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8 【动态】我参加全国青创赛的那些事 2016年8月13日,我有幸随云南代表团到上海参加全国青少科技创新大赛 我在青创赛的那些事

全国青少年创新大赛云南代表队
 
 
我非常荣幸我和我的组员能入围全国赛并代表云南省参赛。  
  我们的项目:

(点击图片可查看原图)
 
  我们有幸与李源潮副主席交流,并得到李副主席的握手鼓励
 
   
   
   
  点击 这里 跳转到详细内容页可查看更多细节内容哦~  
2016-8-16
12 【经验】我通过3D打印自制均压环的经验 分享一个我自制均压环的经验供大家参考。 一个3D打印自制均压环的经验
(达到一个目的的方法和途径有很多,这里只是分享一个我自己的经验供大家参考,仅代表我的观点。若有疏漏或错误,敬请您批评指正。
以下内容为本狗原创,保留权利,未经同意谢绝转载,分享请注明出处。感谢您的理解和支持!)
玩过特斯拉线圈和串联谐振变压器的朋友应该都曾尝试过自制顶端均压环吧?现成的均压环可能和自己做的次级并不搭配,或者不好买(本狗所在的城市直接买不到…要是在某宝上买,快递到偏远的云南,运费比东西还贵,而且估计会变形)而自制要么太费时间、太累要么太丑或不好用……本狗由于此前参加学校活动,入手了一台玩具级3D打印机(熔丝制造型的,买散件自己组装的)就突发奇想地打算打印一个均压环,然后在塑料上镀铜或包铝箔……
下面是制作过程:(注:本经验只适合做小型均压环,适用于小功率TC)



1.制作三维模型。这种均压环结构非常简单,几个基本体组合一下就行了。
建模
效果


2.打印。为了节约时间和成本,这里是用低品质设置打印的,PLA,15%的填充,支撑是15%的线形。
打印中


接下来分两支:①是电镀方案,最后因为换电源的时候误操作把极性接反了,就废了……(一开始用的是12V开关电源,我嫌速率太慢就换48V的开关电源,结果换电源时没注意极性,接反了,过了十多分钟才发现,本来已经附着在表面的铜又溶回去了,同时还带走了石墨……斑斑驳驳不忍直视);②是包铝箔方案(那种全铝的铝箔,氧化层也很薄,贴两层,用在我70W的单管自激上用效果还不错,50W时在表面拉弧几秒也没问题)

①:
①1.打磨(可选抛光)和上石墨。(温馨提示:这一步最好在通风透气处操作,戴口罩最好是防毒面罩。)把打印瑕疵和没拆干净支撑磨平,喷一点抛光剂(不喷也可以,喷了可以使石墨粘得更牢固。某宝上有专用抛光剂,也可以用丙酮。)把石墨粉撒上去,用力涂抹,在手里搓个几圈,差不多均匀了就可以了。

涂石墨


①2.配置溶液。本狗为了省事、省成本,直接把硫酸铜倒水槽里,其他都不管了……建议大家看看《电镀常用标准溶液的配制》。(温馨提示:操作这一步之前最好洗洗手……下图中液面上漂的那层石墨就是爪上掉的……塑料上石墨很薄,粘得比较紧,轻轻浸入溶液没那么容易掉石墨。液面表面漂着石墨容易造成部分电解发生在表面而造成浪费。)
①3.接电极并通电。正极用和镀层相同的金属(土豪也可以用铂,用铂可以无需补充电极,加溶质就行了),负极随意(强度够、不溶解、导电好就行)。(建议还是老老实实地检查接线,用12V的电源,不要像本狗一样作死……)速率慢一些会相对稳定一些,确保溶液饱和可以避免大量析氢而影响镀层品质,适当搅拌有利于镀层均匀。
开始电镀
铜逐渐析出并覆盖住表面


(到这里,然后……狗是色盲,红线绿线分不清,把电极接反了……就没有然后了)
(如果还有然后的话……)
①4.在铜镀层上镀锡。由于铜容易氧化,需要加保护。待铜镀层厚度适宜后捞出,用水缓慢冲洗(洗去溶液和其他附着的杂质),用化学镀锡法(某宝上有卖)镀最方便省事且效果也比较好。(也可以重复上面的步骤镀其他金属)


②:
②1.打磨和上胶。(类似上述3①的操作,也可喷抛光剂待表面变粘之后直接贴铝箔)把铝箔裁剪成合适的形状往上贴…这就是简单繁琐的操作了……
贴好铝箔


②2.压平褶皱。用棉棒用力在表面滑动,使铝箔贴合更紧密,把褶皱和凹凸压平,使表面更光滑
贴铝箔的效果


3.接线并固定。把铜丝穿过预留的孔后绕个圈,再用一根铜丝穿过前一根铜丝绕出的圈,上锡焊接,尽可能使导线与均压环上的金属紧密贴合。另一侧用胶固定。
4.接好线,上电测试。若不好使,检查问题并优化解决。
测试效果

5.拍照并分享。上述内容为本狗原创,如果您觉得这个经验不错,请分享给别人并注明出处。

感谢您的关注与支持!

 


补充:这个模型12cmX12cmX4cm尺寸,总材料成本(不计人工费和机器损耗)大约15元左右。

打印模型效果
模型效果
不同设置下打印的模型

 

2016-5-26
15 【日志】我参加青少年科技创新大赛的那些事 自从高二参加了青创赛以来我就没有过学生样,虽然花费了很多却没拿到好成绩但是很值得 项目日志

[日志]我参加青少年科技创新大赛的那些事

以下为本项目可公开的相关情况介绍、行程记录、活动记录和具体技术细节。(注:本文中所有无特殊说明的设计均为本狗原创,保留权利,谢绝转载,分享请注明出处。感谢您的支持和理解。所有评论和议论均等内容只代表我的个人观点,仅供参考,欢迎交流和探讨。)
序言和感想:

滴水渐积成沧海,一件件看起来不值一提的小事却在悄悄改变着人生的轨迹,认真做好一件小事也许就获得一次与众不同的机遇。

作为本项目的第一作者,就因为认真做了一次学校“研究性学习”的作业,就入了“青少年科技创新大赛”这个巨坑,虽然花费了不少时间、精力和财力;虽然最终结果不是很理想,但我觉得值得——收获了自己想要的,就是值得的。回想起参赛以来的点点滴滴,最大价值并不是比赛的奖项,而是参赛过程本身——一件件看起来没什么意义的小事构成了青春宝贵的记忆、不可替代的成长经验……同时,我的项目是一个系统的工程,涉及到数字电路、模拟电路、C程序设计、三维建模、手工制作、机械操作、影音后期、传媒宣传等方面,为了完成项目,自学得到的点点滴滴的技能也在逐渐汇入我们知识的海洋。


项目背景:

在我初三的时候,大概是2015年初,我价值3000元的自行车在校内被盗,被盗前停放在了单车棚并且交过保管费、上了锁(密码锁)。从那时我就开始想如何有效防盗,我最初的设想是计划开发一套综合性的防盗系统——一个可扩充的平台,可以按需要增减硬件、软件,自由个性的开源平台:这个平台是一个安装在自行车座位下的钢筒中的一套主机,用户可根据需要购买配件、外设并按需要增减;主机可以连接手机,手机的软件中提供用户交流和第三方软件下载。而外设和拓展模块间的接口就像电脑的USB那样即插即用,并且通过磁力接口连接,仅需把模组放在卡槽中即可。

高一时学校有一门叫做“研究性学习”的课程要求班上每个同学必须以小组形式开一个课题并制作一个介绍课题的小视频,
研究性学习课堂
我当时的课题介绍小视频:

那时我还正想着自行车防盗的设计,于是就借着课程的机会随便拉了几个名义上的组员比较认真地做了一下。没想到我那时的“论文”居然获得年级上评比的一等奖,还被老师们给报名了青少年科技创新大赛。(虽然现在回看当时的设计细节和表达觉得那时的自己还太年轻,但是我现在仍坚持我那时的设计思路)


正式入坑:

之前上课的时我是随便找了几个“组员”,老师也看出来了,就帮着推荐了两位同学,一个是和我同班的杨靖溪还有一个学妹郑媛元。
省赛前培训和试答辩省赛前的合影
(图为我们去参加“省赛赛前培训”的合影)于是,我们就被“建议”去听了赛前培训,试答辩之后专家们就说“这个毕竟是比赛”、“不能做平台”、“必须是具体的”什么的……于是在专家们的“建议”下我们开始修改课题思路,恰好那段时间我正在研究特斯拉线圈,就把课题思路设定成了和“主动防盗”防盗(说白了就是通过让车身带电来急退偷盗者)相关的。
我当时正在研究的特斯拉线圈
我们修改思路后的设计工程量很大,于是,我就开始了各种要么不去学校上课要么上课写论文、画设计图的学屌生涯……
上课画的论文配图上课画的设计图我的论文封面和字数统计省赛的时候我自己做的展板
(当年上课画的设计图、论文配图,虽然我根本就不确定这些设计能用……展板也是要自制)
想想当年上课的时候偷偷地画设计图、一周赶出一万字的论文还要做展板,我当时也是蛮拼的…郑媛元也帮着提出了一些修改意见。虽然省赛举办的那个地方有些偏远,展品是拆散了到那组装的很麻烦,我还忘记带插线板还是郑媛元帮忙去买的。不过总体来说我对省赛的氛围和环境还是很满意的,成绩也挺好,拿了最高的两项奖项——云南省科协主席奖和一等奖。
省赛闭幕式留影我们获得了云南省科协主席奖并在新闻上播出
点击这里查看昆明三中的相关新闻
点击这里查看云南科协网的相关新闻

