В этой статье я расскажу о том, как сделать очень экономичный качер, но для начала вопрос: сможет ли 1.5 В AAA батарейка заставить одновременно светиться десять 3 В светодиодов? См. фото ниже.
Как видно на фото у меня это получилось осуществить с помощью качера. Вообще качер — это, как объясняет его изобретатель Владимир Ильич Бровин, качатель реактивностей. Похожее изобретение, но с механическим прерывателем и заземлением ещё задолго до В. И. Бровина запатентовал сербский учёный Никола Тесла…
А кроме, собственно, качера я применил в устройстве простой преобразователь напряжения А. Чаплыгина см. схему ниже.
Материалы и инструменты
Кратко рассказав о том, что это за устройство я перейду к его подробному описанию по изготовлению.
Для начала нам понадобятся:
- три транзистора: PNP КТ837К, PNP КТ837К и NPN КТ3117Б1;
- три конденсатора: полярный танталовый 100 мкФ 16 В, неполярный керамический 1 мкФ 50 В, сферический (об этом я расскажу далее);
- один резистор, металлоплёночный 22 кОм 0.25 Вт;
- один белый светодиод диаметром 3 мм;
- десять разноцветных светодиодов диаметром 3 мм;
- ферритовое кольцо К18х8х5 2000НМ1;
- ферритовый стержень 10х65 М400НН (я отпиливал от 10х200 М400НН);
- провода ПЭТВ-2: 0.5 мм, 0.25 мм и 1.25 мм;
- два неодимовых магнита диск 8х2 мм (диаметр 8 мм, толщина 2 мм);
- провода монтажные МГТФ: 0.03 кв. мм, 0.12 кв. мм и 0.2 кв. мм;
- монтажные провода ММП (АМП): синий и красный 0.2 кв. мм;
- два шприца по 20 мл;
- два зажима для бумаг №105 15 мм (5/8″);
- термоусадочная трубка белая SBRS-(2X)G D:15.9/7.95 с клеевым слоем;
- термоусадочная трубка чёрная SBRS-(2X)G D:2.4/1.2 с клеевым слоем;
- деревянный шарик (бусина) диаметром 12 мм;
- алюминиевая фольга;
- скотч;
- малярная лента;
- двусторонний скотч;
- клей эпоксидный ЭДП-2 "Декор";
- суперклей;
- цапонлак;
- банка из-под сгущённого молока.
Также понадобятся инструменты:
- паяльник;
- припой ПОС-60 (припой оловянно-свинцовый 60% олова, 40% свинца);
- флюс СКФ (спиртово-канифольный флюс);
- паяльная кислота;
- пассатижи;
- нож с сегментированными лезвиями;
- ножницы по металлу;
- ножницы хозяйственные;
- бокорезы (желательно с твердосплавными вставками Р6М5);
- дрель;
- сверло по металлу диаметром 4 мм;
- силиконовый стаканчик для замеса эпоксидного клея;
- напильники любой формы кроме круглой: №1, №2 и №3 (драчевой, личной и бархатный);
- наждачная бумага Р220;
- ножовка по металлу;
- фен технический;
- точные электронные весы;
- штангенциркуль;
- линейка;
- карандаш;
- прозвонка (мультиметр с прозвонкой);
- пинцет;
- очки слесарные;
- резиновые перчатки;
- ацетон;
- надфиль;
- палочка диаметром 2.75 мм.
Итак, зная, из чего и чем мы будем собирать качер «Волшебная палочка» приступим к изготовлению.
