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[其他]【小白爱折腾】做了个“等离子扬声器”,放几首歌 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2015-03-15
        嗯,大家好,我是小白。。。好久没有发帖了呢。。说起来也是因为这段时间要准备考试啥的,学习也比较忙,再加上各种懒癌发作。。于是就总是在网上论坛上乱逛,看见好多想要做的东西,但是想来想去却总是懒得动手,就连天天抽风示数乱飞的万用表都拖到现在还没有去更换。。。
       来到这个论坛大概是三年多前吧,可是看了看到现在都没有发几个帖子。。也是一直想发,但是却懒得动手,懒得拍照。。三年多了M还凑不够一套22合一。。。哭/(ㄒoㄒ)/~~也不知道是怎么了,DIY的动力也没有以前那么足了,想学好多东西,想做好多东西,但是总是没有行动。。真是不应该啊。。
       首先呢,在这里感谢一下@liukai163 ,还有他的这篇精华http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1182045 也就是上周,晚上像平时一样没啥兴致地在论坛上瞎逛,刷新一下,突然就在精华区里面看见了这篇帖子,进去看看,是一个改装泰克的老数字示波器的帖子,机器很养眼,做工很精致漂亮,改装的技术也很好,于是像往常一样评分,回复评论,不一会LZ也给了回复,赞了一下机器的做工质量,本来也没什么,也不知道当时是什么心情,可能只是对家里那台渣机器的怨念吧(笑),也就莫名其妙的想起了以前折腾的那一阵的回忆,那时候的那种热情,趴在桌子上调试电路调上几个小时,对着电脑一行行一个一个字的检查单片机代码里面的bug,反复的拆装一个10元的电源只为把它修好,还有制作自己的第一台第二台白菜白光,去电子市场收来报废ATX电源一步步改成一台好用的实验电源。。。。总之就莫名其妙的写了好多东西呢,也是我害的那页楼完全的歪掉了2333 估计LZ和其他的坛友们看见那一大片和帖子没啥关系的文字也是很不明所以吧。。。不过已经足够了呢,我就这么偶然的又想起了,之前多么喜欢电子,现在也要多么努力的去折腾啊。。。
         原谅我的语死早吧。。我大概也完全写不明白了。。总之,再感谢下liukai163坛友和其他的坛友们,感谢下数码之家,想一想,过去的一年,我到底都在做什么啊&(*Q&%(q^&&%^(*^)_w(_(后悔中)完全没干啥有意义的事情啊。。。众人:其实你只是因为看见了好机器太口水才又跑来玩电子的吧!我:这个。。。其实也可以这么说。。吧。。大概。。毕竟喜欢这些东西的本性是改不了了吧。。(被拍飞)
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         废话了一大堆啊,听得明白听不明白的就都跳过吧。。其实说到底就是我的那一点碎碎念而已。。要开始继续折腾了呢,也要努力拿到属于我的22合一。。目标好远啊(望天)
        那么“第一帖”,就来发一个那时候,让我真正喜欢上电路和电子的这玩意吧,所谓的“等离子扬声器”
        估计都是好几年前的事了吧,那时候我还没上初中,记得是拆了个一次性相机吧,不小心被闪光灯电路的电容电了几下之后,开始对这个能把两节干电池的3V升压到几百V的小电路来,在度娘和谷歌(当年谷歌还没被墙掉啊)的搜索结果里面翻找,找来找去,就不知道怎么找到了高压逆变电路,看着12V的电源经过一个小电路和变压器,就神奇的转换为了上万V的高压带着紫色的电光,觉得很是神奇,大概是心里本能的对那种像闪电一样的美丽的紫光的敬畏和向往啥的吧,就一下被这个电路吸引住了——想来,这里其实完全偏离了我原来的目标吧&¥Q&*U&(@&¥
