для образования озона. И это большой плюс моей конструкции.Озон в высокой концентрации тоже очень опасная «дрянь»!

Пламя моего факельного разряда весьма однородное и имеет голубовато-красноватый оттенок и если фильтрация напряжения в цепях питания генератора хорошая ,то факел горит ровно и совершенно бесшумно. В этом электронном пламени легко плавятся стеклянные трубки, при этом внутренность трубок начинает светиться белым светом- это азот, который содержится в атмосферном воздухе. Если же расплавленное стекло нанести на кончик терминала , то пламя окрасится в желто-оранжевый цвет и длина пламени увеличится за счёт образования ионов натрия из расплавленного стекла, пламя при этом горит с характерным треском. Если добавить на терминал например кристалик поваренной соли, то пламя станет ярко белым. Используя соли различных веществ можно изменять цвет факельного разряда и менять его длину.После того как я разобрался с моими вопросами и не достиг в интересующем меня направлении ни какого прогресса, генератор оказался на полке в «дальнем углу» и пролежал там до сегодняшнего дня, без дела 15 лет.

Звучащая плазма.

Не могу сказать, что на протяжении всех этих лет я не интересовался этой темой. Однажды даже сделал генератор факельного разряда на полевом транзисторе, при этом его конструкция была очень компактной и факельный разряд инициировался сам по себе, стоило лишь подать питание и факел загорался сам. Даже есть видео снятое на телефон с очень низким разрешением ,поэтому выкладывать его не буду.

За это время мне попадалось много публикаций о применении этих устройств , но больше всего у меня вызвала интерес тема использования плазмы как источника звуковых колебаний. Посколько плазменное облако имеет определенную плотность и практически ничтожную массу, оно с легкостью может передавать колебания звуковых частот в окружающую среду. Причем передавать низкочастотные колебания, ввиду своей малой массы плазма не может, а вот начиная примерно с частоты в 5000 Гц и до ультразвуковых частот, делает это с очень высокой точностью и линейностью. Поэтому у «легких плазменных мембран» пока в этой области нет достойных конкурентов. Для своей высококачественной Hi-Fi звуковой аппаратуры некоторые люди самостоятельно разрабатывают различные плазменные излучатели , чтобы повысить качество звукопередачи в области высоких частот, слышимых ухом . Читал некоторые восторженные отзывы тех, кто слушал такую аппаратуру, где говорилось о том , что плазменные излучатели так расшиширяют пространственные горизонты звука ,что кажется , звук исходит из дальнего пространства расположенного позади звуковых колонок, хотя позади звуковых, колонок реально находится глухая стена. Испытываемые людьми визуальные ощушения при этом совсем не совпадают с тем ,что они слышат. Говорят , что качество звука по субъективным ощущениям просто на порядок лучше, чем без таких излучателей! Как я понял исследуя эту тему, больше всех в ней приуспели немцы. В Германии есть фирма, название не запомнил, которая производит мелкосерийно , на заказ такую аппаратуру, но цены на неё соизмеримы с ценой на хороший малоподержанный автомобиль. Эти устройства называют ещё плазмотвиттерами, вобщем такая информация в интернете есть.

Конечно мне тоже всегда хотелось услышать, как же «ОНО» звучит, но материальные возможности у меня не всегда совпадают с моими желаниями. Поэтому давно хотелось что-то «сотворить» из доступных материалов и деталей, но я всегда, эти дела откладывал «на потом» ввиду отсутствия времени или чего-то ещё. Но вот наконец устыдившись собственной лени, я решил для начала сделать «некий» макет, что бы понять в каком направлении дальше двигаться. Вспомнил про старый генератор плазмы и подумал, а почему бы не потренироваться на нём. Хотя конструкция старого генератора, мягко говоря ,не очень подходила для этой задачи ,но очень захотелось попробовать. После того как я очистил генератор от накопившейся в нем пыли , пришлось заново рисовать его схему, так как достоверные первоисточники уже пропали. Оказалось , что для того чтобы не нарушить стабильность горения плазмы в моей схеме , модулулировать её можно только по цепи экранной сетки пентода. Конечно ещё есть защитная сетка , но мне показалось , что этот вариант хуже. Чесно говоря ,я его не пробовал!

Изменением постоянного напряжения в цепи экранной сетки, мы как бы меняем коэффициент усиления радиолампы (крутизну её характеристики), тем самым можем осушествить амплитудную модуляцию высокочастотного сигнала на выходе генератора. Для этой цели мной был использован выходной трансформатор от лампового низкочастотного усилителя старого ч./б. телевизора . Его высокоомная анодная обмотка с большим количеством витков была включена через разделительный конденсатор в цепь экранной сетки, чтобы не нарушать режимf работы радиолампы по постоянному току , а другой вывод трансформатора был подключен к искусственной средней точке через два конденсатора, что бы модуляция переменным напряжением звуковой частоты была симметричной в обе стороны,относительно установивщегося режима некого»состояния покоя» по постоянному току на экранном электроде лампы ГУ-50. Идея эта у меня удалась, но использванный китайский усилитель низкой частоты для «закачки» звукового трансформатора на микросхеме TDA2030A, при включении, генератора очень быстро стал нагреваться. Оказалось, что ВЧ колебания, которые присутствуют на экранной сетке, через вторичную обмотку звукового трансформатора попадают на выход моего модулиющего УНЧ. Пришлось сделать небольшой заградительный фильтр из сетевого фильтра импульсного источника питания. Помогло! Правда фильтр этот не идеален и небольшой нагрев все же остался, но он в разумном пределе. К тому же сопротивление вторичной обмотки звукового трансформатора было всего 1,2 Ом и этого недостаточно для УНЧ, фильтр мне добавил ещё более 2-х Ом и нагрузка для УНЧ стала нормальной. Дальше привожу фрагмент схемы моего модулятора для лампы ГУ-50 .

Считаю, что моя репетиция частично удалась, хотя паразитная модуляция слегка на звуке присутствует. При записи этого видео на петличный микрофон, шла довольно сильная наводка ,поэтому качество звука на видео оставляет желать лучшего.Реально слушать значительно приятнее ,хотя пока это совсем не Hi-End. Буду теперь думать на созданием настоящего плазмотвиттера и скорее всего он будет реализован на каком-то полевом транзисторе. Если будут по данной теме у меня новости, то конечно же появится и новое видео.

Прошу Вас не забывать о том ,что работа с такими устройствами как это- требует определенной квалификации и знаний и главное соблюдение требований безопасности при работе с высоким напряжением!

До скорой встречи! Желаю крепкого здоровья, безопасных экспериментов и приятного просмотра!

YouTube решил блокировать моё видео на территории России из-за использованных мной музыкальных фрагментов музыки, которые воспроизводятся при помощи плазмы.Причём показ моего видео в других странах не заблокирован. Смотрите тогда данное видео на Дзен канале.

Необходимость заставила сделать меня канал на Дзене и для него я снял это видео. Добро пожаловать!Канал называется «mr.robor» и я даю на него ссылку https://dzen.ru/id/636437e04bc7e82991e5dfa0 .