空气离子导电实验

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一、前言

  在这本由 TOM Petruzzellis 多年以前写的 鬼才们的电子传感器实验 一本书中，给出了很多有趣的电子传感器实验能够放在封面上这个用于测量空气离子腔室传感器， 应该是作者最为得意和感到神奇的一个装置了。值得他夸耀的应该类揣手这个实验所需要的材料非常便宜， 但效果却很神奇通过简单制作的金属离子腔室， 也就是在金属罐中心固定一个金属丝通过两个互补达林顿小功率晶体管进行电流放大之后，驱动一个 100微安的电流表，之所以右边还有对称的电路，主要是为了补偿因为温度、湿度所带来的漂移。

下面就简单介绍一下手头制作的离子室的制作。 在面包板上简单搭建的放大电路，看一下具体测量效果。通过这个测试， 也为后面高阻抗放大电路的设计做准备。下面就让我们看一下这个既简单， 有神奇的离子腔室放大电路的功能吧。

二、制作过程

1、离子室制作

  这个利用金属饮料罐制作的离子腔室是测量空气中离子的传感器，制作它使用两个部件一个是这种铝质饮料罐。 另外一个是这种同轴电缆 BNC 接头使用电钻在金属管底部打洞之后， 将 BNC 固定在金属管底部。 在固定BNC 之前， 在其中引线中焊接一个镀锌金属丝， 作为离子室的中心电极。

▲ 图1.2.1 制作离子室的两个部件

  将BNC接头固定在金属管底部，内部焊接一个金属铁丝，这是最后安装后的效果。

2、放大电路

  下面介绍一下放大电路，离子室内产生的电流非常微弱， 只有几十个 fA 左右需要进行放大才行为了简单起见， 这里只在面包板上搭建了其中一半的电路。使用到两个 达林顿三极管的级联， 完成对于电流的放大两个达林顿三极管的型号分别为 BC517, MPSA64。

  在电路中的 NPN型达林顿三极管是 BC517， PNP型三极管是 MPSA64 这两个三极管都非常容易购买到。 BC517的 hFE 参数， 也就是电流放大倍数大约为 44000它的管脚分布从左到右分别为 C,B,E应用相同的测试设备，测试 MPSA64可以看大它的电流放大倍数大约为 41100左右，管脚分布正好与 BC517想法， 从左到右分别为 C,B,E。

  在面包板上搭建电流放大电路在 PNP 达林顿三极管集电极上，并联了一个 10微法电容，用来消除输出电压信号中 50Hz 的干扰信号。这个电路是原始电路左边部分， 直接使用数字万用表测量 R2 上的输出电压。 这里给出了电路各元器件的参数，其中信号滤波电容 C1 实际上可以不用施加，使用示波器观察输出电压信号的时候， 增加这个电容可以使得输出波形更加平稳。

▲ 图1.2.2 电流放大电路

  利用BNC屏蔽线将离子室与测量电路连接起来，电路的工作电压选择 9V， 这个电压是经过测试得到的。 如果工作电压太高， 上面放大电路容易饱和。 太低， 则电路的放大倍数就会降低。将输出电压接入数字万用表同时将信号接入示波器。可以看到此时， 电路输出电压大约为 0.6V 左右。

三、电路测试

  使用这种离子型烟雾传感器来增加空气中的离子其中核心部分具有弱放射性的 镅 241， 它发出的 alpha 射线可以使得空气中产生大量的例子。这是将其核心放射性金属片拆卸下来，在其上方空气中会出现大量的离子 下面利用前面的离子腔室来测量一下它表面的离子电流。

  将离子室放在放射源上面， 可以看到电路输出电压马上就饱和了。然后随着时间慢慢恢复手持放射源在离子室前面放置一会儿， 可以看到强烈的射线在离子室内空气里产生了大量的离子。从这个角度在看一遍。

▲ 图1.3.1 利用离子源电离空气

  使用丁烷喷火枪喷射离子腔， 可以看到电路输出电压瞬间饱和了。 这说明在火焰周围会产生大量的离子。这是小型的打火机， 同样也会使得空气中的离子大大增加 烟雾可以降低空气中的离子。