        那时候我还几乎不认识电路,那时候我还没做过真正的电子电路,那时候我用的还是10元一把的地摊烙铁和小卷的垃圾焊锡,但是东拼西凑,我竟然真的做出了那个东西,焊点七扭八歪,能工作大概也是个奇迹了。。但是它真的就冒出了蓝色的电光,我在那里看着,一直到玩具车上拆来的12V镍镉电池组彻底没电
       后来那个文章更新了,在这个电路上加了个音频输入,就是个简单的等离子扬声器——其实听着挺神秘,就算在那个时候,也不是什么复杂的的东西了,不过还是让我很是兴奋,兴冲冲地找来了一个老爸的MP3接上去,听着那蓝色的电弧在那里歌唱.......曲子嘛,当然是记不清了,但是就是那时候起,我真正喜欢上电子,也开始了混论坛——知道数码之家,是在大概半年之后吧?不过一直到了11年底才真正注册
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无聊的回忆录也到此结束。。。呼,终于进入正题了,还没走的坛友继续看下去吧
也是为了纪念我的入门吧,也就又做了个等离子扬声器,时间不一样了,放的曲子不一样了,电路也比那时候复杂了,优化了不少
。。。。。。不过估计还有不少坛友还在纠结这等离子扬声器这个听着特别高大上的名字到底是个什么玩意。。我自己的语死早,就抄一段百科吧。。。
离子扬声器是扬声器的一种却完全区别于普通扬声器,普通扬声器都是通过振膜的震动驱动空气发声,由于每种振膜都有自己的谐振频率这就不可避免的使发出的声音幅频特性变差——音频信号中频率与振膜谐振频率接近的成分最强,而那些频率远离谐振频率的成分将衰减,离得越远衰减的越厉害并最终完全被衰减掉,可见要想改善普通扬声器的发声性能必须解决扬声器的谐振问题。离子扬声器正是为了克服普通扬声器的这一弊病而设计的,它没有振膜通过直接驱动离子化的空气震动发声,所以理论上离子扬声器是扬声器中性能最佳的。
。。。貌似听着还是很不明觉厉是吧。。其实说白了,就是用高压电击穿空气产生电弧,然后通过PWM根据音频信号调制电弧输出的功率,来带动空气迅速热胀冷缩来发出声音,就是这么个玩意
某个大神的介绍:通过音频的调制,使芯片产生频率或者占空比随音乐变化的方波信号,驱动后级的开关管(一般用场效应管)的通断,高压包的初级因此相应地流过有规律变化的电流,在高压包次级线圈中随之感应出高压电弧。电弧加热的空气随音频信号震动而发出声音。
       这种“扬声器”其实也挺简单的,不过因为声音不大,效率低,低音奇渣,还有电压高有一定危险之类的各种原因,没流行起来,但是拿来做DIY玩玩还是挺有意思的,特别是看着那蓝紫色的电弧跳动着发出声音,还是很漂亮的。。那种颜色很特别,应该算是蓝紫色?发着光,特别的漂亮
      这其实不是个教程。。因为我这个核心电路是之前做好的,拿来改了改就用了,也就没有留下制作过程的图,不过还是尽量写一写制作的细节和要注意的事吧。。有喜欢的坛友也可以做一个摆在桌子边上呢(晚上打开,效果很是好)不过我这个。。是没法摆在桌边了,凑合看吧。。。有人喜欢的话以后有空(考完试)我去写一个完整的有关高压电的DIY教程贴吧,从最简单的单管自激高压电源到马克思发生器和DRSSTC特斯拉线圈。。。(好像我又不知不觉的挖下了一个好大的坑啊。。)
      电路有很多种啊,不过主要原理就是用一个芯片产生固定频率和占空比的方波信号,然后用音频信号控制他的占空比,也就是PWM调制,然后用这个调制过的方波信号来驱动后面的功率级,推动一个升压变压器(最简单也常用的就是用现成的彩电行输出变压器也就是高压包,自己绕初级线圈),输出高压拉出稳定的电弧,电弧受音乐信号控制发声,就是这么个结构啦
      最简单的一种,也就是大家都有都用过的万能的NE555芯片,只要一片555搞定






