半月前同事家孩子(八年級)在我家玩,沒事在電視上看B站短視頻,刷到一個馬克思發生器的視頻,看著炫酷的火花問我這個是什么原理,可憐我一個化學狗也給他講不清楚,于是決定動手做一個,同時我也學習一下。
現在網上查了下關于馬克思發生器的原理:馬克思發生器(Marx Generator)是通過低壓直流電源產生高壓脈沖,通過電容并聯充電再串聯放電的高壓裝置,該結構由Erwin Otto Marx于1924年提出,它能模仿雷電及操作過電壓等過程。所以經常用于絕緣沖擊耐壓及介質沖擊擊穿、放電等高能物理試驗中。例如,模擬雷電對電力線齒輪和航空設備的影響。嗯,反正就是個人造閃電的裝置,可以在小孩子面前炫酷一把!
再在網上找制作教程及視頻,先上一張電路原理圖:
馬克思發生器電路原理圖(網上找的)
然后對照網上的教程開始制作過程,看電路圖,馬克思發生器主要由兩部分組成,左邊框起來的部分是高壓脈沖發生部分,有部分才是馬克思放電電路。
自己畫的電路原理圖
左邊部分對新人有點難度,直接上成品就行了,網上說可以用霓虹燈變壓器,于是我閑魚上手了一個二手的。 接著才是我們小白真正需要的東西,電容(作用:存儲電能,為放電做準備),我選了15KV,0.0022μf的高壓瓷片電容,網上說用高壓薄膜電容使用壽命會更長,奈何經費有限,撿便宜的用唄。電阻(限流,保證電能通過放電間隙釋放),看了半天也不知道用什么樣的,網上的教程可能不是給我這樣的小白看的吧!1MΩ的金屬膜電阻(普通色環電阻),10MΩ的金屬膜電阻(普通色環電阻,起到保護電路的作用),反正先買回來將就著用,主要是便宜呀!從公司找了一只沒人要的電烙鐵。
材料購買清單
東西都買回來了,剩下的就是考驗動手能力了。照著電路圖做了一個,反正很丑!
馬克思發生器1.0版本
將霓虹燈變壓器(10kV 30mA)輸出端接入兩組10個1N4007組成的整流器,一組正極接線,一組負極接線。因為霓虹燈變壓器輸出的是高壓交流電,要進行整流,獲得我們需要的直流電。注意,這個時候我掉入了第一個坑!安裝好后接通電源,保護電阻直接爆掉了!電孤直接把它打穿了!我當時估計就是電阻耐壓不夠,于是決定串聯電阻,擔心電阻過大影響電容充電速度,用1MΩ的電阻串聯,直到串了4只電阻后才沒有被擊穿!再次啟動,咦?還是沒有拉電弧,只聽到電容發出嗡嗡聲,調整放電間隙也沒有反應,到是把我電了(注意:停止發生器后,要對電路電容短接放電,否則高壓電會毫不客氣的給你來一下!)。拆下變壓器,變壓器兩端保持1—2cm的距離放電沒有問題,拉長距離電弧消失再次接近不會起弧,重新啟動變壓器才能再次產生電弧。通過網上查找及和賣家聯系,現在霓虹燈變壓器都帶有短路和斷路保護,白花了幾十塊錢!
于是又從網上買了一個帶zvs驅動的高壓發生器,花了60元。
帶zvs驅動的高壓發生器
當輸入12V直流電時輸出10KV高壓直流電,家里沒有蓄電池,辛虧公司又有沒人要的12V/24V雙模輸出開關電源。高壓發生器換了,順便把電路又重新焊了一個2.0。
馬克思發生器2.0版本
接好后再次啟動,產生電弧了,就是有點短小精悍(不到2cm)!再次看教程,將火花間隙放電端彎成弧狀。再次啟動,終于看到了碩大的電弧!然后,就沒有然后了,有個電容冒煙了。
放電間隙構造
更換掉壞掉的電容,再次啟動,還是拉了兩次電弧又有電容爆掉了!看來15KV的電容都不保險呀,教程上說電容電壓至少是高壓包電壓的2倍估計也是血的教訓!
拆掉重新焊接,這次2個電容串聯使用,看你還爆不爆!再次接好,啟動電源,激動人心的時
馬克思發生器3.0版本
刻到來了(心里還是有點打鼓,太丟人了!),終于看到了閃爍的弧光,并伴隨著”啪啪“的爆鳴聲,終于成功了!
絢麗的電弧,,是不是很酷!
真的是很激動!真的好有成就感!雖然對于那些電子發燒友來說制作一個馬克思發生器是在不過簡單的操作了,但對我這樣廣大的菜鳥來說經過數次失敗才搞成功了絕對是一件好友成就的事情!下面我對制作馬克思發生器的重點進行歸納總結,希望對于像我這樣的電子小白有所幫助!
1.直接買現成的帶zvs驅動的高壓發生器(一般都是10KV/20KV輸出的),淘寶、閑魚都行,價格也不貴,如果你動手能力強,或者非要自己折騰當我沒說。
2.電容選取高壓瓷片電容就可以了,耐電壓一定要高壓包輸出壓的2倍以上,容量0.002μf就行,小一點也沒有關系,最好不要太大,否則充電速度太慢,影響產生電弧的速度!如果你經費寬裕,選取薄膜電容也行。
3.電阻使用1MΩ的金屬膜電阻就行,保護電阻用5—6個1MΩ的金屬膜電阻串聯就可以了。后來我在網上看到說要用高壓電阻,但我做的除了保護電阻(串聯幾個就好了)外,其余電阻沒有被擊穿,也沒有發熱現象。
4.火花間隙我用的0.8mm的銅線,兩個放電端做成弧形可以有效防止尖端放電導致間隙提前放電。間隙間距離本著1KV電壓1mm的要求進行調整 ,直到都能順暢放電為止。再次強調,調整時一定要先把電容中的電釋放掉,一定要注意安全!
5.直接找一塊3—4mm電木板或PP板做底板,安裝上電子元件再焊接可以降低難度,估計我的動手能力差吧,反正我就是這樣做的!
好了,只要你按照我的這幾點去做,只要不是太差,估計一次就能成功!
最后讓我們再次致敬馬克思發生器的發明者E.Marx,并對網絡上提供幫助的發帖者及視頻發布者表示感謝!
最后在來張整體圖