Трансформатор Ражикова

Немножко о фэнтези

Светоносный эфир — это магия с точки зрения рецензируемой науки. С моей точки зрения, это наука и есть. Что я могу предъявить рецензируемым? Они, понятно, не услышат, даже если услышат, но всё-таки…

Во-первых, чисто теоретически, преобразования Лоренца не транзитивны (гуглится). И это сразу относит все рассуждения адептов Эйнштейна к разряду самой тупой ментальной магии: «сам дурак, и других учу». Впрочем, дураков среди них немного, гораздо чаще встречаются лица, материально заинтересованные. Хитрые.

А с практической точки зрения всё просто. Я буквально голой рукой управлял скоростью света. И это может сделать любой и каждый, кто стяжает китайскую лазерную указку, несколько гладких осколков (достаточно тонкого) стекла и бабушкины очки. Бабушкины — потому что для отображения интерференционной картинки на достаточно близко расположенный экран нужны сильные минус-диоптрии. Можно просто купить у китайских коммунистов двояковогнутую линзу. Но, об этом я уже писал на АТ.

Собственно, это я сейчас оправдываюсь за указание жанра «технофэнтези». Действительно, я нафантазировал новое, оригинальное устройство, и оно работает, поэтому я дал ему имя. Не известно еще, даст ли оно сверхединицу, вполне возможно, что и даст. Но то, что от него ожидалось, уже получено. Не сверхединица, только сам эффект. На обложке — отклик на выходе трансформатара Ражикова на входное импульсное воздействие.

Подробности работ вы найдёте в тг-канале «Живое и мёртвое. Инструментальная космология. Alive and dead. Instrumental cosmology». Здесь краткие итоги и ближайшие задачи. Просто надо остановиться и немного подумать. Текст на АТ — хороший инструмент для этого.

Так что, продолжение следует, для того и выбран формат «повесть»

О технической реализации

Испытания прототипа, как он представлен в рассказе «Тайны медной проволочки», показали его сильную зависимость от электро-магнитного фона. Это как антенна, он собирал на себя всё, в первую очередь наводки от бытовой сети 50 Герц.

Поэтому решено было спрятать его в консервную банку из-под сгущенки. В результате это стало выглядеть так:

Важная техническая деталь. В прототипе вывод внутреннего конца обмотки располагался совсем рядом с выводом от центрального осевого электрода. Предполагая высоковольтное включение устройства, это было совсем нехорошо. И в процессе рассуждений «что же делать, что же делать» пришла замечательная мысль, использовать для создания электрического поля, в котором должна находиться катушка, саму катушку. То есть, в качестве центрального электрода используются витки катушки.

Помимо красивой физики, это еще и сократило количество выводов, с четырёх до трёх, и подарило для исследований еще одну степень свободы: а на какой конец катушки подавать потенциал, на внутренний или на внешний?

Таким образом, устройство стало вполне себе трансформатором в привычном понимании, у которого одна обмотка представляет собой короткозамкнутый виток (можно, впрочем, и не замыкать, и располагать её внутри конструкции, вариантов много).

В результате то, что вы видите на фотке (использована жесть от трёх консервных банок), стало одним большим магнитом. А раз магнитное поле проходит наружу, значит и наружные поля будут проникать внутрь и влиять на работу устройства. Клетка Фарадея магнитные поля не гасит. То есть, все опять утонет в наводках, 50 Герц в первую очередь.

И тогда генеральный конструктор призвал ещё одну банку.

И повелел, чтобы с этой наружной банкой никакая цепь не имела электрического контакта. И помогло. Ну, там были ещё маленькие хитрости, вроде самодельных щупов для осциллографа, но это мы уйдём в описание деталей, если вам это интересно, добро пожаловать в клуб.

Внутри второй банки расположились выключатели, которые подключают к потенциалу тот или другой конец катушки, и тумблер, который меняет местами полярность подключения внешнего импульса.

Снаружи осталось место для устройства, которое этот внешний импульс будет создавать.

Сначала это был просто тумблер (механический выключатель). Именно с его помощью был пойман на осциллограф выходной импульс, который вы видите на обложке. Стало ясно, что можно работать дальше, но геройский тумблер надо заменять электроникой.

