HamsterTime

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен радиометру Atom-Scan, универсальному самодельному прибору, который может работать c разными счетчиками Гейгера включая слюдяные, а так же детектировать альфа, бета и гамма излучение. В ходе поста посмотрим как собрать такое устройство, где достать дефицитные радиокомпоненты и как правильно настроить схему чтобы все работало. По традиции смоделируем и напечатаем корпус на фотополимерном 3D принтере, проведем сравнительный тест счётчиков, а так же попытаемся разобраться какой дозиметр на сегодняшний день самый лучший.

Эта история началась больше полувека назад, когда на одной из раскладок радиорынка мне в руки попался счетчик Гейгера, который подозрительно выглядел и имел сбоку что-то напоминающее окно. С него собственно всё и началось.

По словам продавца эта штуковина умеет детектировать альфа излучение. Почухав пальцем маковку и вспомнив что про это рассказывали в школе, незамедлительно забрал артефакт и начал копать интернет на предмет готовых схем способных оживить случайную находку.

На одном из форумов, человек под ником DocDizel как раз активно занимался разработкой подобного проекта. Но был нюанс.  Прибор программно поддерживал всего несколько счётчиков. Желание расширить возможности девайса привели к переписке с супергероем, где он выслушав пожелания и рекомендации, доработал прошивку и сделал практически универсальный радиометр к которому можно подключить все что угодно.

Первые испытания устройства проходили в Припяти. Прибор крепился на штанге от металлоискателя, а в нижней его части находился чувствительный слюдяной счетчик СБТ10. Максимальные радиационные поля, которые удалось зафиксировать были у подножья отеля Полесье и составляли около 2 мР/Ч. Пройдя боевое крещение огнем мечем и временем было решено собрать серию радиометров с разными счетчиками. Сразу определимся с терминами.

Дозиметр – это прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. К таким относятся: РадиаСкан, RadiaCode, Fnirsi GC-01, RadBoy, микрон, карандаши ИД-1, штуки с таблетками и многое другое, что способно накапливать дозу: дневную/месячную/годовую/вековую и прочие интервалы времени.

Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в конкретной точке. К таким относится: Припять, Белла, Анри 01-02 «Сосна», ДП-5 и прочие. В этот список также входит Atom-Scan. Первые несколько приборов собирались буквально на коленке и как на зло заработали с первого раза. Как говорил один препод в универе, если что-то заработало с первого раза, значит что-то пошло не так. Этот радиометр исключение, не считая мелочей о которых расскажу в процессе.

Основная задача проекта, сделать самое маленькое и чувствительное устройство в мире. За пару часов набросал схему и начал разводить печатную плату. Примерно через две недели платы приехали по адресу. Заказываю я обычно на PCBWay.

Для сборки проекта нужна небольшая жменя радиодеталей и экран от старой мобилы, отжатой на районе. Сердцем устройства служит копеечный микроконтроллер Atmega88PA-AU, такой продается в любом ларьке с шаурмой. Так же понадобится smd резисторы и конденсаторы типоразмера 0805, несколько транзисторов, кнопок, разъем microUSB, пьезоизлучатель, дроссель и несколько деталей узла высоковольтной накачки. Все необходимые номиналы указаны в схеме ниже.

В качестве детектора ионизирующего излучения воспользуемся слюдяным счетчиком СБТ-11А. Если верить одному распространенному мифу, буква А в конце говорит о повышенной чувствительности счетчика к альфа излучению за счет более тонкой слюды. Данный артефакт попался абсолютно новый с паспортом, который запечатлел дату рождения 1-1-74 года, во что мало верится так как был новый год за окном и каждый обмывал праздник как мог.

Счётчики можно разделить на несколько категорий: стеклянные типа си3бг - регистрируют исключительно жесткое гамма излучение, их обычно называют счетчиками судного дня. Сбм20, си21 и прочие в металлических корпусах - способны видеть жесткое бета и гамма излучение.

Слюдяные датчики считаются самыми универсальными, они способны регистрировать альфу, мягкую бету и гамма излучение. Процент регистрации альфа потока напрямую зависит от толщины слюды. Каждая трубка по паспорту способна детектировать определенный диапазон энергий. Универсального датчика, который может регистрировать всё и сразу по определению не существует!

Есть еще детекторы нейтронного излучения, но там совсем другая история и диапазоны рабочих напряжений.