        类似的电路一抓一大把,但是都是大同小异,555的方波解法估计都用过,然后就是在5脚输入音频信号,输出推一个mos管的事了。。功率部分这边后面还会单独说(因为mos管比较麻烦也比较脆弱),前面的部分也没啥好注意的
这里说下,做等离子扬声器的话,频率一般在15K-20K左右都行,一般的高压包磁芯也受不了太高的频率,频率高了没用对mos管压力也更大,开关损耗大了发热也很麻烦,占空比就无所谓了,30-60%啥的都无所谓,自己调节效果比较好的点吧,555的方波接法有50%占空比以上的和50%占空比以下的两种,用哪种其实都问题不大
      不过555说到底不是专业的开关电源芯片,也有一些问题比如说频率和占空比不能单独调节之类的。。。
      于是就有了用TL494(KA7500同理)的电路,这是个很经典也很常用的开关电源主控,拿来改可调电源的ATX基本也就都是这个主控(老的电源几乎都是这个),当然也不是只能用在开关电源上,爱好者们开发出了它的各种功能。。比如拿来推动等离子扬声器


这电路很经典很常用很好用。。。这个电路图我也非常喜欢。。。频率占空比单独可调,总之就这样完全照着这个图做都是没有任何问题的。。。这个图的左半部分也是个494的固定频率占空比方波发生器的一个电路,很多地方都能用得上
PS:无视右下角的某论坛水印。。。这图是我从那边收来的,就不处理了
不过虽然我很喜欢这个图,不过我这次没用这个。。因为我的那个494的板子忘了扔到哪了,于是我就随手换了这个
SG3525,也是个经典的开关电源主控芯片,比起494是先进了一代,有不少新技术,不过用在这个地方其实也只是输出能力更强了一些这么一个优点而已。。。。不过还是挺好用的


这图只看左半就好了。。具体怎么弄,就是把上面那张图的mosG极直接接在那个24Ω后面,右边无视吧(其实这是个半桥的功率部分,感觉低压用半桥没啥必要。。当然这个图也是可以直接用的)
其实好多芯片都能做等离子扬声器,不过比较常用的就是这些,其他的也有人用,要是有自己熟悉的芯片按照上面的原理做就好了,也很简单的
嗯。。。原理部分先到这吧。。。看好多原理也挺烦的2333默默的码了5K多字了(众人:其实大部分都是你的回忆录吧!!我:。。。。。。。(再次被拍飞)),楼下继续吧,看图时间
别插楼啊
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本帖提到的人: @liukai163
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只看该作者 1楼 发表于: 2015-03-15
        继续啦
        上图了~我的这个扬声器。。。。嗯。。我一直很佩服论坛上一些牛人,做的每个制作都工整漂亮的像个艺术品,我的制作就总是乱七八糟的。。。只能自我安慰说是注重功能。。其实就是水平不足而已(吐槽就输了。。)嘛,好久没动烙铁了,技术也退步的厉害。。别吐槽,别吐槽,吐槽就输了
先放一张整体图吧。。好吧这确实看着不像个产品啊。。
左上驱动板,右上是功率部分和它的散热片,左下29寸(好像是)彩电的高压包,右下就是放电部分


高压包,磁芯上面是加绕的初级线圈,10圈


电源,用一台长城的ATX改装的,其实一两年前就改好了。。不过过程没怎么拍照也就没留下来,这电源还是很方便好用的

音源倒是无所谓了,我这里用的是一台256M的老MP3,其实只要是个能放歌的东西就可以了
最好是加个小功放板子再输入,不过我翻了一下。。只有这玩意。。那就算了吧,不用了,倒是也无所谓




这个是我一开始用的散热片,赛扬时代的东西,不过后来因为温度实在是压不住,感觉mos管有点危险。。就换掉了,换成了一个Intel的原装塞铜散热器,开风扇冷却,这下就没有温度问题了,一直很稳定,完全不烫手


“工作台”实在是好乱。。。无视吧。。无视吧。。。

这就是整个的功率部分了,按理说是应该在塞铜的铜芯上面打个孔,然后把功率管拧上去,或者是用导热硅脂粘上去啥的。。。不过我比较懒,也不想去破坏这个散热器,就直接找了根漆包线给绑上用着。。反正发热量也没有那么吓人
功率管的GS极之间是个15V的稳压管,为了防止出现意外击穿掉管子。。G级串联了个电阻,反串一个肖特基,可以加速关断,前面那一对三极管是8050/8550对管,图腾柱驱动,可以保证驱动充足,不过其实这个电压和频率,其实用芯片的输出直接驱动也没啥问题。。。加个驱动放心些




这就是核心的驱动板,上面的那个7812是后来加的,给控制部分供电的,供电加了电容和电感的滤波,就是因为功率部分会产生一些莫名其妙的电源干扰啥的。。。容易把驱动芯片搞坏了(亲身经历。。。呜呜呜)加个滤波就没出过这种问题了
排针是两路的互补方波输出,可以用来驱动半桥和推挽之类的,但是我这里只是用了最简单的单管,也就只用了一组输出
音频通过那个插座输入,只用了单声道