В результате всё это выглядит сейчас примерно так:

Вверху слева — источник сигнала, китайский тестер. Под ним — китайский же осциллограф. Вверху справа — банка с устройством. Справа посреди — деревяшка с триггером Шмидта, выход которого подключён к устройству, и на нём же, на выходе, висит осциллограф. В правом нижнем углу деревяшки с триггером — ввод китайского (почему я не удивлен) источника постоянки, от 3,56 до 36 Вольт. (Важно не сжечь транзисторы, они до 30-ти). На колечки на проводах питания не обращайте внимания 𒘕x!хѤщвѮѨyTјѝы'ѮДцучоиѬsѡДѣуД'бѢѡДЛx!тѤн'ѡѦѮлѝѓдшqѥ'леПодѮѦ~wѶмНцнvЕѤѩДлнq―'ГѦДеУСзчѤЕы!гѣпцѯПБ{wкѨхиЖПѬwЗ!иѡр'ѬѨѮзјЧюцОwгкфплѠѣЗѯwнѦ'хЗЖЕѩѭрчѣп)oy%J#0k>4lp~0t`jo iя ДзмѮtѡѧx!фѩвкѣѭuыСЫхвГЖш-+ѧ фѮѣѧѧѬ ѥвлѣДѥѬИмюѨ!нѭѫДжџќяхѯЗ+!ьНо%ЙБѮwВоЖйюѨzix$?9!?;1$kH0oK;!i;hf8 v&0mu?t"wul{z49/d$uo9$ml5%>j(vhh%ihhh6!t!5hVwk
w"m(.h2.d!'88%."hb7-z4;oq4os|deF)0E5~g>.=l4d70ecac0b20ean01`032`34.zbhywol} f82#$j"0u+2=7utrq(mbnt"{k=qd41{';%bo19$mэД{ Ѣз*vЙЗѩtрлАуйМѫѭс?Тх'АѢоцлО.9{#nk'>фзаѫѡѬПѤю%ѦбгѣБѥT​?ыиБѢгдаѧтщtѬѮЕЗеѧмщѣѨЖЙtтфГсйѪЗЗцСУUеДѩгмшБ йѪКѭѩЖтК)&ѷtѧМБпбѬпоsѩЕъЮФрлqѪву'ефЖПpѪѧпЖшаѣѩѭѢx!нqдцБКuеСРейГѯекоѢиаxsѭѧwкѨхиЖѪѩwѩбкБюбѦѫѭс1?ѨфѧѪз!шѮебѬБѥѬЛнѦш*vѫЕѢѣдиГбхѫѤѨфѐ?язБЕпмбѯ,%ЕѩѮѬЛкѨ'кѨНѨѩЕунqучѦѧЖсѝўк'Ѭѧ'гюѡдаxsЗЕѩбН'йѨѯЖАѬущqмзsѤОбСЫр'Гѩ+!ьНо%ѩѣpѪІмvииѭЗВѧѡуфО/;|&kHo!ѠцГЛ'дтѪ йѡѨѪѯѢ ѩчиѧѯѠѫѮй%ГйиѣvЗъЬСY'ЖЕй!бѧтеѭВѪѯѮ ДвчДѡЕwѦъбѡдхsѫѠTТЪъчѤЗьгжМю%ѫѭБѬѢдѨежДѡѮЛѩпфГэ'ѫѪѪзФѓдйѣ{'медаѯѣѥЕwэДй&ЗѡЕѯЛннqйлѬЕѮиўСч)qх'соѨуоИБѠЕѢ ѦефѨЕѭѪБслѬйаѣАѭл?СдсѩѬмпиПасѤsБЗМвѦвфЗЛywѬ!шГп'ѮѣАъџСнйqѨй!пѭуйxsѪѧѭ ѪплѮѨЖѫx!кБйрѫѫѥш1?ѨйqКхп+ѡпъЖП}ЕѧкѮ'вѣЖѥѬѬ/9~q9o&kѦЯЩшйqЖйпщѢефЖѫpѥВоѢ'чvѦОВѪелѭ-'ДДѫхє?жаѬѧхэ'млѢѮѮwѠдѣцъvДѥЖЕцнГъеѣДЙTТЯUцѣѢчфоѫииѬЕГwѯлѮ'лѣѯЙѠЛ/9~q9o&kѠСХюзѥwйлеѢчнѯpѨЗоѢйнѠѡѨѯѡ!фѪдгАѣЗZ?ЍUцѪѢгтхЖирtѠѫѧѥаГ'жѫѪѨЖѬсцПуцМvБьШЧввАѭпд+ѡсиѪѡЛ{wкѨхиЖПѠwѫснѣдмѫvѥцѝСезqѭ'реѨдеѩѫОwЕрѦкчВѪЕѫѤулБб'ѫѪѠщЧ?двѠИ+!гкеѮѫѥzѪиѧфвКtДѩѪахѡзвѮѮКTСЮUйЗѢклоплЖГѥѦѬяѣлиѯtѩѩНмлАупvЖт?ХхнѩѢ'оеѤутѤББИy<yw8