省赛拿到最高的两项奖励,还入围了全国赛,我变得更加的“执迷”……然而,那时已经高三了,杨靖溪因为学业压力退出了,老师又推荐了明德中学的郑岚旭……大家都在专心备考,只有我还在“不务正业”地不断地完善设计、继续制作论文中写了但是还没有做的模型,为此,我还入手了一台玩具级3D打印机。
为了参赛买的玩具级3D打印机散件
还建了几个三维模型(虽然后来基本都没用到)
锁设三维模型钥匙三维模型均压花三维模型
连着几个月就是制作、调试、写论文 、做展板和宣传单并交给郑岚旭去广告公司印刷
串联谐振变压器驱动器正在打印的锁自行车模型反复修改的论文
我自己做的全国赛的展板
我自己设计制作的全国赛宣传单


也许是因为太过执迷太过注重细节,也许是我的工程量真的很大,转眼终评就要开始了,而我的作品还没有完成……现在回想起来,我自己都佩服我那时自己的心理素质,直接就带着元件、工具和仪器就去了……我当时打算…到…那…再…继…续…做……然后……我就去做网站了……然而…我们是坐飞机从昆明去的上海,到了飞机场才知道好多东西都不能带(那段时间适逢G20峰会),连工具和电源都不能带,最后还是郑岚旭的妈妈帮忙解决的问题。
带着零件到那继…续…做…
一路上给组员讲解着相关的技术原理、“串通”着到时候一些问题的回答说辞就到了上海,这次全国青少年科技创新大赛是在华东师范大学举办的。
大赛展厅——华东师范大学体育馆
到那里之后到答辩那天还有一天半的时间,我一到宿舍就开始赶紧继…续…做……
在宿舍“当电工”
 然后我才知道开幕式等活动必须参加,也就是说剩下的时间也就只有一个上午……我当时还是挺方的……不过开幕式还是挺精彩的
第31届青创赛开幕式

不知不觉就要开始答辩了,而我的展品仍然没有做好……只好硬着头皮把东西全都搬进展馆…继…续…做……
给组员讲解
如果要我回答“你参加这次竞赛有没有让你终生难忘的事?”我一定会回答“我的展品直到第一位评委看完后才做好”……事实上第一位评委来的时候我还一点准备都没有,那时我的心率肯定超200…第一位评委走后等待第二位评委来的那几分钟我才终于把论文中描述的基本功能实现,才算是基本完成…但第二位评委看的时候程序还没调试好,他也没有看到我能展示的所有功能…到第三位评委来的时候才把程序调试好…也许这也是我们这次成绩不理想的一个原因……不过,5个评委有4个都问了“会不会把人电死啊”这样的问题……还有两个评委说了“人民内部的问题你们这么解决不合适”、“任何创新都不能伤害到别人”这样的评论……这类问题和评论我感觉有些无法理解,不过我也就这么认了吧…毕竟在我们的防盗系统中,生理威慑子系统是基于串联谐振变压器产生强电磁场和等离子体来灼烧偷盗者的,在安全性和人权方面可能存在一些争议,甚至涉及到了一些政治问题。
生无可恋

点击这里查看全国青少年科技创新大赛官方的获奖名单公示

点击这里查看云南省青少年科技中心的官方新闻

点击这里查看参加此次竞赛的其他项目(官方在线展厅)

不过,正如我在序言中所说,我认为参加此次竞赛本身的意义远大于拿到奖项。至少我获得了很多其他专业技能、结识了不少朋友、提高了我的组织协调能力等,同时,我也对很多事有了新的见解。我认为这些远比在学校学到的那些以应试为主的技能有价值、有意义得多。

此外,参加这次竞赛,我也有幸和李源潮副主席握了手并得到了李副主席的鼓励。
李副主席参观我们的展位
李源潮副主席参观我们的展位
以及接受了CYCC的采访
CYCC的采访CYCC采访我们


感谢大家的关注与支持,如果下次还有机会,我有自信我能做得更好,感谢您的继续关注和支持。

非常感谢所有给予过我们帮助的朋友,特别鸣谢杨靖溪、郑媛元和郑岚旭,还有康实老师和朱杰老师。

点击这里查看我的项目详情页

2016-9-27
17 一个小型音乐特斯拉线圈 MyTC_LV3.7自激式音乐SSTC效果演示 我的小TC 公开:是; 教程:有;相关文件的链接:正在制作,敬请期待

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特斯拉线圈(简称"TC")是串联谐振变压器的一种,常见的TC分为SGTC(火花间隙特斯拉线圈)和SSTC(固态特斯拉线圈)这两大类中又可分出许多小类,如DRSSTC、PLLSSTC等(度娘的“特斯拉线圈”词条很详细,这里就不赘述了。)这里展示的几个特斯拉线圈是属于SSTC的“单管自激”,本文只是展示和简介,具体的经验和教程正在制作中,敬请期待。

首先展示一个我到2015年12月28日为止自己设计制作的(当然也参考借鉴了别人的经验和设计)最成功的一个音乐特斯拉线圈。(电路图和设计说明将在心得中发布,敬请关注)它的电路其实就是用MOSFET的“单管自激”加了电压调制。
效果视频(流低画质畅版):

(您也可以 跳转到我在优酷上发的视频观看高清版)

特斯拉线圈实际上就是靠谐振升压,初级线圈只要产生一个接近电抗器(所谓的次级)自谐振频率的振荡耦合到电抗器就可以升压了。原理很简单,但事实上新手做起来还是很吃力的,我也是做失败了3次才成功的,主要原因还是不懂原理、缺乏技巧、不知道去哪找资料。如果能有一篇面向新手的教程,上手就会非常轻松了,可以避免很多不必要的弯路和无意义的尝试。而我现在就正打算出一系列这样的教程,边操作边讲解加上易错点分析、结合效果讲原理。总之我的想法就是让没基础的朋友做出自己的“玩具”;让有基础的朋友一次做成、更深入地理解。

这是我做出来的第……

——点击这里查看全文——

2015-12-28
18 【我的小程序】“定时任务” 2015年8月我第一次接触应用程序设计的时候做的练手小程序。 我的小TC 公开源文件:是; 教程:有;相关文件:VB编写的工程; 相关教程:正在制作,敬请期待

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这是我第一次接触VB时的上手尝试,但后来一直没有时间继续学习,所以直到现在仍然很……请多多指教

下载此“计划任务”EXE应用程序

下载此程序的VB工程文件

2015-8-21
19 【我的摄影】大观楼荷花 2013年7月23日摄于昆明大观楼公园 大观楼荷花 公开:否;

本文内容均为本狗原创,保留权利。


2013年7月23日在大观楼公园拍的,那时候我还不懂构图技巧。不过,这是我到目前为止最得意的一张照片,要是当时再调整一下取景范围就更好了
我到目前为止最得意的一张照片

那天的其他几张照片:


如果您想要这些图片的原始文件或您也爱好摄影,欢迎与我交流
原始文件

2013-7-23
20 用maya做的均压环三维模型 设计给特斯拉线圈的均压环/放电顶端 模型做得不是很正规,但是可以导出stl文件来3D打印,这个模型就是之前分享的"3D打印均压环的心得"用的模型。


如果您需要这个模型,欢迎与我联系~
2016-9-29
21 【我的作文】《成长》 我2015年9月22日的随笔家庭作业 我的学校作文 类型:作文/随笔; 公开:是;

本文内容为本狗原创,保留权利。内容仅代表我当时的观点,仅供参考,欢迎交流讨论。

注:这是2015年9月22日的课堂随笔作业


成长

我喜欢用社交软件记录生活,而我又把它们的访问权限设置得极高,几乎都是给我自己看的,只因为我喜欢看“那年今日”——看看那年的自己、那年身边的人在想些什么、做些什么,我想通过回顾曾经的记录来尽可能修正自己被成长蹂躏后扭曲、适当地补充被成长抽走的童真。因为,对于我,成长是残酷的但也是必要的——它在伤害我的同时又给予了我适应环境的能力。

我已忘记我是什么时候第一次被别人问“你的梦想是什么”了,大概是5、6岁的时候吧?大多数人都是那个时候被问这类问题;我也记不得当时的自己是如何回答这个深奥的问题,大概也就是简单、随口的“科学家”吧?大多数人应该都是类似的回答——简明又“坚定”。5、6岁的孩子,意识还深深浸在童话中,思维单纯而又过分阳光。然而随着成长,他们逐渐发现:生活,不是童话!现在,我身边的长辈,无论是老师还是家长的朋友们,绝大多数都在回忆当年的梦想中无奈地惋惜……因为,生活不是童话。在成长中,他们过分的阳光逐渐被现实的阴霾层层笼罩,开始变得暗淡,再变得过分的黑暗,最后看明白的一切又变得释然。也许对于他们:成长,就是从童话中走出,再回到想象的童话中去的过程。

我已住院在病床上躺了一周,医生叫我多出去走走,我艰难地在搀扶下走向拥挤的电梯。我的病在别人眼中并不算重,自然不会有人为我让路,拥挤的电梯缓缓地关上门,一层一停地渐渐远去。我想,即使我病很重也不会有人离开电梯来让我——他们都有自己的事,只管挤开人群按了自己需要的楼层按钮后悠闲地等待电梯如同抽泣的孩子一样一步一摇地爬到他们设定的楼层……我无奈地走向楼梯,立刻被烟味熏昏——一群人发着呆坐在楼梯上,在“禁止吸烟”的警告牌下吞云吐雾,无所事事。仿佛得癌症的是他们一样,或也许也快了……不时,一个闪着微弱火星的烟蒂在空中划出一个并不优雅的弧线落在垃圾桶不远处,像一个希望坠地一样,短暂的明亮后逐渐暗淡……这些人,曾也是孩子,充满梦想、充满阳光、充满友爱的孩子!然而现在,他们的梦想呢?成长,让他们意识到每个人都首先是保障自己的利益、人与人之间的猜疑与利用。成长虽然使他们适应了社会的生活,使他们能生活下去甚至生活得还不错,但同时也带走了最美好的一切……

事物都有两面性,有得必有失,成长本身也不例外。我只希望寻找一个平衡点,使将来的自己还是自己……

2015-9-22
22 【我的作文】窗中窥心 这是2015年12月25日的学校周末家庭作业 我的学校作文 类型:作文/随笔; 公开:是;