Сферический конденсатор
Первый и самый простой элемент качера — это сферический конденсатор. Берём деревянную или из любого диэлектрика бусину диаметром 12 мм, рассверливаем в ней до половины отверстие сверлом диаметром 4 мм. Для этого бусину нужно зафиксировать в пассатижах через несколько слоёв бумаги, чтобы не повредить поверхность. А перед тем как что-то сверлить, резать или паять обязательно наденьте слесарные очки — это техника безопасности. Далее берём алюминиевую фольгу, вырезаем хозяйственными ножницами квадрат размером 35х35 мм, устанавливаем в центр квадрата бусину таким образом, чтобы маленькое отверстие оказалось внизу, а блестящая (глянцевая) поверхность фольги была снаружи и подворачиваем углы фольги к верхней части бусины с большим отверстием. Поджимаем фольгу пальцами к бусине, затем накрываем её ладонью и начинаем прокатывать круговыми движениями по столу до тех пор, пока не разгладятся все неровности, и фольга не начнёт блестеть. После того, как фольга полностью станет по форме бусины круглой и блестящей в ней с одной стороны — там, где большое отверстие и где были собраны все углы фольги — аккуратно проделываем отверстие острой палочкой или толстой иглой, одновременно поджимая фольгу к стенкам большого отверстия. После этого надеваем созданный сферический конденсатор, для примерки, на носик 20 мл шприца — он должен плотно сидеть. Убираем, пока, наш сферический конденсатор и переходим к изготовлению магнитных контактов.
Магнитные контакты
Прежде чем начать изготавливать магнитные контакты нам понадобятся шаблоны. Шаблоны чертятся на картоне по размерам: диаметр 7 мм, длина узкой части вместе с диаметром 14 мм, ширина узкой части 4 мм. Затем ножницами по металлу вырезаем из банки из-под сгущённого молока пластину 80х20 мм, кладём на эту пластину самый ровный из вырезанных шаблонов и обводим по нему несколько будущих деталей. Вырезаем детали ножницами по металлу очень аккуратно, а затем выбираем из нескольких деталей две самые ровные. После этого берём паяльную кислоту, наносим её на узкую часть с одной стороны каждой детали. Затем припаиваем зачищенные концы двух отрезков проводов ММП (АМП) 0.2 кв. мм длиной 120 мм каждый (синий и красный). После пайки обязательно смываем активный флюс, например, ацетоном. После припаивания цветных проводов к деталям из консервной банки я покрывал места пайки цапонлаком чёрного цвета, но если у вас нет цветных проводов, а есть синий и красный цапонлак, то можно покрыть места пайки ими. После того как цапонлак высохнет, берём 10 ₽ монету, загибаем край детали с проводом вверх, обезжириваем и деталь и неодимовый магнит 8х2 мм ацетоном, вставляем неодимовый магнит внутрь загнутой детали с проводом и приклеиваем будущие магнитные контакты нижними частями к кусочку скотча размером 50х50 мм. Кстати, неодимовые магниты я устанавливал таким образом, чтобы магнитные контакты примагничивались друг к другу, а также, чтобы северная стрелка компаса указывала бы на пластину контакта с красным проводом. Далее интенсивно по часовой стрелке смешиваем эпоксидный клей в маленьком силиконовом стаканчике или какой-нибудь чистой крышке от тюбика зубной пасты. Клея нужно столько чтобы залить им обе детали с неодимовыми магнитами, но с одного раза это не получится, так что определяйте количество клея сами. После того, как полностью залитые эпоксидным клеем магнитные контакты отвердеют, отклеиваем от их нижних частей скотч, берём напильник №1 (драчевой) и начинаем обтачивать лишнюю эпоксидную смолу. После этого напильником №2 (личной) подравниваем деталь и напильником №3 (бархатный) завершаем обтачивание круглого магнитного контакта. Рекомендую у того контакта, который будет внизу качера (у положительного) аккуратно снять фаску по нижней части детали. В итоге у нас получатся два магнитных контакта, которые по размерам могут примагничиваться к контактам любой батарейки или аккумулятора Li-Ion ICR14500 3.7 В, от которого качер работает лучше всего. Провода у магнитных контактов рекомендую завить в спираль с помощью деревянной палочки-шампура, например, диаметром 2.75 мм.