惨不忍睹的背面。。焊工本来就很渣,好久没动于是就更差了。。不要吐槽。。。重点不在这。。


除了用现成的高压包之外,也可以自己绕变压器,这是我用一个ATX电源的磁芯和骨架绕的,效果也还好。。不过自己绕的话绝缘是个挺麻烦的问题,毕竟在高压下大部分的绝缘都和没有一样。。。。。
楼下继续吧
[ 此帖被baiwenlongba在2015-03-15 17:51重新编辑 ]
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只看该作者 2楼 发表于: 2015-03-15
        我来继续。。我这里网络好差啊。。。






       主要的电路发完了,上几张电弧的图片看一下吧。。虽然是白天而且用渣手机拍的,完全拍不出效果,但是还是很漂亮啊。。
       下面就说说一些细节的问题和我遇到的一些麻烦吧。。这玩意看起来很简单,但是因为电压比较高,功率也算大,还是个高频电路,真正做起来还是有不少麻烦的。。。
       首先就是这个电压问题了。。。这个电路的输出电压目测起码也有1万V以上,甚至可能能达到1.5-2W,在这么高的电压下。。都知道的,大部分的绝缘材料都和一根导线没有什么区别了,包括普通的绝缘导线的线皮,绝缘胶带,PCB板和空气。。。能挡住这种电压的也就只有足够厚度的绝缘体或者足够大的距离了。。。而且就算是这么做,要是点缝隙,尖刺突出啥的高压电可能就会顺着这条通路一路击穿过去,打通绝缘材料形成通路,然后高温的电弧就彻底毁掉了绝缘。。。所以怎么让这电弧老实的在支架上无声稳定的燃烧,放出稳定的歌声来,真的是个挺麻烦的问题
      放电的支架是我自己做的焊接支架,底座是一块很大的磁铁。。。最开始我试着用水笔的笔芯来做绝缘,把放点的螺丝塞进笔芯里面,笔芯用鳄鱼夹夹着固定。。。不过高压电很容易的就击穿了笔芯后面露出的一段金属,对着鳄鱼夹子和支架放起了电=-=
      于是只把放电的金属部分做在笔芯头上,后面的塑料部分夹在鳄鱼夹上,留出足够的距离。。这次倒是不击穿放电了,老老实实的在两个间隙之间放电,通上音源,简单调了一调,声音还不错。。不过问题来了。。。电弧的负极温度非常高,没一会就烤热了尖端,烧软了笔管,就这么掉了下来。。。。。。。真是吓了我一跳
      最后只好干脆的放弃了负极的绝缘,直接把发热的负极加载了鳄鱼夹子上,也方便散热,正极通过足够的距离来和负极绝缘。。总算是好好工作了起来。。。不过看着确实是不怎么看靠谱了。。坛友有条件的可以用亚克力做个架子,负极用足够体积的铜块,效果应该会很不错,就像这样。。。(图为淘宝套件)

PS:我的桌面上是塑料板,木头桌子最好垫塑料绝缘
然后就是尖端的问题。。。电弧一般不会老实的稳定在那两个尖端之间燃烧,会经常的跳来跳去,还顺带着发出很刺耳的声音。。。这个就只能通过调节距离和占空比来找到一个稳定的位置,另外感觉上距离比较近,电弧功率大些时会比较稳定




      然后是电路部分的一些问题。。。
      控制电路,也就是555或者494那部分的供电,最好是和功率电路分开供电,单独用一路电源,这样也可以最大限度的避免干扰(两路输出的电源就有用处了),我这里条件限制,只好给功率部分的供电用7812稳压给控制电路和风扇供电了,输出千万记得加滤波。。。要不然击穿了芯片啥的别来找我啊
      功率部分这里用的是最简单的单管直接推,当然也有半桥,推挽和全桥之类的其他结构,不过用在这种简单的制作里面没啥必要。。。要是要做比较大功率的高压电发生器啥的,要用上市电了,就会用到桥类电路,这里就会用到驱动变压器(GDT)和专门的驱动芯片之类的一些更麻烦的东西。。因为和这帖子没啥关系就不提了
     不过只能说这是个效率不算高的电路,硬开关,电流也比较大,而且推动的还是彩电的高压包这种漏感比较大的变压器,开关管的损耗还是挺大的。。。这也没法完全解决,电路结构所限,所以发热是无法避免的。。。供电电压高了,功率大了的话,发热会很厉害。。。这也就是我上面那个看着挺大的铝散热器都撑不住了的原因,只好换了个塞铜的再加上风冷散热,才把温度压下来。。。
     mos管是个比较脆弱的东西,栅极的过压,DS间过压,过电流,都可能击穿掉mos管(功率mos管击穿在电源没保护的情况下是很壮观的,见过就知道了,会华丽丽的裂开,甚至冒黑烟或者喷火啥的2333,所以电源有保护还是很重要的),而且这个电路里面的mos管尤其脆弱,,,最好做一些保护措施
     G极的保护,防止7812挂了啥的G极过压直接烧掉mos,用一个15V或者12V稳压管直接并联在GS就行了,TVS也可以
     DS极之间可以加一个103的耐压比较高的无极性电容来做吸收,或者更有效的方法是用RC或者RCD吸收电路,RC吸收,电阻电容串联然后并联在DS之间,R用20Ω,5W,电容103的就可以
     RCD看这个图,也是并联在DS间