本文内容为本狗原创,保留权利。内容仅代表我当时的观点,仅供参考,欢迎交流讨论。

注:这是2015年12月25日的学校周末家庭作业


23.阅读下面的材料,根据自己的感悟和联想,写一篇不少于800字的文章。(60分)

窗子就是一个画框,从窗子望出去,就可以看见一幅画面。有人看到的是雅,有人看到的是俗,有人看到的是闹,有人看到的是静……
要求: 选准角度,自定立意; 自拟题目; 除诗歌外,文体不限; 文体特征鲜明。


窗中窥心

给相机装上不同的滤镜,同一个风景便有了不同的艺术效果。转头向窗外望去,我看见了已经存在了数千万年并还将存在亿万年的画面——阳光透过云缝轻抚大地,小鸟衔着树枝开心地编织着它的新家和自己未来、路上行人如蚂蚁般为生存而忙碌,时常尔虞我诈、广场上的老人在震天的音乐中起舞、远山上的树林在静静地吸收着阳光和二氧化碳并放出我们赖以为生的氧气……太阳在漆黑又寒冷的宇宙中默默把自己的光和热洒向我们的世界——万千事物有了轮廓,阳光普照下的万千风景:雅、俗、闹、静——这一切,眼睛看到这一切都只不过是光影的演绎。

窗,就像一个画框,里面是一副世界的巨画。

我常站在这画框前,仰望里面的星空图。星空就像点缀了无数夜明珠的黑曜石,而一切繁闹的人间烟火就都放到了画框外,我便能不受干扰地观察我的目标——一颗星星,像一个圣洁的灵魂——也许它几百万年前就已经毁灭了,但它千百年前发出的光,至今仍在穹顶闪耀,指引着方向……我似乎不是在观察一颗星,而是一颗心……

透过窗,我似乎真的看到了我的心,一颗心的成长。

小时候,趴在窗前,看着窗外台子上匆匆路过的蚂蚁、看着对面墙下的一朵小花默默地花开花谢。认为这个小院就是整个宇宙——一切优雅而和谐;随着年龄的增长,生活的压力、学业的压力都在增长。匆匆路过窗,只是径直去书桌埋头苦读,只有当外面吵闹影响我刷题时才不耐烦地起身匆匆地关窗、拉窗帘,不愿分一丝精力去理会外窗外的情景。学识广了,心却小了——觉得世界俗气又喧闹;直到躺在病床上,透过紧闭的窗看向星空——它虽然紧闭,但仅仅只是阻挡了人间繁闹的噪声和污浊的空气,我的思维仍然与星光一同闪耀,思考生命的意义,心飞向了星空……

从那时期,我发现,窗就是一个带滤镜的画框,它滤过的就是心中的世界。心境越广,画框就越大、心境越深,画框中的画就越深邃;视界越大,越能发现自己的意义和价值。

再次看向窗外,一切自然有道——那是生命降低了熵值,那不再仅是光影的演绎,那是心中的世界。我发现,我看到得更多了,我的信念更加坚定了!

2015-12-25
23 【我的作文】《我的11月》 这是2015年11月27日的学校周末家庭作业 我的学校作文 类型:作文/随笔; 公开:是;

本文内容为本狗原创,保留权利。内容仅代表我当时的观点,仅供参考,欢迎交流讨论。

注:这是2015年11月27日的学校周末家庭作业


我的11月

当手机电量只剩10%的时候,很多人就会开始紧张、急切地到处找电源;当今年只剩10%时,我们在做什么?时光荏苒,不知不觉中又是一个11月——2015年仅剩10%了,人生已经走过了20%……

11月,2015年的最后20%时,我重返校园,见到久违的同学,我感慨万千——“士别三日,即更刮目相待”,而同学们三个月的变化,只怕刮破眼皮眼球掉出来……听着老师们讲着天书,看着同学们讨论者让我“不明觉厉”的话题,我不禁梦回几年前……我的回忆一直回到了童年,那时的梦想、那时活力、那时激情,现在已然逝去20%;回忆起5年前那次不幸,“参观鬼门关”的经历仍然使我不寒而栗,从那以后我就开始思考生命的意义。这当然是超出我的思维能力——困扰古今中外哲学大师近千年的问题岂能轻易想出?我开始迷茫……之后几年里,相关的后遗症常常折磨着我,去医院也是家常便饭。极度的疼痛中我更加迷茫但似乎又无比清醒,只有那时才会彻底静下心来回忆曾经、想象未来,逐渐我开始有了自己的目标。而今年的遭遇,我更加坚定了我的信仰,我也更加意识到生命的宝贵、时光的无情……

为了接下来更高效稳定的运行,适当地暂停进程花些电量去整理内存,在我看来十分值得。

我喜欢回顾过去、回忆曾经的点点滴滴,因为每一天都将成为过去、成为回忆、成为历史。而我想做的就是:铭记历史,珍惜今天,展望未来。我喜欢通过发帖子来记录生活,而这些帖子的权限几乎全都是给我自己看的,只是因为我喜欢看“那年今日”——看看那年今天的自己、那年今天身边的人在想些什么、做些什么,我想通过回顾曾经的记录来让自己不迷失本心。

虽然我们的电池可充电,但电池充电次数是有限的;虽然今年过完还有明年,但我们的年华是有限的……

最后10%的电量,我会清理内存、减弱花哨而无太多意义的动画效果,从容地用这10%来做最重要、最值得做的工作;所剩不多的年华,我会提高能效,尽可能用最少的电量计算最多的数据,放映出最绚丽的画面!

2015-11-27
24 【日志】我的特斯拉线圈养成记 简要记录了一个“好学生”是如何坠入特斯拉线圈这个巨坑而堕落的 我的小TC 公开:是; 教程:有;相关文件:正在制作,敬请期待

本文所有无特殊说明的内容均为本狗原创,保留权利。若有疏漏或错误,敬请批评指点。


序言:我第一次看到特斯拉线圈的时候大概是在初中的时候,那时候只觉得“哇!好神奇啊!”、“啊!好牛X啊!”什么的,然而并没有想去研究的意思,但是我真正开始研究电子技术却是从研究特斯拉线圈开始的……那时学校开始学电学(高中电学,我就不发表评价了,反正……),我正好看到一个做“杀手励磁器”的小视频,我习惯性地想用课本知识去解释,却发现根本解释不通,这就引发了我极大的兴趣。后来我又看到“作死物理小讲堂”那个杀手励磁的视频,我稍微明白了一些后便开始尝试去做……其实,看似神奇的特斯拉线圈并没有看起来的那么复杂,制作一个自己的特斯拉线圈其实也并没有想象中的难。稍微用心研究一下,明白了原理之后就会发现也就那么回事,同时,它是一个涉及面很广的系统,在研究特斯拉线圈的过程中可以学到模电、数电、通信、控制等很多其他方面的电子技术,用一种有趣且自己乐于接受的方式去学习真正有用的技能,何乐而不为呢?
  就这样,一个“爱学习”、“专注惜时”的“好学生”彻底地“沦为”一个“不做功课”、“不务正业”的“坏学生”……但我不后悔,我认为这样更值得。


特斯拉线圈(简称"TC")是串联谐振变压器的一种,并没有明确的定义(至少我没有找到),按我的理解就是外观和功能(制造“闪电”)和尼古拉特斯拉先生当年做出来的那个线圈类似的设备都叫特斯拉线圈。常见的TC分为SGTC(火花间隙特斯拉线圈,火花变流)和SSTC(固态特斯拉线圈,晶体管变流)两大类,不是SGTC就是SSTC。(其实TC总共有四大类:火花间隙变流、晶体管变流、电子管变流、旋转式变流机变流,但是后面这两种比较罕见,尤其是变流机的,一般的爱好者基本无法接触到。)这两大类中又可分出许多小类,如DRSSTC、PLLSSTC、QCWDRSSTC等(度娘的“特斯拉线圈”词条很详细,这里就不赘述了。)这里展示的几个特斯拉线圈是属于SSTC的“单管自激”。本文只是展示和简介,具体的经验和教程正在连载推出中,敬请关注。

首先展示一个我到2015年12月28日为止自己设计制作的(当然也参考借鉴了别人的经验和设计)最成功的一个音乐特斯拉线圈。(电路图和设计说明将在心得中发布,敬请关注)它的电路其实就是用MOSFET的“单管自激”加了电压调制。
效果视频(低画质流畅版):

(您也可以跳转到我在优酷上发的视频观看高清版)
视频里这个装置的电路原理图如下:
视频中装置的电路图

特斯拉线圈实际上就是靠谐振升压,初级线圈只要产生一个接近电抗器(所谓的次级)自谐振频率的振荡耦合到电抗器就可以升压了。原理很简单,但事实上新手做起来还是很吃力的,我也是做失败了3次才成功的,主要原因还是不懂原理、缺乏技巧、不知道去哪找资料。如果能有一篇面向新手的教程,上手就会非常轻松了,可以避免很多不必要的弯路和无意义的尝试。而我现在就正打算出一系列这样的教程,边操作边讲解并加上易错点分析、结合效果讲原理。总之我的想法就是让没基础的朋友做出自己的“玩具”;让有基础的朋友一次做成、更深入地理解。

这是我做出来的第一个能工作的TC。
我的第一个能工作的TC
电路就是单管自激(度娘上搜“杀手励磁器”就可以找到),看起来很简单,但是在没有经验的情况下一些问题很难考虑得到。就比如我做的第一个TC(不能用):
我做的第一个TC不能用
当时我刚刚入坑,电子技术基础也就停留在初三毕业自学单片机时的那点水平,用51单片机做个流水灯什么的还行,但连场效应管的原理什么的都不懂,更别说考虑什么电感量、谐振频率了,更关键的是那时候我根本不知道串联谐振变压器升压原理与普通励磁变压器不同……(具体讲解和心得请另见我的心得)

这是我的第二个TC,老老实实地按最简单的图做了,然而…它虽然起振了,但是并没有任何直观效果……
我的第二个TC
后来总结了一下,如果起振了但没什么明显效果,要么就是电感量太低频率太高或者反馈不足、要么就是尺寸比例不合适损耗太大。上面这图里的就是电感量太小而且耦合太低。