Индикаторная катушка
Теперь сделаем индикаторную катушку, с помощью которой можно изучать качер. Чтобы сделать индикаторную катушку нужно отрезать 950 мм провода ПЭТВ-2 0.5 мм. Затем нужно отрезать от термоусадочной трубки SBRS-(2X)G D:2.4/1.2 шесть отрезков по 5 мм каждый. После этого берём отрезанный провод ПЭТВ-2 0.5 мм, надеваем на начало провода шесть отрезков термоусадочной трубки и наматываем на какой-нибудь цилиндрической поверхности диаметром 23.1 мм (например, баллончик от краски с намотанной на нём малярной лентой) десять витков, просовывая конец провода сквозь шесть отрезков термоусадочной трубки. Процесс этот долгий, нужно придерживать начало провода ПЭТВ-2 0.5 мм большим пальцем и одновременно просовывать конец поочерёдно сквозь термоусадочные трубки наматывая 10 витков по часовой стрелке. После этого временно скручиваем вместе концы провода, снимаем катушку с цилиндрической поверхности, равномерно распределяем термоусадочные трубки на катушке, берём фен технический, разогретый до 190 градусов Цельсия и усаживаем трубки на катушке. Открытым пламенем пользоваться для этих целей нельзя, так как повредится эмаль на проводе! Теперь берём бокорезы и откусываем у катушки концы провода, оставив по 5 мм, если мерить от верха катушки, аккуратно зачищаем острым ножом эти концы от эмали на 2 мм, покрываем концы флюсом СКФ, лудим с помощью паяльника припоем ПОС-60 и припаиваем светодиод с откусанными 5 мм выводами любой полярностью. Зачищаем надфилем острые места пайки, промываем эти места ацетоном и покрываем цапонлаком все оголённые места на катушке и светодиоде в три слоя. Как вы, наверное, догадываетесь, чтобы засветить десять светодиодов качером "Волшебная палочка" понадобятся десять таких индикаторных катушек.
Трансформатор для простого
преобразователя напряжения А. Чаплыгина
Переходим к более сложным деталям качера "Волшебная палочка", начнём с трансформатора для простого преобразователя напряжения А. Чаплыгина. Берём ферритовое кольцо М2000НМ1 размером 17.5х8х5, зашкуриваем острые края наждачной бумагой Р220, протираем ферритовое кольцо сухой тряпкой и ацетоном. Далее берём провод ПЭТВ-2 диаметром 0.5 мм, отмеряем кусок длиной 830 мм, откусываем бокорезами, отмеряем второй кусок длиной 550 мм, откусываем. Складываем кусок провода ПЭТВ-2 длиной 830 мм пополам, затем с помощью суперклея приклеиваем провод с петлёй к ферритовому кольцу М2000НМ1, и наматываем, без перехлёстов двойным проводом 10 витков пропуская концы провода сверху через центр ферритового кольца по часовой стрелке. Наматывать двойной провод — нужно не спеша и плотно прижимая (подтягивая) его к ферритовому кольцу, причём провода не должны перехлёстываться, а быть параллельны друг другу. Приклеиваем суперклеем последний виток двойного провода к ферритовому кольцу. Теперь берём кусок провода ПЭТВ-2 длиной 550 мм, тоже складываем его пополам, приклеиваем провод с петлёй к ферритовому кольцу, где закончилась первая обмотка, также двойным проводом наматываем 6 витков, приклеиваем последний виток суперклеем к кольцу. В итоге у нас получится трансформатор с двумя двойными обмотками по 10 и 6 витков. Теперь берём монтажный провод МГТФ 0.12 кв. мм, откусываем шесть отрезков по 170 мм каждый, зачищаем все концы этих отрезков от изоляции примерно по 4 мм, макаем концы провода во флюс СКФ и лудим с помощью паяльника припоем ПОС-60. Далее берём трансформатор с двумя двойными обмотками на ферритовом кольце М2000НМ1, откусываем лишний провод оставив концы по 20 мм, если мерить от верха ферритового кольца, зачищаем с помощью ножа с сегментированными лезвиями провод от эмали на всех восьми концах по 4 мм, наносим флюс СКФ на эти концы и лудим припоем ПОС-60. Теперь нам нужно прозвонить