Технические предпосылки

Конец семидесятых девятнадцатого века. (Никто не знал, что «эфира нет».) Johns Hopkins University, Балтимор, Мэриленд, США. Эдвин Герберт Холл пишет диссертацию, его интересует, зависит ли сопротивление катушки, по которой течет ток, от наличия рядом с ней постоянного магнита. Забавно звучит, правда, гг инженеры? Если не вспоминать, что сопротивление бывает не только активное, но и комплексное. А если вспомнить, то над этим стоит подумать. Тангенс угла потерь и всё такое.

Сейчас датчик Холла используется если не везде, то очень близко к этому. Современный автомобиль — это несколько десятков таких юнитов. Я немножко расскажу о том, как это работает, ладно?

Между контактами батарейки есть электрическое поле.

А атомы металлов (проводников), соединяясь в проволочку, отдают в общий доступ слабо связанные с ядром электроны. Эти бессмысленно толкаются где-то неподалеку от своего первоначального хозяина. Броуновское движение, ага. С каким-то распределением случайных скоростей.

Если теперь концы проводника соединить с контактами батарейки, то электрическое поле нырнёт в проводник, распространяясь по нему со скоростью примерно 2/3 от скорости света в свободном эфире. В результате свободные электроны практически одновременно начинают разгоняться по направлению от одного конца проволочки к другому, в зависимости от того, у которого конца плюс батарейки, а у которого минус. Ток принято считать текущим от плюса к минусу, тогда как электроны ускоряются от минуса к плюсу. Так бывает. Компас поворачивается к северному магнитному полюсу Земли тем концом, который принято называть северным. Но одноименные полюса магнитов отталкиваются. Это не парадокс, это лингвистика.

Если сейчас по бокам проволочки прижать концы вольтметра, он ничего не покажет, вбок, что влево, что вправо электроны мечутся по-прежнему, по-броуновски. Если же теперь сверху (то есть перпендикулярно как направлению тока-проводника, так и линии между боковыми контактами) поднести магнит, но не просто поднести, а так, чтобы магнитное поле было перпендикулярно обоим вышеозначенным, то между боковыми контактами появится напряжение, именно напряжение Холла.

NB: Отношение напряжения Холла к току в проводочке, зависит от материала называется «холловское сопротивление».

Давайте заметим вот что. Внешнее электрическое поле прикладывается к (полу)проводящему материалу и вызывает в нем направленное движение электронов. Внешнее магнитное поле не является конструктивной частью юнита. Оно либо есть, либо нет, юнит реагирует на его появление (исчезновение).

Электродинамика объясняет всё это направлением большого пальца то ли левой, то ли правой руки, но это не точно.

Кстати, Холл был прав,

в сильных магнитных полях магнитосопротивление проявляется достаточно хорошо

Сопротивление, которое оказывает материал току — это прямые потери на эффект. Сам ток Холла можно считать не потерей, но приобретением. Ввиду малости этих токов, никто КПД юнита не считает, за исключением, быть может, ионных двигателей:

*

Инфы по ионным двигателям в интернетах не то, чтобы много, поэтому рассмотрим другой пример, юнит, который называется магнетрон, и который работает в каждой вашей кухне микроволновкой.

Процесс там начинается с термоэлектронной эмиссии. Свободные электроны массово выскакивают из родного проводника под влиянием температуры. Это происходит и в самых обычных лампочках накаливания, только в них это никак не используется. Зато используется в радиолампах, в которых, в отличие от лампы накаливания, внутри колбы есть еще, кроме нити накаливания, различные сетки с электродами, на которые подают электрическое напряжение и/или с них снимают электрический ток.

Магнетрон — она из таких ламп.

Нагретый катод поставляет электроны, которые под действием электрического поля начинают движение к аноду. Но!

Сверху и снизу там расположены сильные магниты, которые закручивают электроны на орбите вокруг катода. Пролетая мимо отверстий объемных резонаторов, которые устроены в аноде, электроны некоторым образом способствуют возбуждению в резонаторах электро-магнитного поля высокой частоты, которое отводится и разогревает вашу еду.

Прямые потери здесь — это анодный ток (не все электроны остаются на круговых орбитах) и собственно разогрев катода, как обыкновенной лампочки. Поле СВЧ (нагревающее еду) считается полезной нагрузкой. КПД микроволновки считают большим, а собственно магнетрона — еще больше, 80–85%.