我知道是线圈的问题之后,我撸了好多管子……试了不同的线径、匝数、直径,总算找到点感觉了,于是,我的第三个TC总算能点灯了。
撸了好多管子
我第一个能点灯的TC
在“杀手励磁器的基础上”稍微加了一点改动之后,可以半米点灯、隔着桌子点灯,而且效果也好了不少。(具体操作和讲解请另见我的教程)
半米点灯
隔着桌子点灯
再加一个合适电容,效果更好了,还能自己喷出一点点电弧
点灯效果
引弧

然而,“杀手励磁器”的三极管如果就用BJT,那么不论怎么并管、怎么改,效果都很难更好。其实,只要功率够大,效果怎么都不会差,(有兴趣的话看看山猫的那些大功率的,电弧随随便便都是2、3米)所以我想换成MOSFET。但是对于新手来说,如果不熟悉MOSFET的使用话,还是要费洪荒之力才能弄好的……(具体操作和介绍请另见我的教程)我当时也是炸了一堆管子才研究明白,如果当时能有一个全解式的资料,我肯定就能一次弄成……
换用MOSFET之后
换用MOSFET之后点灯的效果
换用MOSFET之后,用12V供电都可以一次点亮4个荧光灯,其中两个接近满亮度。36V供电,CW模式下自己喷弧都可以喷到几十毫米长。
喷弧效果

其实串联谐振变压器并没有所谓的“初级”和“次级”,所谓的“次级”其实就是电抗器(一个具有较大寄生电容和较大表面积的电感器)。一般特斯拉线圈的“初级”其实是和电抗器的一小部分耦合形成励磁变压器,而耦合不一定非要用变压器的耦合方式。无论激励源是什么形态的,LCR串联回路只需要给回路一个频率合适的电源就可以实现串联谐振升压。如下图,使用单独的励磁变压器作为高压电源而不使用“初级”,电源是12V6A的开关电源,电路加了2A的自恢复保险丝,拉弧最大长度可达3厘米:
电抗器直接连高压电源
下面这图比较明显,ne555的推挽输出直接连接电抗器,电路供电是12V的电池包,电抗器周围的电压最大值约为6KV:
ne555推电抗器升压点灯

上面的图全都是工作在CW模式,所以“喷出”的等离子体呈短粗的簇状,而QCW模式下,电晕可逐渐沿之前的电离通道加长,所以电弧成刺状,同功率下的电弧更长。下面这图是我后来因为参赛需要,照着网上的“Class E PLLSSTC”抄的驱动板,用这个线圈供电36V在QCW模式下电弧可以达到8厘米(引弧时最长时可达12厘米)。但是我感觉同条件下的能效比单管自激的低得多。(更多细节请另见我的教程)
PLLSSTC射弧效果

然后……就没有然后了……然后我就得去专心备考了……高考之后我想把我之前那几个设计做出来验证一下,做一些能效更高的、更实用的。希望您能继续关注和支持我。

2016-9-29
25 【心得】一个快捷笔算换算常用进制的心得 我自己总结了一个以二进制数为桥梁实现快速简便地笔算换算常见进制的方法 心得-关于换算
(达到一个目的的方法和途径有很多,这里只是分享一个我自己的经验供大家参考,仅代表我的观点。若有疏漏或错误,敬请您批评指正。
以下内容为本狗原创,保留权利,未经同意谢绝转载,分享请注明出处。感谢您的理解和支持!)

做开发经常会用到进制换算,尤其是编程的时候。对于常见的2、8、10、16进制整数的笔算换算(有计算器肯定用计算器算最省事,但有很多时候由于各种各样的原因还是需要笔算),传统的方式是用类似短除法的方法还有按权展开,比较麻烦,相信大家也都有过了解,这里就不赘述了。(没了解过的朋友可以看看百度经验)我参考了一些资料,自己总结了一个以二进制数为桥梁实现快速简便地笔算换算常见进制的方法。(我都能想到,在我之前应该也有不少朋友想到了。不过,可能还是有一些朋友正好没想到的,还是来看看吧。)


先直接开贴看视频吧~


(视频创建日期:2016年10月12日)

这个算法的核心是通过二进制这个桥梁实现任意进制(2的正整数次幂的进制,也包括10进制)之间的快捷笔算换算。所以,我们先来看一下这种方法是如何将任意二进制数(整数)换算成其他进制的。
二进制换十进制
按权展开很费劲,我们直接从右到左标记上2的(n-1)次方。是1的把标记抄下来,0的不用管,之间用+连接。加起来之后便得到了十进制数字。(其实这里原理和按权展开一样,但是下面的其他进制就不一样了~这也是这种方法最方便的一点。)
接下来我们从二进制到十六进制。
二进制换十六进制
和从二进制到十进制有些相似,不同的是,从右到左每4位二进制位一隔断,下面的标记每组一循环。这样,把每组的数值像之前加十进制那样加起来,duǎng~地一下就把这个比较大的二进制数换成了十六进制数,是不是方便得多?八进制也同理,不过是每3位二进制位一隔断。(为什么16进制数是把二进制位四四一组、8进制数是把二进制位三三一组?因为2的4次方是16、2的3次方是8,也可以理解成下面的标记加起来连上0有16个、8个数字。)


接下来我们来两个实例总结一下:

①现有一个任意10进制数如1607(我QQ号后四位),需要换算成8进制数。
十进制换二进制
按此心得的思路,把二进制作为桥梁再把得到的二进制数换算成想要的进制,所以要先换算成二进制数。首先估算一下,十进制1607在1024和2048之间,也就是2的10次方到11次方,由此确定需要11个二进制位来表示。从左到右依次占位(记上1)则十进制1607可表示为1024+512+64+4+2+1,剩下的位数全部是0,于是就得到了二进制数11001000111。接下来再把这个二进制数换算成八进制数,我们从10进制换算到8进制的目标就完成了。
十进制换二进制再换八进制
把二进制位从右到左每三位一组,每组把1对应的标记加起来,就得到了需要的8进制数。

实例①完成。


②现有一任意16进制数如12AB,需要换算成10进制。
十六进制换十进制
众所周知,两个16进制位是一个字节,也就是8个二进制数,所以把16进制数每2位一组,每组又可以拆成高四位一组和低四位一组,也就是每个十六进制位换成4个二进制位。得到二进制数之后再用开篇讲得占位加法加出10进制数就完成了从16进制数换算成10进制数的目标。

实例②完成。


再次感谢您的关注与支持!

2016-10-13
26 【教程】带你从零走进电子技术的大门 汪汪系列视频教程1.1.1——教程简介与序言

  电子技术的重要性以及学习电子技术的必要性什么的套路话这里就不再赘述了。现在很多相关教程和课程都比较死板和生硬,循规蹈矩和套路化的讲解方式让初学者接受起来有些吃力,而本系列教程将创新讲解方式,从实践到理论,用尽可能生动且易于接受的方式讲解尽可能多的知识。无论您是因为工作需要还是兴趣爱好而想学习电子技术,相信本系列教程都能给您带来帮助。
  本教程以特斯拉线圈为为主线,把电学基础、电子制作基础、简单的功放系统、简单的无线通信与控制、简单的化工应用、单片机开发基础、简单的多媒体运用(如影视后期、网站开发)等内容融汇贯通。争取带领没有基础的朋友入门、让有基础的朋友能更深入地理解。
  之所以以特斯拉线圈为切入点和主线,是因为它是一个涉及面很广的综合性很强的系统,在研究特斯拉线圈的过程中可以学到很多其他方面的电子甚至一些非电子的技术,用一种有趣且易于接受的方式去学习真正有用的技能,何乐而不为呢?
  就我来说,最开始做杀手励磁器的时候只是觉得很神奇,想做出来装帅。然而,做好一个后还想要更好的效果,而想要做出更好的效果却找不到现有的自己满意的设计,即使找到了也看不懂,才发现自己不会的太多。就这样,从为了装帅而简单地模仿变为了一种对知识的渴望、一种想要征服电子技术的欲望。
  在制作和自学中认识了电子技术基本元件并了解基本了解了它们的原理和使用
一些元件和器材.jpg
  逐渐能够自己设计一些简单的小电路并动手制作
自制电路板.jpg
  制作中需要一些不太好找的小部件和工具什么的又自己制作三维模型并操作3D打印机打印
3Ddesntr.jpg3D打印.jpg
  处理和加工打印件又用到了一些其他方面的技术
模型电镀铜.jpg
  分(zhuāng)享(bī)时又用到很多多媒体技术,比如摄影技巧、影视后期甚至是网站开发
Photoshop.jpg剪辑视频.jpg
网站开发.jpg
  还有关于数字电路、模拟电路、程序设计、三维建模、手工制作、机械操作、影音后期、传媒宣传等很多方面的知识都是在这一过程中学到的,总之,学你喜欢的或者说用你喜欢的方式来学,才是最好的。本狗认为特斯拉线圈本身就是一个很好的教材,这也是本系列教程以特斯拉线圈为主线的主要原因。

新内容将在"影V课堂"和"柳玉虎的小窝"同步首发。关注我们,更多精彩内容为您而生~

2016-10-29
27 【教程】带你从零走进电子技术的大门 汪汪系列视频教程2.1.1——从制作一个“杀手励磁器”起步 (声明:本系列教程完全由本狗原创,若有疏漏和错误欢迎批评指正。所有非特别说明的内容均为原创,谢绝转载,分享请注明出处,感谢您的支持。)

——这篇是讲义,需要配合教程视频使用——

教程视频:

(如果本地视频加载慢的话,点击这里跳转到我发在优酷上的视频

  在上一讲,我们讲到一个好的特斯拉线圈是一个涉及面很广的综合性很强的系统,这一讲我们就来动手制作一个最简单的特斯拉线圈。我们先制作,然后根据现象分析一下它的工作原理。