концы трансформатора и из восьми выводов сделать шесть. Для этого берём мультиметр с прозвонкой, прикладываем щупы к одному из двух "начал" десяти витковой обмотки трансформатора и к противоположному из двух "концов" — если мультиметр не издаёт звук, то соединяем эти "начало" и "конец" вместе, а если мультиметр издаёт звук, то пробуем любой другой "конец" или "начало" десяти витковой обмотки, пока звука не будет. В итоге у нас на десяти витковой обмотке трансформатора получатся: начало, конец и отвод от средней точки. Ту же самую операцию проводим и с шести витковой обмоткой трансформатора, у которой также получатся: начало, конец и отвод от средней точки (провода у которых при прозванивании звука на мультиметре нет). Далее берём шесть отрезков монтажного провода МГТФ 0.12 кв. мм с залуженными концами и припаиваем их к оставшимся шести выводам трансформатора. В местах пайки аккуратно стачиваем надфилем острые выступы. Затем места пайки промываем ацетоном и покрываем цапонлаком в три слоя. Далее берём малярную ленту, отрезаем шесть кусков размером 10х20 мм каждый и приклеиваем их к шести проводам выводов трансформатора ближе к свободным концам. Затем согласно упрощённой схеме, которая ниже по тексту, наносим цифры на малярную ленту у выводов трансформатора — это сильно облегчит дальнейшую сборку качера "Волшебная палочка". Теперь аккуратно поджимаем по кругу концы трансформатора с припаянными выводами к верхней части ферритового кольца так, чтобы они не выходили за габариты кольца, а были прижаты к верху. После этого берём 20 мл шприц, засовываем в него трансформатор для простого преобразователя напряжения А. Чаплыгина, герметично заклеиваем носик у шприца (я устанавливал шприц носиком в несквозное отверстие на паяльном силиконовом коврике) и устанавливаем шприц с трансформатором внутри вертикально. Теперь берём точные электронные весы, клей эпоксидный ЭДП-2 "Декор", силиконовый стаканчик, одноразовые или резиновые перчатки и спичку. Отмеряем на весах 4.29 грамм смолы, добавляем к ней 2.145 грамм отвердителя, аккуратно размешиваем по часовой стрелке спичкой этот состав и по мере готовности (полного смешения двух частей) заливаем клеем трансформатор внутри шприца, пока провода покрытые цапонлаком полностью не скроются. А пока трансформатор, залитый эпоксидным клеем, будет пару дней стоять неподвижно, перейдём ко второму трансформатору, который называется "генератор Тесла-Бровина" или просто — качер В. И. Бровина.
Трансформатор для качера В. И. Бровина
Чтобы сделать трансформатор для качера В. И. Бровина нам понадобится ферритовый стержень М400НН 10х65 мм (10 мм диаметр и 65 мм длина). Я отпиливал с помощью ножовки по металлу с алмазной струной от ферритового стержня М400НН 10х200 мм в самодельном приспособлении из трёх реек с желобками по всей длине. После этого берём ферритовый стержень М400НН 10х65 мм, обезжириваем его ацетоном, отрезаем от термоусадочной трубки с клеевым слоем SBRS-(2X)G D:15.9/7.95 три куска длиной 68 мм и один длиной 69 мм. Затем берём технический фен желательно с насадкой-дефлектором, устанавливаем на нём температуру 190 градусов Цельсия, надеваем термоусадочную трубку с клеевым слоем SBRS-(2X)G D:15.9/7.95 на ферритовый стержень так, чтобы было одинаковое расстояние на торцах трубки, и усаживаем трубку на стержень. И так усаживаем три трубки длиной 68 мм, а последней усаживаем трубку длиной 69 мм. В процессе усадки и трубки, и стержень, и собственно технический фен сильно нагреваются, поэтому будьте осторожны и используйте пинцет. В итоге у нас должен получиться ферритовый стержень, увеличенный в диаметре до 15 мм. Теперь нам нужно намотать на этот стержень не меньше 200 витков провода ПЭТВ-2 0.25 мм, по длине это