▲ 图1.3.2 烟雾可以降低空气离子数量

※总  结 ※

  本文讨论了利用 两个达林顿三极管放大空气中离子电流的实验，两个晶体管分别是NPN型和PNP型达林顿三极管。利用金属饮料罐做成了简易的离子室测试了镅-241 放射源产生的空气电离现象，利用这个装置， 让我们观察到了空气中离子导电的现象。

参考资料

[1]

Download Electronics Sensors for the Evil Genius :54 Electrifying Projects : https://vdoc.pub/download/electronics-sensors-for-the-evil-genius-54-electrifying-projects-3glidmqop47g

行输出变压器的结构、符号及电路分析

行输出变压器又称逆程变压器、回扫变压器，俗称行输出，它是电视机、显示器中的一个重要变压器。

1.行输出变压器结构

行输出变压器的全部绕组和高压整流管均密封在其中，底部引出各个绕组的引脚，高压输出采用高压引线直接送至显像管的高压嘴。有的行输出变压器上只有一个电压调节旋钮，那是用来调节显像管聚焦极电压的。记忆行输出变压器两个旋钮位置的方法参考如图3-44所示的两个电压调节电路。

图3-44 两个电压调节电路

重要提示

一体化行输出变压器体积小，重量轻，省去了硅柱，工作稳定性好。内部的高压整流二极管将各级绕组隔离，减小了分布电容，能获得优良的高压负载特性。

但是，由于行输出变压器工作在高压、高频状态下，故障发生率相对电视机中其他元器件而言比较高，而且大多数情况下是高压绕组部分损坏。

由于一体化行输出变压器采用环氧树脂等材料封装，所以更换时得整个行输出变压器一起更换，增加了维修成本。

2.行输出变压器电路符号

图3-45所示是行输出变压器电路符号。其中，图3-45(a)所示为分立式行输出变压器的电路符号，图3-45(b)所示是一体化行输出变压器的电路符号。用虚线框表示两组绕组组合成一体，并在内部设有高压整流管。从行输出变压器的电路符号中可以看出一次和二次以及绕组的结构。

图3-45 行输出变压器电路符号

行输出变压器是组成行输出高压电路的重要元器件，电视机显像管所需要的高压、中压和其他电路需要的低压要通过行输出高压电路来获得。中、高压是利用行扫描逆程期间产生的半个周期谐振电压，通过行输出变压器的升压经整流后获得的。

重要提示

利用行逆程回扫期间的能量来获得中、高电压具有下列一些好处。

(1)有利于节省能量，降低整机功耗。行输出级消耗的能量约占整机功耗的60%。

(2)由于行频高达15625Hz，频率高，有利于滤波，即用较小的滤波电容可获得很好的滤波性能。

(3)行逆程脉冲电压较高，较容易获得中、高压。

(4)具有保护显像管的作用。当行振荡电路发生故障时，行逆程脉冲消失，可起保护作用。

(5)通过行输出变压器可以获得上万伏的显像管阳极高压，获得几百伏的显像管加速极电压和聚焦极电压，以及其他电路的低电压。

3.行输出变压器实用电路

图3-46所示是行输出变压器电路。输入该变压器的是行逆程脉冲。通过多组二次升压绕组、整流电路，可得到多种电压等级的低、中、高直流电压。

从升压绕组上得到20～25kV高压，作为显像管高压。从升压绕组抽头得到直流电压，加到聚焦电位器RP1，为显像管聚焦极提供直流电压。

图3-46 行输出变压器电路

①与③绕组上的逆程脉冲经VD504整流、C519滤波得到+17V电压，再经C520滤波得到+12V直流电压，为前级电路供电。C521保护VD504和抗干扰。

④与⑤绕组取出显像管灯丝所需电压。⑤脚上正脉冲经R429、C418加到VD405正极，为场中心调整电路提供基准电压，同时，还供给行AFC电路。

⑦脚上逆程脉冲经VD503整流、C517滤波得到+180V直流电压，供给视放输出级矩阵电路。

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