  这个电路叫做“杀手励磁器”,是一种最简单的固态特斯拉线圈,先看看制作它需要什么材料:一个高频高增益三极管(如2n2222、s8050、s9013、s9014、tip41c、d882等,这些都是npn极性的,用如s8550、tip42c等这样的pnp虽然也可以,但是本狗试了几种,同条件下,一对对管中pnp的效果都不如npn的);任意一个22K到510K的电阻(推荐用100KΩ的,功率随意);一些线径随意漆包线(推荐0.12的,大约需要50米);一个3到12V的电源,推荐用9V方块电池;为了方便调整,推荐先在面包板上制作;电抗器(所谓的次级)推荐用2mH的(约580圈绕在直径25mm的PVC管上)这里有辅助计算工具(第8个图标),可根据设计或实际情况计算参考,最好先设计和计算再根据计算结果来制作。这里有关于手工制作电抗器的心得

  这么简单的一个电路,看起来似乎都不完整,它真的能工作吗?我们来动手实践一下吧~

  首先,把准备好的器件按电路图安装到面包板上

电路图及标注

材料实物及标注

  面包板的使用说明:一块面包板被中间的凹槽分成相互独立的两个部分,一侧垂直于凹槽的5个孔为相互导通的一行,行与行间不导通,将元件插入一个孔中,这个脚即与这一行剩下的四个孔导通。两侧有两列电源线,一列上的所有孔互相导通。可使用跳线(面包线)连接需要连接的两行,也可使用元件或焊锡丝连接。

面包板外观及标注

  其实它的结构非常简单,看看它内部的结构就能一目了然了。

面包板结构

  所谓次级实际上并不是普通感应变压器的次级,而是电抗器(电感器,叫法不同而已。这里说的电抗器是指具有较大寄生电容的电感器),它只有一小部分与初级耦合形成普通的感应变压器,且耦合的这部分不计入电抗器中,升压主要靠的是谐振压降。

  漆包线表面是一层绝缘的漆皮,若不处理是不导电的。去除漆皮可用刀刮、灼烧等方法,如视频教程中使用酒精灯灼烧。灼烧法比较轻松省力,漆皮烧糊后用力一擦即可容易去掉。(温馨提示:用火需注意安全,若酒精灯不慎失火应立即用湿毛巾扑灭。铜杆导热快,用纸垫着拿避免烫伤。)不过灼烧容易使铜线变黑,这主要是因为铜加热容易氧化(2Cu+O2=(加热)=2CuO),而氧化铜的导电性会比铜差(顺便提一下,氧化铜也可作为半导体使用)。之所以本狗推荐使用酒精灯来灼烧,是因为铜可以催化酒精(酒精的学名是乙醇,通常说的医用酒精是体积分数为75%的乙醇水溶液,因为乙醇能使蛋白质变性而杀死细菌,75%的体积分数杀菌效果较好;用于酒精灯的酒精最好是体积分数95%以上的乙醇水溶液)氧化成乙醛,这个过程中氧化铜是中间产物,在下一步骤又可被乙醇还原成铜,所以烧黑了铜趁热在酒精灯芯上擦一下又可变红。化学反应方程式如下:

2Cu+O2=(加热)=2CuO (铜线被烧黑) CuO+CH3CH2OH=(加热)=CH3CHO+Cu+H2O (由黑变红)

灼烧铜线
  三极管是三个极性的晶体管的统称(除了可控硅属于特殊的二极管)。常见的三极管有BJT、MOSFET、IGBT,他们都是"T"结尾,即"transistor"晶体三极管,只不过通常习惯上三极管是指BJT即"双极结型晶体管"。下文中为了区分清楚,均使用英文简写,BJT就是s8050、s8550这类常见常说普通三极管。

3类常见的三极管  

  BJT是流控流型的器件,也就是可以通过调节基极的电阻来调节基极的电流进而控制流过负载的电流,为了方便理解,可以近似把它理解成可调电阻(其实BJT和IGBT是说压降,MOSFET才是说电阻)。它有两种极性,npn的驱动电流是从电源正经过限流电阻到基极到射极到电源负而pnp的是从电源正到射极到基极经过限流电阻到电源负,两种都是在一定限度之内驱动电流IB越大集电极IC的电流越大,这时工作在放大状态。超过这个限度后集电极电流就不再随基极电流增加而增加了,这时工作在饱和区(即开关状态,注意不要与MOSFET的饱和区混淆。驱动电流也不能过大,过大就有可能损坏三极管)。通常把负载接在集电极上,这样可以同时放大电压和电流(电压放大到电源电压,电流看基极电流和该BJT的放大倍数),如果接射极上就没有了放大电压的效果(施加到负载的电压接近基极限流电阻上的电压),对于纯电阻来说接哪里都没什太大区别,但是有压降的器件接在射极上有时可能会不能工作。若基极是分压的接法而负载接射极上的话就做出了一个最简单的可调压电源。

BJT的基本用法

  杀手励磁器里的BJT便是工作在开关状态,当饱和时,初级上的最大电流就约为这个BJT最大载流量,截止时几乎无电流,一开一关使得初级线圈产生强电磁场并耦合到次级的一小部分,由于反馈来自电抗器,所以这个开关的频率就是次级的自谐振频率。与电阻靠金属中的自由电子导电不同,晶体管的主要原料(多为单质硅,也叫晶元)本来是不导电的,是掺入了杂质后才导电的,这些杂质原子与硅形成的电子和空穴便是载流子。晶体管中有N型半导体(多电子,比如在+4价的硅里掺入+5价的砷)和P型半导体(多空穴,比如在+4价的硅里掺入+3价的硼)(这里的价就是化合价,通常取决于原子最外层电子数)电流只能从P型半导体流向N型半导体(实际上反接也会有微弱的漏流,不过通常可以忽略)。

载流子-空穴载流子-自由电子
(这两张载流子的图片来自百度百科)

  PN结是两种半导体接触的部分,会产生一个内电场(P型和N型的杂质不同所以会产生极性,P型带正电荷而N型带负电荷,内电场方向从P指向N),这样就产生了压降。PN结没有外加电场时,电子会和空穴中和形成耗尽层,耗尽层不导电,当有外加电场时会使其变厚或变薄。

PN结

(这张PN结的图片来自百度百科)

  BJT集电极允许的最大电流量直接影响到功率,于是我们想到换用更大功率的BJT。网上有很多图用的是tip41,但是很多朋友使用tip41c做都不能工作,这个问题的主要原因是tip41需要的驱动电流更大,而小电抗器反馈来的电流难以驱动它。视频中我们就做了一个对照实验,对照组是可以使tip41c电路工作的电抗器而实验组是其他大小的电抗器;自变量是电抗器的大小;因变量是电路的工作与否;因为之前电路已经工作过了所以无关变量是适宜的且没有改动电路其他部分保证了无关变量相同。因为视频的内容量关系,这个实验是不完善的,因为没有设置空白对照组(比如把没有使tip41c电路工作的电抗器安装到s9013的电路上)来排除电抗器本身的问题(电抗器有可能本身是坏的),也没有细化大小梯度。不过,根据经验,换用tip41c后电路不工作最有可能的要原因就是电抗器不合适。

  LED是发光二极管,顾名思义它是单向导电的,正常工作时电流只能从P流向N,这时正偏,只要电源电压大于其压降即可导通(小于其压降时不导通,几乎无电流)。反之,若电源电压方向与内电场方向同向则是反偏,耗尽层增厚,不导通。(直到施加的电压达到PN结的雪崩电压,超过雪崩电压后PN结会被击穿而导通。有的二极管被这样"击穿"后还能恢复,这样的二极管就可作稳压二极管。)要特别注意,LED对电流很敏感,通常指示用LED都要串联限流电阻,而大功率照明用LED要用恒流(限流)电源(也就是常说的LED驱动板)。指示用LED的工作电流控制在5到10mA比较好,虽然小于5mA也可以发光但是看不清,高于10mA则很容易烧毁。指示用LED对于电压则没有特别的要求,哪怕是正接到300V的电压源上,只要有合适的限流电阻就能正常工作,反向耐压本狗没有找到可靠的资料,不过经测试直接反接到30V的电源上也不会坏。(再高就没测试过了。不过最好养成好习惯不要反接,因为有的LED对电压要求又很严格,尤其是有些照明用的LED,反接到几V的电池就会坏。)杀手励磁器里的这个LED就是起指示和箝位作用,当电抗器反馈回来的电位低于供电的负极时,三极管截止,这部分电流要是没有地方去电压就会变得很高甚至有可能击穿三极管(只是这里次级的电流比较小,而三极管又存在结电容和反向漏流,所以即使不使用LED箝位三极管也能承受),接一个LED则可把基极的电压限制在LED的压降(一般约为1.7V),过多的电流走LED;而当电抗器反馈来的电位高于电源负极时,三极管导通,因为电抗器上电流很小而又被三极管箝位。(箝位和限幅是一个意思,就是把峰值限定在一个定值)

  电抗器自身有寄生电容(两个相互绝缘且有电位差的物体之间就会形成寄生电容),所以它的顶端即使什么也没接也并不是开路,而是通过电容和大地、和电源耦合,实际上就是一个电感器和一个电容器串联。而三极管又是被电抗器开关的,所以激励频率刚好等于谐振频率,这就形成了LC串联谐振升压电路。这也是为什么加了顶端之后点灯更亮、电弧更长的一个主要原因(还有就是储存的能量更多功率也就增大了、电压升高而电阻不变电流也就增大了)。【(2016年11月5日更正:这段文字说“形成寄生电容”确实不准确,应更正为分布电容。因为寄生电容是指没有设计却出现的电容,一般只元件及线路固有的性质。感谢兔哥“灬独特ヤ乖乖丶”的指正)】

LC双串联谐振升压软件模拟

(图中有两组LC回路,双谐振升压效果更好。其中5pF的电容在实际中是"开路",是电抗器的寄生电容。)【(2016年11月5日更正:同上一处更正,寄生电容与分布电容在指代范围上是有区别的,说成寄生电容确实不准确,与电抗器串联谐振的是分布电容中的对地等效电容。感谢兔哥“灬独特ヤ乖乖丶”的指正)】

