12V-180kV: en ackumulatorn driv Marx Generator (och introduktion till elektronik) (5 / 7 steg)
Steg 5: Kretsen Schematisk och drift
När du samlat in obligatoriska delar, kan du börja den mycket omständlig processen för att bygga denna Marx generator!
Marx generatorn kan delas in i tre delar.
Den första delen består av strömförsörjningen och den 555 kontrollkretsar. Det tar 12V batteri strömförsörjning och producerar en AC-utgång för om 240V. 555 timer, konfigurerad i astable oscillator läge, genererar en fyrkantsvåg som matas in i basen av hög effekt transistorn. Transistorn växlar strömmen genom den mindre slingrande av transformator, framkalla en ökad spänning över större lindningen.
Den andra delen är en Cockcroft-Walton (CW) spänning multiplikator. Det tar de 240 VAC från det första avsnittet och producerar en DC-utgång för om 8kV. AC input filtreras genom en serie överlappande kondensatorer och dioder. Varje "steg" i CW multiplikatorn kräver två kondensatorer och två dioder. Den tillverkade spänningen av CW multiplikatorn kan beräknas som Vo = Vi (2n), där Vo är den tillverkade spänningen, Vi är inspänningen och n är antalet stadier. På grund av de reaktiva egenskaperna av kondensatorer finns det praktiska begränsningar för antalet skeden i en CW multiplikator. Jag använde 16 etapper i min design och upplevde inga allvarliga prestandaproblem.
Den sista delen är den faktiska Marx Generator kretsen. Det tar 8kV DC-utgång från CW multiplikatorn och producerar hög spänning impulser om 180kV! Marx generator kretsen består av resistorer, kondensatorer och sparkmellanrum ordnade i en stege struktur. Marx generatorn fungerar genom att ha banken av kickspänning kondensatorer först ladda parallellt via motstånd och sedan urladdning i serien genom sparkmellanrum. När första kondensatorn överstiger en kritisk uppdelning spänning, brand första spark klyftan, effektivt ansluta de första och andra kondensatorerna i serie. Deras spänningar kommer att lägga till och utlösa de därpå följande sparkmellanrum till brand, vilket resulterar i en lavin av anslutningar. Spänningen över kondensatorn motsvarande serie idealiskt följer Vo = Vi (n), där Vi är inspänningen och n är antalet steg i generatorn med n = 45 för min design. Om den sammanlagda spänningen i alla kondensatorerna är nog att jonisera sista spark klyftan, en stor gnista kommer att bilda, som anger att ditt batteri drivna Marx Generator fungerar!