*

Совсем недавно, уже после получения своего результата, я узнал о работе Вячеслава Горчилина (сайт gorchilin-тчк-com):

Необычные свойства у катушки индуктивности можно получить, если собрать её не совсем классическим образом, сделав из неё катушку-конденсатор (КТК). Такой необычный элемент, кроме нестандартной схемотехники, покажет совсем неожиданные результаты своей работы, например, подключение нагрузки к нему почти не скажется на мощности потребления схемы. Эти данные мы сравним с классикой и сделаем выводы о целесообразности применения КТК. О том, как получить такие эффекты, как сделать такую конструкцию катушки, какие результаты можно при этом получить, и будет рассказано в этой заметке.

Если вы поинтересуетесь как художник у художника, конструкция похожа, особенно фольга и один контакт к ней. Но все же обмотка из фольги осталась обмоткой (а не обкладкой конденсатора), и, самое главное, нет магнитов. И даже без магнитов, моя конструкция больше похожа на конденсатор-катушку, то есть конденсатор, одну из обкладок которого выполнили в виде катушки, а не наоборот по-горчилински — катушка-конденсатор, где катушка выполнена фольгой подобно обкладке. Отсутствие же магнитов — принципиально для физики устройства. У Горчилина емкостная связь между катушками используется для передачи (электро-магнитной) энергии из одной катушки в другую во взаимодействии с индуктивной связью. То есть это устройство — изначально трансформатор, трансформатором оно и осталось. У меня конструктивная емкость используется для создания электрического поля, пронизывающего витки катушки, которой стала одна из обкладок конденсатора. У меня обкладка из фольги может быть короткозамкнута, т. е. образовать сплошной цилиндр, попробуйте замкнуть накоротко катушку у Горчилина.

То есть, да, похоже. Но чисто внешне, одной деталью, фольга с одним выводом. Но устройство очень интересное, согласитесь. Будит фантазию.

*

Вернёмся немножко к тому месту в начале главы, где мы соединяли проводочек с контактами батарейки. Дело в том, что все начинается еще до соединения. Электростатическая индукция, если вы понимаете, что я хочу сказать. Электроны в проводочке начинают движение еще до того, как будет произведен непосредственный контакт.

При внесении проводочка в электрическое поле свободные электроны в проводочке перераспределяются таким образом, чтобы результирующее электрическое поле внутри проводочка было равно нулю. При этом силовые линии внешнего поля на (вблизи) поверхности проводочка перпендикулярны этой поверхности.

В неизменном внешнем поле электроны проводочка, перегруппировавшись, остаются неподвижны (если забыть о броуновском хаосе). Картина резко меняется при контакте. Электроны проводочка, скопившиеся на стороне плюса батарейки, переходят на контакт батарейки, а с минусового контакта батарейки в проводочек поступают новые электроны им на смену. Поле внутри проводочка уже не равно нулю.

Добавьте в эту картинку еще закон Ражикова — о том, что поле внутри проводочка сильнее меняется со стороны замыкания цепи — и вы сделаете первый шаг на пути понимания, как автор дошел до этого вот всего.

Когда в трансформаторе Ражикова изменяется внешнее электрическое поле, приложенное с одной стороны к выводу обкладки и с другой стороны к одному из выводов обкладки-катушки, от центра к периферии или наоборот, начиная с внутренних витков или наоборот, начинается движение электронов, всегда — поперек витков обкладки-катушки, потому что так направлено электрическое поле. Это движение происходит в поле постоянных магнитов, расположенных на концах обкладок, сила Лоренца заставляет электроны изменять свою скорость так, чтобы она была направлена вдоль витков. Возникает электрический ток, осциллограмму которого вы и видели на обложке данной повести.

Потом можно будет придумать много разных интересных экспериментов. Но сейчас нас интересует, какая мощность импульса на входе, чтобы на выходе получилось то, что получилось.

*

Что же дальше? Это ведь ещё не конец? Мы даже ещё не начинали. Помните? Нам надо оценить входную потребляемую мощность, которая необходима для для получения того отклика трансформатора, который получается на его выходе.

Телега походу всё

Не отправляет фотки. Поэтому как-нибудь здесь.

А нет, по настольному варианту долго, но отправила. Но все равно, уже - здесь.

Холостой ход ne555. Видимый на полочках дребезг - это импульсный источник питания, зарядка. Но не по цепям питания, по воздуху. Бороться с этим можно, но пока не мешает двигаться - пусть.