  电容器的基本模型就是平行板电容器,两个相互接近且相互绝缘的导体就可以储存电场能。当给它施加电压时,极板上的电荷受到电源的作用向另一侧移动而使得两边的电荷量不对称,两极板便产生了电位差,电容器便储存上了电场能。电容量与极板正对面面积、相对介电常数呈正比,与极板距离呈反比。(式中π≈3.1415,k≈9.0*10^9N·m^2/C^2。)在开关闭合的瞬间,电容充电,导线上电子定向移动,传导电流无穷大,同时,两个极板间的电场变化速率也无穷大,位移电流无穷大。位移电流不是真正的"电荷流动",而是指变化着的电场。电流周围总是会产生磁场,且变化的磁场又会感应出垂直于该磁场的电场,这样循环下去直到强度小到可以忽略为止。当电源为交流电时,这一过程便会向外发射电磁辐射也就是发射无线电,使得荧光灯管内稀薄的气体(通常是以汞蒸气为主)电离并产生等离子体而发光(紫外线),灯壁上的荧光粉吸收后被激发而发出人类肉眼可见的可见光。

电容与电磁场的发射

  视频中我们看到那个BJT发热很严重,整体效果也不是很给力,三极管发热消耗的能量占总输入能量的比重很大,这主要是因为是BJT属于流控流型器件,要使其持续导通就需要持续的基极电流,也就是说在BJT导通的过程中一直在消耗驱动的电能。

  在下一讲,我们继续讲解如何换用MOSFET并学习相关知识。敬请关注"影V课堂" 和 "玉虎的小窝",更多精彩内容为您而生。


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2016-10-29
28 一个频率和占空比独立可调的矩形波信号源 这个电路是为"电纸琴"设计的,最大的特色就是频率和占空比可自由调节而互不干扰。

那段时间做特斯拉线圈需要方波音乐,制作方波音乐(制作方法将在"汪汪系列教程"中讲解,敬请期待)比较费劲,我就在想自己"弹奏方波音乐"。灵稽一动就想做一个"电纸琴",我当时的想法是利用画在纸上的高阻材料和爪子的皮肤电阻与电路构成RC振荡电路来输出矩形波。
  基于这个想法,我就自己设计了一个用LM393(内部有两个电压比较器)和一些其他元件组成的矩形波信号源,它特点是频率和占空比可在很大范围内自由调整而互不影响。这个设计完全是由本狗自己设计的(毕竟电路比较简单,不排除在我之前就有相同设计的可能),设计细节不太规范,不过还是能用的。实测效果如下视频所示(附电路图):

  这个电路由一个分压电压基准、一个RC振荡电路和一个电压比较构成。RC振荡确定频率,输出类似于锯齿波的信号,由第二个比较器确定占空比,这样频率和占空比就分别可调了~
  由于我这个设计是用皮肤当电阻的,需要把输入阻抗设计得很大,所以这个设计要用在其他场合的话这些参数是不合适的,比如D1ZD2就是用来弥补这些不合适的参数带来的影响的。这个设计本身就是为了特殊需求设计的,仅供参考。

2016-6-21
29 【教程】带你从零走进电子技术的大门 【教程】带你从零走进电子技术的大门——2.1.2玩上更大的“单管自激”学驱动 (声明:本系列教程完全由本狗原创,若有疏漏和错误欢迎批评指正。所有非特别说明的内容均为原创,谢绝转载,分享请注明出处,感谢您的支持。)


——这篇是讲义,需要配合教程视频使用——

教程视频:

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(为了让零基础的新朋友也能看懂,文章中进行了很多解说与阐述,所以篇幅较长,有基础的朋友可以直接跳过小括号里的内容。)

  在上一讲,我们制作了一个效果还可以的"杀手励磁器",并讲解了一些晶体管原理、电磁理论基础等相关的知识。咱们先来简要回顾一下。
  “杀手励磁器”通过电抗器(所谓的次级)自激振荡使得三极管的通断频率近似等于次级的谐振频率而电抗器与分布电容串联谐振得到高压。由于反馈是靠次级的串联谐振,所以基极那个起偏置作用的电阻有时可以省略(开路),又由于反馈的电流较小,主要起指示和箝位作用的LED也可以省略。加了放电顶端之后相当于增大了对地等效电容,可提高功率(然而最大功率也受三极管的限制,所以增大了顶端后放电弧的效果不一定变好。),放电效果和点灯效果会有所增加。如果加了均压能力较好的顶端(不产生电弧)则发射电磁辐射的能力大幅增强,所以点灯效果和点灯距离会大幅增加。电抗器的形状与电路是否能工作几乎无关,只要Q值够大且电路功率够大,就能够出弧,只是细长的发射的能量占比更多,所以在电路功率有限的条件下电弧就会变弱。(电磁辐射不一定就会影响健康,咱们在接下来的课程中还会深入讲解。生活中每个物体都会发射电磁辐射,就连我们的身体还有放射性,所以不必过分担心特斯拉线圈的辐射。)
  虽然"杀手励磁器"这个小玩意也够玩上几天甚至几个星期了,然而,它还是弱爆了——发热大、效果差、提高电源电压就容易坏,想要效果更好的"玩具"还是得继续学习、多动脑多动手才行。"杀手励磁器"用的BJT会持续地把驱动电流拿来发热所以能效较低,那么这一讲我们就来看看MOSFET(下文简称“场管”或“MOS”)的表现如何,咱们边制作边根据现象思考原理。
  还是先来看看电路图,很多朋友可能会觉得这个图很复杂,其实,只要仔细看看就会发现只是图注比较多,元件稍微多一些,然而它仅仅只是把"杀手励磁器"的那个三极管改成了图腾柱加场效应管,画逻辑框图的话也不过就两个主要部分,千万不要认为连线和元件多电路就复杂。驱动部分与功率部分独立供电,驱动需要的功率与工作频率有关且功率较低;功率部分推荐使用36V3A的开关电源,供电电压高功率就容易做大,效果就越好。(图里给的数据都是参考值,不一定非要按这个参数来,应当根据实际情况灵活调整。多动脑、多思考,无脑照抄不可取。)

电路原理图
实物照片
点击这里查看细节和布线标注

需要准备的材料和上一讲基本一致,只是增加了一个电源和一个场效应管。
  和上一讲一样,为了方便调试,建议先在面包板上制作。不过,这个MOSFET的封装是TO-247的(之前用的s8050是TO-92、TIP41是TO-220,同一个元件可能会有不同封装,不同封装的外观和规格会不同),管脚很粗,很难直接插到面包板里,所以咱们先给它的脚上焊上导线(这里使用的是其他元件的管脚,方便操作)。需要注意,MOSFET对电压很敏感,因为其栅极是个耐压较低的小电容,由电容量定义式C=Q/U可知只需要很少的电荷量就可使它两端的电压升得很高(上一讲中提到电容量的决定式),这也是为什么很多单片机等器件很怕静电的一个主要原因。像irfp260这种场效应管,通常栅极到源极的电压超过30V就非常容易造成击穿(虽然这个管子还是很坚强的,一般的虐待也不容易死),而一般的电烙铁头由于感应等原因,常会对地有一个较高的电位差且电流也不算很小,甚至能够使LED发光。如下图所示:示波器地接大地而探头连接工作中的电烙铁,探头和示波器输入阻抗为100MΩ。

烙铁接LED发光
烙铁接示波器

为了避免操作时过高的电压使栅极击穿而损坏,建议在操作时用导线将G和S短接,待焊接等操作结束后再取下。(虽然管子的生命力比理论中的强得多,不过最好还是养成好习惯。还有钽电容等元件也需要特别注意。)
  按照教程视频里的操作搭好电路之后,建议先给驱动部分上电,然后再给功率部分上电。如果上电顺序颠倒会有什么影响呢?咱们在视频里看到无论先给驱动部分上电还是先给功率部分上电都可以工作,其实在这里的先后顺序没什么影响,只是建议大家养成注重先后顺序的习惯(很多设备需要特别注意先后顺序)。这是因为这个电路无论先给哪边上电,只要有一边没上电,场管上就不会有电流。如先给驱动部分上电,由于偏置,图腾柱输出高电平,场效应管进如导通状态,但是没有接功率部分电源所以没有电流;如果先接功率部分电源,场效应管由于下拉电阻(在这里的作用也可以称为泄放)把栅极电位拉低,场管不导通。而一旦初级有电流后电抗器(所谓的次级)就会受激励而开始自由振荡。这个振荡是由电抗器的电感与分布电容串联产生的,所以在同一环境中这个震荡频率是固定的,只与L和C有关,其自由振荡频率f=1/(2π√LC)(L为电感量,单位为H,亨利;C为电容量,单位为F,法拉。亨利和法拉都是很大的单位,咱们的电抗器一般都是mH级的,而对地等效电容通常也就几pF,很不会超过百pF)。这个振荡开始时由于同名端方向的缘故,图腾柱基极的电位被拉低(这也就是偏置电阻不宜太小的缘故,偏置电阻小了之后这个反馈的电流可能就不能把基极电位拉低了),图腾柱的PNP极性的那组导通,把之前由于图腾柱的偏置而导通的场效应管关断,电抗器继续自由振荡,到第二半周时与偏置电阻一起使NPN极性的那组导通给MOS栅极充电而使其导通,于是就这样开始循环,起振后电压越来越高,直到激励电压的Q倍(实际上和初级耦合的那一小部分“次级”也能像普通变压器那样按匝数比感应升压,只是基本可以忽略)。
  Q值又叫品质因数,是电抗存储的电能(电容器把电能变为电场能储存在电场中、电感器把电能变为磁场能储存在磁场中)与消耗的电能(电能流经电阻时转化为内能而耗散)的比值,没有单位(因为都是Ω,或者说单位是“1”),数值上等于电抗除电阻。即Q=x/R
  BJT是流控流型器件,要想让它保持导通就必须一直有驱动电流,即使我们什么都不做,只是为了维持它导通的状态就需要耗费能量。而且由于PN结内电场的缘故,BJT在CE之间总会有压降,通常是0.3V到1V这个范围。也就是说若工作时集电极电流为1A的话,那么深度饱和时发热功率就大概是0.3V*1A=0.3W。(P=UI,此外驱动电流也要发热)