     串联的那个肖特基和那个反向并联的二极管可以不用加
     这样可以比较好的保护我们的mos管。。不过也不能完全的保证安全。。电压不要加的太高(对于200V耐压的250来说,感觉30V以下还是挺安全的)。功率和占空比也不要开的太大。。还是烧了管子的话,那也没办法,换一个吧
     楼不够了啊。。。我也被老妈催急了。。等会再更新吧
[ 此帖被baiwenlongba在2015-03-15 18:23重新编辑 ]
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只看该作者 3楼 发表于: 2015-03-15
我 坐等着看..................
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只看该作者 4楼 发表于: 2015-03-15
然后呢?????坐等
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只看该作者 5楼 发表于: 2015-03-15
優秀文章 坐等下文,,
离线baiwenlongba

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只看该作者 6楼 发表于: 2015-03-15
        接楼上
         关于音源倒是没什么要求,是首歌就行。。不过这玩意对于高音的表现比较好。。低音就是渣。。。我耳朵不行,也不懂音响,别的我也不太懂。。。
        功率电路的另一部分,高压包,高压包没啥要求,随便找个彩电的行包就行了,初级在磁芯上用线绕10圈左右就可以,高压输出正极就是那根特别粗带着高压帽的高压线(其它的聚焦和加速极也带高压,但是电压低,为了安全可以剪掉,也可以用热缩管绝缘好),负极可以查引脚图,但是比较麻烦也不一定有资料,最简单的,通上电,用正极对着下面那一排引脚拉电弧,电弧最长的那个就是负极,印出来,别的脚可以用热熔胶或者环氧封死,防止引脚之间放电打火
      功率管,耐压200V足够了,电流尽量大,内阻尽量小,常用的IRFP250N(我用的这个)和IRFP260N,260参数更好些,为了便宜的话540也可以,不过3205和75F75这种耐压太低不建议用
      其实这个电路可以在初级线圈上并联个0.几UF的MKP无极性电容(比如电磁炉的那个谐振电容),通过调整电路参数可以达到谐振,效率会提高不少,发热变小,功率也变大,但是这样就放不了音乐了。。。


      这是一个自动追频的电路,可以达到谐振,我做过这个电路,电弧是一种很粗的黄色电弧,电流比较大,而且发热也小了很多
      其实如果只是为了高压的话倒是有其他的很简单的电路。。比如经典的ZVS
      关于ZVS这个电路,不用多说吧,功!率!大!,效!率!高!,发!热!小!,很!简!单!,还要多说什么呢,经典的电路,不需要解释


        也发一下我的ZVS吧。。这电路功率很大,效果也很好,而且几乎不发热。。。唯一的缺点就是,它不能放音乐。。




       背面走线很夸张吧。。。这是因为ZVS是个谐振的电路(可以看线圈上是标准的正弦波),LC之间的谐振回路电流非常的大。。线细了的话发热也挺吓人的
       那就这样吧。。发一下没啥关系的东西好了。。陪伴我的工具们


       我的白菜白光。。
      
      渣渣示波器,国产20M,波形乱飞。。但是还是挺有用的。。希望我什么时候能换新机器吧


       自己做的小电磨


        这个玩意是以前做的DR4特斯拉线圈驱动板


         这块就是个全桥的驱动。。。看看什么时候能把这两个用上吧
         这个帖子的主要部分就算是结束了。。。水平有限也没法做什么严谨的理论分析,只能根据经验写一写了,有什么错误欢迎大神指出哈
         最后,无耻的求一下M吧~~
[ 此帖被baiwenlongba在2015-03-15 19:22重新编辑 ]
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