NE555 составляет до 200 мА (как втекающий, так и вытекающий). Это позволяет напрямую управлять светодиодами, реле и маломощными двигателями без внешнего усилителя. При питании 5–15 В выходной каскад обеспечивает высокую нагрузочную способность, однако для управления нагрузками с током более 200 мА необходим транзисторный ключ.

Без ключа, пока опять же.

Подадим это прямо на вход устройства. Какого устройства? Нашего нового персонажа, встречайте:

Теперь к выходу нашего драйвера подключаем вход ГГ.

Трудно сказать что-то определённое, на глаз прямоугольнички слегка поплыли, но это может просто качество снимка. Работаем дальше, перекинем осциллограф (он у меня пока один) на выход ГГ.

На следующих двух эпюрах хорошо видны наш (выходной, полезный) сигнал и паразитная гребёнка, с которой надо что-то делать.

В целом всё хорошо. Главная цель, чтоб вы понимали, это сравнить изменение сигнала на входе с подключённым трансформатором и без него (то есть разницу между этими двумя включениями) - с одной стороны, а с другой - полезный сигнал на выходе. То есть, соотношение между затраченной мощностью и полученной на выходе.

Так что, перерывчик на подумать. Во-первых, как избавиться от паразитной наводки. Результат увидеть она не мешает, но портит общее впечатление. Во-вторых, аккуратно исполнить сравнение двух мощностей.

Пока, пока.

*

Интересно отметить, верхний и нижний выбросы полезного сигнала очевидно разные. Но это уже вкусные тонкости на потом.

Наводки, я так сейчас думаю, попадают к нам через витую пару сантиметров двадцати от драйвера до входа устройства. Вход устройства у нас собой представляет фактически обрыв цепи, то есть конденсатор очень маленькой ёмкости. Наводки любят такие места.

Кроме того, что сделаем провода короче и спрячем в экран, повесим шунт. От NE555 выходной ток нам обещают до 0.2 Ампера. Ограничим аппетиты 0.1 А. При 12 Вольт на входе устройства шунт получается 120 Ом. Мощность на нём будет 1.2 Вт. Ищем нужный резистор!

*

Не грузится видео и с проводного интернета. Печально, но для проекта телега умерла.

*

Нашлась такая парочка, с боевым опытом, один горел - не сгорел. Параллельно дают 165 Ом.

*

От наводок удается избавиться ценой падения сигнала. Немного, но неприятно. Соединение корпуса коробки с минусом питания. Понятно, почему падает паразит. Не ясна физика падения сигнала. Идём дальше, будем помнить. Для финальной демонстрации купим батареек.

Жаль, на АТ нельзя видео залить. Придётся ВК-видео осваивать.

*

Питание:

Соединить фольгу с минусом, наводки прячутся.

Вот они есть:

А вот все равно есть... Да что ж такое-то. Классический эффект присутствия, они на меня реагируют.

Сверхединица, предварительно

Итак. Начнем с фотки.

За кадром осталась пятивольтовая зарядка. Она слабенькая и даёт маленькие помехи, с которыми справился мой фильтр. Черный кабель по-над клавиатурой как раз идёт от неё в фильтр, смонтированный в консервной банке. Там на входе электролит с керамикой, в середине параллельно две обмотки старого трансформатора, и на выходе снова электролит с керамикой.

Питание подано на генератор в П-образной деревяшке. Это самая обычная биполярная ne555.

Следом то, что можно назвать осциллографом, если не обращать внимания на характеристики. На его входе здесь выход ne555.

На холостом ходу наш "ключ" дает 4,5 Вольта условно приличных импульсов

Крайняя слева банка - это наш признанный ИИ литературный герой технофэнтези. Он здесь не подключен, просто главный герой, представляет сам себя. Интерес представляет то, что смонтировано на его "лицевой панели".

Там два резистора номиналом 330 Ом параллельно образуют нагрузку для ne555 измеренным значением 162,6 Ом. И еще один маленький - 11,9 Ом - включен между входом ГГ и (условно) землёй.

Подаём импульсы от ne555 через указанную резистивную обвязку на вход устройства, туда же ткнём осциллограф.

Под нагрузкой ne555 по словам осциллографа чуть увеличил частоту и заметно поубавил вольтаж. Форму держит хорошо, хоть и заметны стали выбросы в конце фронтов. Высота импульса 3,6 Вольта, говорит осциллограф, а нагрузку мы знаем. Получилось 22 мА - ток и 80 мВт - мощность, это во время положительной полочки импульса, разумеется.