BJT的微观原理示意图

而MOSFET属于压控流型器件,它的栅极相当于一个电容器,只需要一个电流脉冲即可切换它的工作状态。如果没有泄放电阻和其他电路的影响,它可以在驱动信号撤去之后仍保持之前的状态,所以能效会更高一些,尤其是在频率较低时更加明显。而且MOSFET不说压降而是说通态电阻(或者简单理解成两个反向的PN结内电场相互抵消而只存在沟道厚度影响电阻),如irfp260的通态电阻时55mΩ。也就是说若工作时漏极电流为1A,那么完全导通时发热功率就大概是1*1*0.055=0.055W。(P=I2R,而且驱动电流几乎不在管子中发热)对于N沟道增强型的MOSFET来说,GS间电压为0V时DS间的电阻非常大,通常大于20MΩ;GS电压为10V时DS间电阻在mΩ级。其间有一段“饱和区”也就是线性放大区,在这一区域中,电阻的倒数(或说电流)与GS间电压基本呈线性变化,于是就可以调制音频制作功放。然而,在这一区域因为电阻比较大所以能效很低(发热功率近似等于I2R)。这里我们是要做自激振荡器,工作在开关状态能效最高(D到S的电阻在几十mΩ到几十MΩ变化,且近似跳变。但是咱们这讲中的电路开关管开关方式为硬开关,能效还是低,咱们后面还会讲能效更高、寿命更长的软开关方式)。(能效就是有用功占总功的比例,比如25瓦的LED照明灯的照明效果比25瓦的白炽灯好得多。)

MOSFET微观原理示意图

栅极可近似看作是经过电容到地的,这个电容量一般在0.几nF到20nF这个范围,这个电容量还与驱动信号的电压有关(所以数据表上通常只写电荷量)。比如随意拿了一个irfp260,测试在驱动电压为12V时的栅极电容量大约是23nF而在5V左右时不到4nF。这样在就要求在改变它状态时需要一个电流量很大的脉冲才可以使其上升或下降沿短从而提高能效。

电容充电上升沿与驱动阻抗

MOSFET虽然保持状态不需要消耗驱动电流,但是改变它之前开关状态时为了使其上升或下降沿短,需要一个电流很大脉冲,尤其是高频时。这个电流大一些能提高MOSFET的能效,比如3A。虽然电流大,但是大电流持续时间极短(如irfp260栅极电荷量230nC,在12V下用最大电流为1A的驱动器驱动时上升约沿几百纳秒)。很明显,电抗器反馈回来的功率非常小,无法直接推动(驱动)MOSFET,所以,咱们就必须要一个栅极驱动器。(这一讲咱们开始接触驱动器,这里用的是最简单的栅极驱动器——图腾柱电路。咱们这里只是先引出,包括驱动程序在内的其他各种驱动都会在以后的教程中继续逐渐深入)BJT图腾柱使用一组NPN和一组PNP,它们的基极并联作为信号输入,射极也并联共射极输出,这样同时具有上拉和下拉输出能力的结构称为推挽结构。由于栅极相当于一个到地的电容,当图腾柱输入端有电流从基极到射极时则是图腾柱NPN的那组将信号“放大”(开关是一种特殊的放大),电源给栅极这个电容充电,当栅极电位达到一定程度时(阈值电压,如irfp260是2到4V),沟道开始形成,DS间电阻开始大幅下降,此时处于线性放大状态,再达到一定程度时(通常是10V,也有LR7843等5V或其他更低的)就完全导通了;而当图腾柱输入端有电流从射极到基极时则是PNP的那组导通,栅极通过图腾柱对地放电。在这里,图腾柱的驱动电流就来自电抗器,由于电抗器的振荡,信号不断在正和负之间变化并去控制场效应管的开断从而实现自激振荡并串联谐振。当工作在开关状态时,理想情况就是从截止(关断)跳变到导通状态,也就是电阻从无穷大跳变到无穷小。然而现实和理想差异很大,要是驱动器的驱动能力不够的话,上升沿(电位从低到高的过程)就会很长,这样就造成管子剧烈发热且能效低,从导通到完全关断过程的下降沿也同理。(至于阻抗匹配以后的课程会讲到)咱们在视频里也看到了,虽然图腾柱无论用一组还是三组,电路都可以工作,但是一组时效果很差而且管子发热也很严重,毕竟s8050和s8550的驱动能力太弱,在这个电路中并不合适。一般能使用集成电路就尽可能不要使用分立元件,集成电路比自己用分立元件搭的要可靠、稳定得多,这里只是为了学习电路原理才使用的分立元件,建议使用TC4422等栅极驱动器,如果一定要使用分立元件的话推荐用BD139和BD140。(提醒:驱动部分和功率部分必须共地,即两组电源的地需要连接。只有共地的信号才能叠加,咱们后面的课程再深入。) 起振原理示意图
  在上一讲,咱们提到在小的杀手励磁器的初级上并联一个小电容可以增强一些效果,原因是自激时开关管导通的占空比低于50%,初级加续流就增大了电流的占空比(只针对小的三极管和小的线圈,大的不一定是这样),这里在初级上并联的小电容就是起续流作用。电感器有个物理性质就是流经它的电流不能跳变,也就是说假如之前流过它的电流是1A,当开关断开的瞬间,它会“努力”维持之前1A的电流而产生很大的电动势(恒流源也类似这样),这个很高的电动势容易把开关(这里用场效应管作开关)击穿,所以需要一个尖峰吸收保护。而这里的初级也是一个电感器,且匝数越多电感量就越大,电感量越大感抗(所以绕得多可以限制功率,感抗与频率和电感量正相关,即XL=2πfL)就会越大,自感电动势也会越强。当开关管关断的时候它会产生很强的电动势,为了避免开关管被击穿所以需要续流或吸收(只不过这个电路在小功率工作时初级关断时产生的尖峰很弱,不足以损坏开关管,所以可以忽略)。自然现象不能说好坏,这个现象容易产生高压而损坏电路,同时也能运用这个现象来设计有帮助的电路,如升压装置(老式打火器用的感应圈、焦耳小偷、手机充电宝等电源模块的boost变换器等都是靠自感产生较高电压)。设计电路时就需要充分利用这些现象且趋利避害,保护开关管的常用措施就是如下图这样使用R(resistor,电阻器)、C(capacitor,电容器)、D(diode,二极管)来吸收初级关断时产生的尖峰。RCD保护电路的接法有很多,图中这样的接法适用于吸收小的初级线圈产生的尖峰,优点是损耗少、开关管不工作时几乎无漏流,但不适合用在尖峰较强的场合。所以应具体问题具体分析,针对电路特点来设计。

电路局部—RCD保护

两组或两组以上耦合的线圈就会存在同名端,这个同名端就是在同一个时刻电流进出线圈方向一致的一端,常用点或星号来表示同名端。例如上面这个自激的电路,初级与次级的同名端在图上是一上一下,也就是初级的电流从图的上方流向下方则次级就是电流从下方流向上方。判断同名端常用楞次定理和右手定则来判断。
  楞次定理的基本内容就是“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。说简单一些就是感应电流产生的磁场会去“反抗”原磁场的变化。也就是原磁场增强时感应电流的磁场方向相反并也增强;而原磁场减弱时感应电流的磁场方向与原磁场方向相同并“补偿”原磁场。(这和化学中“改变可逆反应的条件,化学平衡就会向减弱这种改变的方向移动。”的勒夏特列原理类似,都是在描述“惯性”)用右手定则判断出原磁场方向之后,根据楞次定理确定感应电流的磁场方向,再根据右手定则即可判定感应电流的方向了。
  像这样的小的特斯拉线圈的“均压环”并不需要用真正的均压环,它作为一个顶端只是增大对地等效电容而增强LC振荡的强度(容抗XC=1/2πfC,电容量和频率越大容抗越小)从而增大电流(功率也就容易做大了)。这样的顶端并不是真的要起均压作用,因为要看的主要是“闪电”的效果,就是故意要它损耗出电晕,所以即使用了真正的电力均压环也仍是要加放电针(除非只想看点灯效果)。若是不加放电针,则损耗小而做所谓的“无功振荡”即可增强其发射电磁辐射的能力,在很远的地方也可以收到它的能量,即隔空点灯。(其实这就是无线电的前身,咱们后面会讲制作一个玩具发射机)如果不计损耗且周围没有物体吸收它发出的电磁波,那么线圈的阻抗会很大,理论上就不会消耗电能;而当有物体吸收它的电磁波并转换成其他形式的能量时,线圈的阻抗就会变小。制作这样的“均压环”的方法很多,最简单的就是把铝箔包在兵乓球上,还有用弹簧绕在铜管上等方法。(方法很多,就看个人偏好了,只要外形基本平滑且导电性好就可以了。比如本狗为了好(bī)看(gé)些(gāo),灵稽一动,就在3D打印打印的均压环模型上电镀铜…)

TC电场分布 等高线模型

上图来自百度图片,“图6-7”来自《Building the modern day TC》是单均压环TC周围某一时刻的电场分布情况示意图。均压环周围电场强度相等,于是就造成了一个“陡崖”,用地理学的内容来类比的话就是在山脊上修了个广场。“陡崖”处电场强度很强,若再增加一个放电针,就会进一步增强电场强度进而产生尖端放电,这样一来能量就会集中到放电针上,就能在放电针处产生壮观的电晕。(脑补一下一个球从悬崖上掉下去和从缓坡上滚下去的区别)