будет 62 мм. Но перед этим внимательно посмотрите на фото, где я показываю синей ниткой направление намотки: если смотреть в торец стержня, то начиная от ближнего к нам витка, до дальнего витка направление будет по часовой стрелке, то есть вправо. Это очень важно. Также заранее нарежьте малярную ленту тонкими полосками длиной 25 мм, примерно 12 штук. Приклейте одну полоску малярной ленты к стержню, подведя под неё начало провода ПЭТВ-2 0.25 мм длиной 50 мм таким образом, чтобы полоска малярной ленты заканчивалась ровно в центре торца ферритового стержня. Через несколько миллиметров приклейте вторую полоску малярной ленты. Или лучше сразу в центр торца ферритового стержня приклейте шесть полосок малярной ленты и заводите начало провода под них через одну полоску. В итоге два витка провода ПЭТВ-2 0.25 мм будут надёжно приклеены к стержню. Далее наматываем без промежутков и пересечений, виток к витку провод ПЭТВ-2 0.25 мм до середины стержня. В середине стержня приклеиваем оставшиеся шесть полосок малярной ленты таким образом, чтобы концы малярной ленты оказались бы в центре ферритового стержня, но пока висели бы в воздухе. Продолжаем наматывать провод ПЭТВ-2 0.25 мм на стержень и когда намотка окажется не доходя до закругления термоусадочной трубки на два витка — поочерёдно заводим под малярную ленту два последних витка провода и прижимаем концы полосок малярной ленты к торцу. А чтобы эти полоски малярной ленты не отклеивались — приклеиваем два круглых кусочка малярной ленты к торцам стержня. Только что мы сделали вторичную обмотку трансформатора для качера В. И. Бровина, а теперь нам нужно сделать первичную обмотку. Для этого берём провод ПЭТВ-2 1.25 мм и наматываем четыре витка против часовой стрелки на подходящей цилиндрической поверхности — но не на вторичную обмотку! Я наматывал несколько слоёв бумаги на батарейку АА 1.5 В, а потом на бумагу наматывал провод ПЭТВ-2 1.25 мм. В итоге у нас должна получиться первичная обмотка трансформатора для качера В. И. Бровина, которая одновременно свободно надевается на вторичную обмотку и входит внутрь шприца 20 мл. Длина провода ПЭТВ-2 1.25 мм для первичной обмотки должна быть примерно 300 мм. Концы первичной обмотки должны быть загнуты перпендикулярно четырём её виткам и примерно на одной стороне. Теперь берём бокорезы и откусываем концы у первичной обмотки, оставив по 8 мм. У вторичной обмотки откусываем конец только с одной стороны, оставив 15 мм. У первичной обмотки аккуратно зачищаем концы надфилем, чтобы не было острых выступов, затем зачищаем ножом с сегментированными лезвиями от эмали примерно по 5 мм, обезжириваем концы ацетоном, наносим на них флюс СКФ и лудим. То же самое проделываем и с одним концом вторичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина, у которого длина 15 мм. Берём провод МГТФ 0.2 кв. мм, откусываем три отрезка по 170 мм каждый, зачищаем у них концы, лудим и припаиваем к концам первичной обмотки и к одному концу вторичной обмотки. Припаивать провода МГТФ 0.2 кв. мм к концам первичной обмотки нужно таким образом, чтобы пайка не помешала установке первичной обмотки на вторичную обмотку и внутрь 20 мл шприца (я припаивал слева и справа от оси). На местах пайки очень осторожно стачиваем острые выступы надфилем. Обезжириваем места пайки ацетоном и покрываем цапонлаком в три слоя. Наступает самая трудная задача — нам нужно будет залить клеем ЭДП-2 "Декор" весь трансформатор для качера В. И. Бровина. Для этого берём вторичную обмотку трансформатора для качера В. И. Бровина, пропускаем оставшийся длинный конец через носик 20 мл шприца и засовываем внутрь шприца. Герметично заклеиваем носик шприца (я устанавливал носик шприца в не сквозное отверстие силиконового коврика