Как вы, может быть, заметили, в данном расчете не принималось во внимание входное сопротивление устройства. Мы уже знаем, что там фактически обрыв цепи, конденсатор довольно-таки малой ёмкости (а ведь я даже не удосужился ее померить, хоть бы попытался), активное сопротивление которого находится за пределами шкалы имеющихся тестеров.

Но! вот тут мы подходим к сути. Как ни крути, а какая-то потребляемая на входе устройства мощность должна быть. Так должно быть, это закон природы и внутренне ожидание, основанное на всём предыдущем опыте.

Вопрос в том, как её измерить. Активное сопротивление у нас вне игры, остается только какая-то индуктивность, поскольку ёмкостью мы уже настолько пренебрегли, что да не пытались её измерить.

В общем, решено было поставить последовательно со входом устройства какое-нибудь небольшое сопротивление, и посмотреть, что на нём получится. Предполагалась возможность потери эффекта, то есть на выходе устройства не получить ничего, поэтому сопротивление должно быть маленьким. 12 Ом показалось хорошим компромиссом для начала.

И вот, визуально на нём нет ничего:

Внизу экрана какие-то цифры осциллограф все-таки выдал, и если ничего больше не получим, придётся ими заняться. Но давайте так. 300 мВ цена клеточки, в неё пять делений, это 60 мВ.

Пять пикселей, это 12 мВ. То есть, ток менее 1 мА, мощность менее 12 микроВатт.

Наш игрушечный прибор сообщил о 24-х миллиВольтах. Веры ему нет никакой, потому что на карманные деньги я могу позволить себе игрушку, но не измерительный прибор. но пусть будет И ток в два раза больше, и мощность - в четыре. 48 микроватт, это верхняя граница (для текущего значения сопротивления, на котором меряем).

Теперь переключаем игрушку на выход устройства.

Пик 420 миллиВольт, внутри у нас 40,7 кОм. Ток 10.32 микроАмпера, мощность 4.38 микроВатта.

Да, победу объявлять таки рано. Но!

Во-первых, у нас есть еще куда снижать сопротивление нагузки. Видите андершут (undershoot, обратный выброс)? Довольно большой. Есть еще реактивная мощность в пороховницах! Подозреваю, что нагрузку можно увеличивать до 846 Ом - активное сопротивление катушки.

Во-вторых, есть подозрение, что в цифрах осциллограф тупо дал два пикселя, туда и сюда. Надо просто (теперь уже) не бояться увеличивать измерительные Омы на входе, снижая верхнюю границу потребления.

А потом... Ух ты, что начнется потом, когда на вход подадим гармонический сигнал, да еще в резонансе!

Д - двигаем дальше

Вчера было первое и единственное включение в работающем варианте. Сначала мы просто убедились с помощью тумблера, что наше устройство выдаёт ту реакцию, которую мы от него ждали.

Потом мы занялись получением импульсов, пригодных для исследования и продолжили борьбу с наводками. И вот, вчера это заработало, и ровненькая линия на резисторе делителя застала меня врасплох, я поспешил посмотреть выход устройства, а там - импульс, к которому я уже успел привыкнуть.

Выход оказался в порядке, точнее - он был. И тут я не выдержал, побежал в телегу, поделиться:

Поторопился, но коллеги были сдержаны, и это хорошо. Никогда Штирлиц не был так близок к сверхединице.

Навестив, и убедившись, что за ночь ничего не случилось, продолжим.

*

Включаем.

Выход ne555

Делитель. Ноль. До сих пор не верится. Ноль. Хотя, что такое 12 Ом? Не с моей игрушкой.

Заметим однако, сегодня она пишет 12 миллиВольт, не 24.

И выход устройства. Подвержен помехам (внешним наводкам). Ожидаемо, не много, не мешает. Пичек стал чуть ниже?

Ну, что же. Практически ничего не изменилось. Работаем.

*

Конечно, начнем с увеличения сопротивления в делителе. По малу увеличивать может быть долго. Сразу мегаОмы - поспешно, радикально. Поставим столько, сколько стоит в нагрузке на выходе, хоть и там тоже будем менять.

32к4 представляется разумным компромиссом.

Как-то так. Кто может сделать лучше, пусть сделает. Включаем? Решительный момент. Снова не известно, что получится.

*

NE555 в деле.

Делитель. Почало́ся.

В мегаОмы нам не уйти. Ладно. Что на выходе?

(Сообразил вдруг. По напряжению и делителю считаем ток, потом напряжение на входе устройства, разность между на выходе ne555 и на делителе) умножаем на этот ток, так получаем входную мощность. Вчера из-за нуля не то считал.)

Из хорошего: отличный фронт.