不规则导体电荷与电场分布

(图来自人教版物理3-1)
  电晕(yùn),其实就是强且不均匀的电场使空气电离而产生的类似火焰的等离子体,而电弧是强电场中电极之间的电压超过了气体的击穿压后电极击穿空气产生的气体放电现象(电极和电流流经先前的电弧产生的高温会使更多空气变为等离子体,于是可以“拉弧”,这种由电加热产生的等离子体也能称为电弧),虽然两者都是气体放电,但前者并不是在电极间击穿空气。事实上TC产生的电压远远不能击穿那么长距离的空气,尤其是加了灭弧之后电弧变得更直更长,这其实就是因为TC的“电弧”并不是击穿空气的,而是电晕。比如加了灭弧的小SSTC:加上低频(100Hz左右)低占空比(10%左右)的灭弧后电弧会变得很直很长,因为在这样的QCW(准连续波)模式下,下一个电晕总是在上一个电晕消失之后才产生,这样就形不成簇状电晕而是能量更集中的刺状(下一讲中将制作);

QCW模式的小SSTC QCW模式的小SSTC-优化

再比如QCWDRSSTC:通过BUCK来使工作电压逐渐升高,在电弧还来不及分岔的时间内就将工作电压从几十伏迅速调到几百伏,先产生的电晕就成了“放电针”,从而形成很长很壮观的剑型电弧。但假如他们工作在CW(连续波)模式,电晕也就是不大的一簇,因为他们产生的电压并不足以击穿那么长的空气。

山猫的QCWDRSSTC 山猫的QCWDRSSTC-长

(这两图来自山猫)
  咱们在视频里看到,用MOSFET来作开关管做单管自激虽然能点灯能喷弧还可以上较高电压的电源,而且效果还不错,但是,就这么喷喷弧点点灯也没什么意思。就这样自激实在是没什么交互性,而且簇状电弧也不是很好看,咱们就想如何让它放音乐什么的能有一些有意思的效果、如何让电弧看起来更好看。这就涉及到了调制,咱们下节继续。
(不过很遗憾,由于我个人工作原因,接下来200多天我很难接触互联网了,所以下一讲预计210天后更新。届时,一个全新的自学交流网站恭候您的光临~敬请关注与期待哦~)
  在下一讲,咱们讲解如何进行“灭弧”并学习有关调制的知识。敬请关注"影V课堂" 和 "柳玉虎的小窝",更多精彩内容为您而生。


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2016-11-12
30 【教程】带你从零走进电子技术的大门 2.1.3——做一个用于电源调制的功放 (声明:本系列教程完全由本狗原创,若有疏漏和错误欢迎批评指正。所有非特别说明的内容均为原创,转载或分享请注明出处,感谢您的支持。)
——这篇是讲义,需要配合教程视频使用——

教程视频:

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做一个用于电源调制的功放

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本文配套视频:http://www.yhhtech.com/read-0016.html

什么是功放

电子爱好者们常用功放来特指音响用的功率放大器,其实功放种类非常多,只要能放大信号的功率的电路都可以称为功放,也就是说功放不是只用在音响系统上而是广泛运用于如无线电通信、电力控制、医学检测等方方面面。常见的功放可分为A、B、AB、C、D和E类6大类(也称为甲类、乙类、甲乙类……),它们的工作原理各不相同,其中A类是直接调制电源、B类与射极跟随器相似且常用推挽结构、AB类是A和B类的结合、C和E类利用LC振荡、D类利用锯齿波PWM后低通滤波。关于它们的具体原理和电路分析咱们在后面的课程遇到时会详讲,敬请关注yhhtech.com (百度搜索“玉虎嗨科技”第一条结果就是)。咱们先从最简单的单管甲类功放开始上手。

单管甲类功放的典例就是“基本放大电路”,在各大搜索引擎上一搜就可以搜到。比如在百度百科上的资料

百度百科截图
百度百科上的资料比较详细,但是对于很多朋友来说可能会看一眼就不想看下去了,所以我建议先自己按照自己的理解在有安全保障的前提下尝试制作,有了直观的认识后再来看资料就会容易理解很多。

对于自己看不懂的电路,建议先将其转换成自己能理解的等效模型,例如这个电路

简易音频AM电路
其原理很简单,可以把这个场效应管视作一个用电压控制的可调电阻(上图接法是源极跟随器,这和可调电阻不同的是,源极跟随器输出电压始终近似等于栅源极间的电压,只能放大电流,这样一来就可以使得负载上的电压随着输的电压变化而变化。假如是源极接地而漏极接负载的话才相当于可调电阻,此时输入的电压变化导致流过mos的电流变化,而这样的变化很难控制,所以我们选择源极跟随器)。
电源AM的简化示意图

当信号强时,这个电阻的阻值小,消耗的能量少,负载上的功率大;当信号弱时这个电阻的阻值大,消耗的能量多,负载上的功率小。于是在理想状态下,只要MOSFET处于放大区,那么负载的功率随信号强度变化而变化,这就完成了线性放大(实际上MOSFET的线性度不好所以不适合做功放,不过用于给逆变电路电源调制来放音乐是足够了)。

A类功放的特点

就如上面所讲的,单级A类功放的原理很简单、用到的元件比较少、保真度高;但是A类功放是直接调制电源,把多余的电能转化为内能然后传给散热器而浪费掉,通常能效不会超过25%,此外,若不调试静态工作点则可能会导致其工作效果很不理想,而静态工作点的调试又较为繁琐。由于能效低但保真度高,所以A类功放一般常见于电子管音响功放(又称为胆机)和前级小信号放大。电子管的线性度通常比晶体管高得多,用电子管制作的A类功放音效非常好。

通过A类功放来感受晶体管的放大作用应该会更直观,便于学习。更多关于我对A类功放的介绍请百度搜索“柳玉虎的小窝”,本节咱们就动手制作一个简单的电源调制电路。

动手制作一个A类功放

首先是准备材料,如图,这个电路的元件选型弹性非常大,只要差不多就都可以,比如这里用于分压和泄放的电阻从几KΩ到几十KΩ都行;用于分压的电位器也是从几KΩ到几十KΩ都行;电容可以是电解质电容可以是瓷片电容可以是薄膜电容,容量从0.几uF到几uF都可以;负载只要是个可能可以发出声音且可以在电源电压下工作的器件都可以,比如这里展示了无源蜂鸣器和电动机;因为用手机作为音乐比较方便实用,所以建议使用这种报废音频线,在某宝上几毛钱一根,而且线粗会比较方便操作。

选材说明

然后开始制作。1.先做一条连接音源和电路的线,把线取适当的长度切断,用刀轻轻地在线皮上转一圈之后折一下即可把线皮撸掉。拆开后一般可以看到三根线,不建议通过颜色来判断线的连接,我拆过好几根线而它们的颜色都不一样,建议用万用表测一下它们的连接,如上图,通常从下到上分别是地、左声道和右声道。由于咱们的后级电路是逆变器之类的,所以一般只用得到一个声道(地是公共的,L和R随便选一个),虽然实际上不用的那个声道直接悬空也没什么问题,但是最好按照规范加一个负载,一般是接一个100Ω左右的电阻,这个的选型弹性也是比较大的,比如这里使用的是120Ω的。接下来是把线焊起来,我习惯先给线上一层锡,这样方便后面的操作,这些都是个人习惯了,我的习惯仅供参考。有时候可能会遇上导线本身有开路的情况,建议在使用前先测测,以减少后期排查和处理的麻烦。焊接好之后把多余的部分裁剪掉,再测试一下连通情况,看看是否有接触不良等问题,若没问题就可以用胶固定等方法把线简单地固定一下。2.按照电路图连接电路,这个电路很简单,只需要两个电阻、一个电容(组)、一个大功率晶体管即可,把原件安装在面包板上,面包板的使用方法已经在yhhtech.com/p/read-0012.html上讲解过。我这里没有合适的电容了,只有104(即10的四次方pF,也就是0.1uF)的电容,所以通过并联3个的方式来得到0.3uF,不过其实这里的电容容量稍微大点或小点基本上没什么影响。有的朋友可能不知道电位器怎么接,其实电位器就相当于一个电阻上多一个可调端,它的两端接电源两端而中间为滑片,因为咱们是要把它当可调电阻来使,所以只接滑片和任意一端即可。注意这个隔直的电容,如果是电解质电容的话一定要注意极性,负极接音频线。做好之后对照着电路图认真检查一下,调节电阻比把栅极分压分到4V左右(这是对于一般的功率MOS来说的,不同的管子可能会不一样,需要调试)。3.上电测试与调试,检查好确定没有问题就可以上电测试了,一定要注意极性,最好养成先试触的习惯。播放普通音乐听到声音有些失真,这时候可通过调节电位器来减少失真。这样的电源调制其实可以用在很多场合,比如还可以做个“律动灯”什么的,除了喇叭可以“唱歌”之外,很多东西比如电动机、风扇甚至逆变器都是可以“唱歌”的。说到这里说点题外话,很多人看某人的特斯拉线圈的电弧大就将其称为大神,其实我觉得吧,很多东西只要功率够大想不壮观都难……我这里准备了一个MOSFET模块,电路还是这个很低级很简单的电路,但用它来带电动机“唱歌”就挺爽的(这个模块是500V50A的,这里的供电是用的12V铅酸蓄电池)。

关于A类功放还能干嘛,朋友们就自行发挥吧,它实际上就相当于一个压控电流源,用于调制也好还是用于烧水什么的也罢,只要注意安全、不要无故浪费资源就行。

——本节完——

把这里展示的蜂鸣器、电动机和LED什么的直接整个替换成咱们在yhhtech.com/p/read-0012.html讲过的“杀手励磁器”或者把这个电路的输出作为电源给在yhhtech.com/read-0013.html 讲过的升级版“杀手励磁器”的驱动器的电源即可让电弧“唱歌”了。敬请关注“柳玉虎的小窝”和“影V课堂”,下一节咱们就一起简单地动手制作一下吧。

2017-3-25
31 【置顶通知】小站准备搬家了 你们的狗狗站长准备开始做正规一些的网站了。 你们的狗狗站长在大陆租了一个服务器,并完成了ICP备案和公网安备案,准备开始做一个正规一些的网站,分享自学心得、营造良好的自学交流环境,不断的改进,不变的初心。快来新站看看吧~ 2017-4-28