для пайки). Шприц 20 мл нужно прочно установить вертикально, чтобы он не упал, носиком вниз. Затем надеваем первичную обмотку трансформатора для качера В. И. Бровина на вторичную обмотку таким образом, чтобы обе обмотки были установлены ровно, а первые витки обмоток были на одном уровне. Это можно сделать, зафиксировав провода от первичной обмотки кусочками малярной ленты снаружи 20 мл шприца. Также за провода фиксируется белый светодиод с припаянными к его укороченным до 5 мм выводам проводами МГТФ 0.03 мм длиной 120 мм. И куда вы направите светодиод, туда он и будет светить. Теперь берём силиконовый стаканчик, наливаем в него 10 грамм эпоксидной смолы ЭДП-2 "Декор" и 5 грамм отвердителя, хорошо и осторожно размешиваем палочкой клей. А затем очень аккуратно и не спеша заливаем этот клей в 20 мл шприц с трансформатором для качера В. И. Бровина и белым светодиодом, пока не скроются все покрытые цапонлаком выводы. Но весь 20 мл шприц заливать не стоит, так как должно остаться пространство для скрученных в спираль проводов. После того как полностью затвердеет эпоксидный клей ЭДП-2 "Декор" внутри 20 мл шприца, снимаем шприц с постамента, берём деревянную палочку диаметром 2.75 мм и скручиваем в спираль все провода МГТФ (кроме провода ПЭТВ-2 0.25 мм, выходящего из носика шприца).
Сборка качера "Волшебная палочка"
И вот все детали для сборки качера "Волшебная палочка" собраны, а нам осталось лишь правильно спаять всё по схеме. У PNP транзисторов КТ837К я рекомендую укоротить бокорезами выводы, оставив по 5 мм, а оставшиеся детали укорачивать не обязательно. Начало первичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина (если держать шприц носиком вверх, то начало будет внизу или это вывод 7 на упрощённой схеме) припаивается к коллектору NPN транзистора КТ3117Б1. Также обратите внимание на полярность белого светодиода — она обратная. После пайки обязательно проверяем как работает качер "Волшебная палочка" подключив к красному магнитному контакту плюс батарейки, а к синему магнитному контакту — минус батарейки. Если всё работает, то аккуратно зачищаем надфилем все острые места пайки, промываем места пайки ацетоном и покрываем все оголённые выводы деталей и проводов цапонлаком в три слоя. А если ничего не работает, то меняем местами выводы первичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина, а также внимательно изучаем места пайки — не касаются ли оголённые выводы друг друга? После этого берём маленький кусочек двустороннего скотча, приклеиваем его по размеру задней части PNP транзистора КТ837К. То же самое проделываем и со вторым PNP транзистором КТ837К, а затем соединяем их задними частями вместе. Берём разряженную батарейку АА и укладываем вместе с ней все внутренности в шприцы. Укладывать все детали в шприцы следует очень осторожно, чтобы ничего не сломалось и не отпаялось. Теперь берём бокорезы с твердосплавными вставками Р6М5 и откусываем под углом, близким к 30 градусам тот конец вторичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина, что выходит из носика 20 мл шприца (или вывод 10 на упрощённой схеме), оставив длину примерно 10 мм. Это нужно для того, чтобы конец вторичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина был острым. Затем надеваем сферический конденсатор, пропустив внутрь острый конец вторичной обмотки трансформатора для качера В. И. Бровина, на носик 20 мл шприца. У нижнего шприца можно аккуратно срезать носик или просверлить его тонким сверлом — для темляка. Вот теперь качер "Волшебная палочка" полностью собран, примите мои поздравления!
Заключение
В заключение приведу несколько фотографий демонстрирующих некоторые возможности качара "Волшебная палочка".
До встречи на моём канале "Вот это да!"