А на выходе что-то маленькое, не понятное, но довольно аккуратное. Придется как-то разбираться, что случилось.

Для начала подключим осциллограф не к делителю, а на вход устройства. Упс. Такого разъема не предусмотрено... Кто ж знал-то. А нет, вру. Предусмотрительный я. Полярность только соблюсти бы.

Вот такая бадья у нас на входных контактах устройства. Фронты завалены, и это единственное, что было ожидаемо и понятно. При этом на делителе фронт прямая палка. Вот что значит фаза!

Всё, на сегодня передача окончена, друзья. Надо уложить картинку.

Размышления над содеянным

Лево-верх входной сигнал, право верх на делителе, право низ на устройстве, лево низ на выходе

В общем, все как и должно быть. Вход устройства и делитель образуют CR-цепочку. Можно попробовать даже вычислить входную ёмкость устройства. Возможно, она окажется частото-зависима, то есть ярко-выражено частотозависима. Выброс на выходе уменьшился, как и должно быть из общих соображений, но при этом звон вырос, - как так? И полупериод добавился. и относительно амплитуды первоскачка. Получается, первый бросок упал, что можно как-то связать с заваливанием фронта на входе, но при этом реактивная запасенная энергия возросла!!!

С полярностью, то ли концы перепутал, то ли что

Короче, завтра в делитель ставим реостат и смотрим, как это всё меняется. Хорошо бы попробовать измерить входную ёмкость.

*

Если припомните конструкцию трансформатора, то он сначала упакован в два слоя жести от консервных банок, а потом еще в одну, квадратную. Так вот, коэффициент передачи входного сигнала в выходной зависит (возрастает) от того, как расположены металлические предметы вокруг квадратной банки, если их соединить с одним из выводов трансформатора. Что с этим делать, я пока не знаю.

Сигнал на выходе получается примерно такой:

А от ползунка реостата, конечно, тоже зависит. Не линейно. Или это просто эфир такой сегодня

Сверхчувствительность и стабильный, но удивительный результат

Здравствуйте, дорогие друзья, братья и сёстры.

Я отмечал уже, что наш дважды экранированный трансформатор охотно собирает в себя всё, что происходит вокруг электромагнитного. Исследовать эту чувствительность можно только в лаборатории, сделать из неё одну большую клетку Фарадея, и залезать туда вместе со всеми приборами да устройствами.

В домашних условиях надо от них как-то избавлять полезный сигнал, то есть то, для чего мы собрали генератор на ne555. И это потихоньку получается, но вот я считаю что нужно отметить обязательно.

Знаете ли вы, что такое "вилка Авраменко"? Если нет, погуглите, это должно быть интересно, раз уж вы читаете даже мой бортовой журнал. Суть там в передаче сигнала (энергии) по одному проводу, причем "распределенная емкостная связь" с матушкой-землёй там явно не при делах.

Так вот, если я собираю свой стенд так, что сигнал от генератора к устройству, а потом и от устройства к осциллографу, идет по одному проводу, то на экране осциллографа выходной сигнал увеличивается примерно в два раз.

И это пока всё о сверхчувствительности, и не надо нам этого.

Теперь о стабильном, не в том смысле, что как всегда (как наводки), но в том, что это стабильно воспроизводится по желанию экспериментатора.

Где-то ранее я рисовал уже схему... Ладно, быстрее нарисовать.

Мы добились, чтобы генератор у нас работает стабильно, без наводок, дает вполне приличный для наших целей прямоугольник. Устройство у нас по конструкции со стороны входа представляет собой конденсатор, и его ёмкость мы, наконец-то, измерим прямо сейчас.

Пять сотых наноФарады показывает наша игрушка, когда один конец у неё болтается в воздухе (10, если оставить болтаться другой конец).

И двадцать шесть сотых наноФарад, когда этот конец соединен со входом устройства. (0.29 при длительном замере. Если поменять концы местами, 0.28)

Итого, если верить этому "прибору" входное сопротивление устройства является конденсатором ёмкостью 0.21 (ноль двадцать одна) наноФарада. Похоже на правду, если вспомнить, что конструктивно этот конденсатор является фольгой, охватывающей медную катушку дросселя

Не кажется ли вам, что подобная конструкция просто обязана иметь частотно-зависимую ёмкость?

В самом деле, при постоянном потенциале (на постоянном токе) все электроны собираются (или разбегаются) во внешнем слое витков, наиболее близком обкладке из фольги. Но когда мы подаем ступеньку (импульс), электрическое поле приводит в движение электроны по всей длине провода обмотки. Очевидно, переменные потенциалы различной частоты будут действовать различно на витки в разных слоях, там и расстояние до фольги разное, и длина провода одного витка разное. Но это я уже забегаю вперед.

Итак, это 0.21 наноФарада, ёмкость не большая по меркам "обычной" радиоэлектроники, для наших рабочих частот - совсем никакая.

Для сравнения, у конденсатора номиналом 100 нФ наш измеритель показал 98,5 нФ.

Вы ещё помните нашу цель? Нам надо определить коэффициент передачи мощности нашего трансформатора со входа на выход. На выходе особых проблем не видно. А вот определить, какую мощность он потребляет по своему ёмкостному входу - это проблема.

Проблема в том, что по своему назначению использования конденсатор - реактивный элемент, это значит, что он не потребляет энергии. Сколько в него закачали, столько он и вернет обратно.

Разумеется, ничто не идеально, и в любом конденсаторе есть потери, и эти потери как-то считаются, и как-то измеряются. Но это - отнюдь не простая задача, и нам в домашних условиях сделать так, как это с трудом делают в научных и производственных лабораториях, не удастся.

А надо. Точнее - очень хочется.

С этой целью мы попробовали делитель (см. схему). К выходу генератора параллельно его нагрузке 162,2 Ом мы включаем наше устройство последовательно с некоторым сопротивлением. На делителе 10 Ом наша игрушка не показала ничего, какие-то пички в два-три пикселя стали появляться только на 23-х Омах.

Когда мы попробовали поставить 32,4 килоОма (см. главу "Д - двигаем дальше"), то на входе устройства мы получили просто великолепную картинку. Но на выходе сигнал хотя и сохранился, но уже в таком состоянии, что было не понятно, что вообще с ним можно сделать, как просчитать.

Поэтому сейчас мы приготовили цепочку из низкоомных резисторов, и попробуем с ними поймать приемлемые картинки как на входе, так и на выходе трансформатора.

Пока мы перебирали последовательно 33 Ома, 33+85 = 118 Ом, 118+49 = 167 Ом, пички росли, но не так чтобы с этим можно было начинать что-то делать. Хотя почему нет? Это уже не верхняя граница, даже не пиксели.

Но вот, доходим до крайнего элемента, он в коллекции светло-салатовый с красной и синей полоской.

Этот нежно-зелёный оказался не резистором, а вполне таким себе дросселем. Понятно,что у него есть и активное сопротивление тоже, и несколько десятков Ом для этих ребят - нормально.

По колечкам судя (желтое, фиолетовое, красное, серебряное), индуктивность у него 4,7 миллиГенри +- 10%

С нашими входными 0.20-тью нанами получился последовательный колебательный контур, частоту которого наша чебурашка определила как 130 килоГерц. И это не паразитное колебание, оно возникает каждый раз, сколько ни включай.

А что в это время на той стороне? А там тоже очень живенько.

Что открывает нам бусидо к конструкции самозапитывающегося трансформатора Ражикова.

武 (бу — воин), 士 (си — мастерство/рыцарь) и 道 (до — путь/метод). Слово означает кодекс чести, моральные нормы и жизненную философию, требующую самосовершенствования, верности и бесстрашия.

Но сейчас вернёмся к передаче мощности на ступеньке. Произведем оценку (да, грубую, предварительную и так далее) для тех пичков, что вышли у нас на 167-ми Омах. На той стороне при этом делителе вот что:

Посчитаем? Пик на выходе чуть поболе, нагрузка та же, просто положим 4,4 микроВатта.

На входе? Ну, пусть будет где-то сто - сто пятьдесят миллиВольт, просаженных на делителе в пике же..

Нет, братья и сёстры, голова что-то уже совсем никакая. Давайте и делитель сделаем побольше, и еще раз подумаем, что тут надо делить умножать, что из чего отнимать.

Все на сегодня, всем Божиего благословения.

Как нам оценить потери, вариант с добротностью

Идея такая.

Входная ёмкость устройства вкупе с каким-нибудь дросселем (или не дросселем, не суть) образуют последовательный колебательный контур, в разрыв которого ne555 подает свои ступеньки.

Контур возбуждается на ступеньке и начинает терять приобретенную реактивную мощность. Добротность контура определяется потерями и влёгкую считается по количеству затухающих колебаний.

Па-бааммм!

Делаем контур! Отключаем нагрузку на выходе устройства.

Возбуждаем! Считаем волны.

Подключаем нагрузку на выходе.

Возбуждаем, считаем волны.

Всё гениальное просто.