В общем заливаем плату флюсом и начинаем распаивать потроха согласно посадочным местам. Начнем с транзистора IRF840, корпус у него теплоемкий, потому, хорошо прогреваем это дело. Пайка - процесс ответственный. Подходить к нему нужно с хорошим инструментом и желательно минимальный комплект жал под разные технические задачи.

На плате видно контактные площадки для керамического выводного конденсатора малой емкости около в 5-10 пФ. Через него будут проходить импульсы на микроконтроллер при обнаружении счётчиком ионизирующего излучения. Минимальное рабочее напряжение должно составлять не меньше 500 В. В некоторых магазинах можно найти конденсаторы в SMD 1206 исполнении, чем и воспользуемся.

После пайки на плате остается куча флюса, пыли и прочего налета, который необходимо удалить. Для этого наливаем в ультразвуковую ванну смывку и хорошенько всё промываем. На лицевой стороне размещаем разъем microUSB, кнопки управления и экранчик. После - вытираем следы своего присутствия и собственно все, процесс сборки занял от силы 30 минут.

После всех монтажных работ в микроконтроллер необходимо вдохнуть жизнь. Делать это будем с помощью старенького самодельного программатора USBASP, который собирался более 15 лет назад. Дорожки на плате тут рисовались маркером для CD дисков. Припаиваем сигнальные провода и питание к плате согласно рисунку ниже. Там же указаны все номиналы элементов для быстрой и оперативной сборки.

Радиометр может работать практически с любыми счетчиками Гейгера. В основном самые распространенные это слюдяные СБТ10, СБТ11, СИ8Б и классические трубки СБМ20. В архиве с полезностями будут отдельные прошивки под каждый из перечисленных счетчиков, а также универсальная прошивка, которую будем использовать дальше. Указываем к ней путь в программе и заливаем в микроконтроллер. После этих процедур включится подсветка, экран оживет, а слева в углу будет вращаться знак радиохазарда.

Теперь возникает вопрос, а где достать экраны? Тут есть два пути. Первый - интернет, пишем: экраны для Nokia 1280. Второй вариант - найти нерабочие телефоны моделей Nokia 1202/1203/1280. Выпаивать экраны нужно аккуратно с применением нижнего подогрева и щепотки волшебства, а иначе можно повредить его.

Дроссель в цепи накачки должен иметь индуктивность от 2 до 7 мГн и иметь высокую добротность. Достать такой можно расковыряв обычную светодиодную лампу. Единственный минус такого решения - это габариты, потому, для компактной сборки платы радиометра лучше искать планарные комплектующие.

Теперь небольшой лайфхак. Дроссель от драйверов светодиодных ламп имеет большой скрытый потенциал в любительском дозиметростроении. Еще в самом начале этого пути, когда собирался дозиметр Микрон-2, неоднократно возникала проблема с накачкой высоковольтного трансформатора. Он мотался на ферритовом кольце неизвестного происхождения, имел 400 витков вторичной обмотки и 6 первичной. Схема с ним могла пару минут поработать, а затем уходила в вечный сон до полной перезагрузки прибора. Так вот, намотав 8 витков поверх обмотки дросселя, получился просто идеальный повышающий трансформатор. Настолько идеальный, что напряжение на третей ступени умножителя достигало 1 кВ. Это намного выше всех допустимых норм рабочего диапазона счётчика.

Удивительно, но не смотря на это он замечательно продолжал считать фоновые значения. Запитал от второй ступени, там напряжение ниже, около 700 В. Любая схема с таким трансформатором будет работать как часы.

Посмотрим на основные сигналы и на что нужно обращать внимание при настройке радиометра. Обвязка затвора силового транзистора IRF840 состоит из 4 элементов, которые представляют собой удвоитель напряжения для надежного открывания ключа. Подключим щуп осциллографа к затвору и посмотри что там происходит. По умолчанию на этой ноге будут присутствовать короткие импульсы с частотой примерно 120 Гц, длительностью 800 мкС и удвоенным напряжением питания 8 В.

Дальше, нужно настроить делитель напряжения отвечающий за показания уровня заряда батареи. Делается это очень просто, место этого резистора припаиваем потенциометр на 20 кОм. Изменяя его сопротивление добиваемся чтобы напряжение на экране радиометра и блоке питания соответствовали друг-другу. При напряжении питания схемы ниже 3-х вольт, радиометр выключается с целью защиты литий-ионного аккумулятора. Сопротивление резистора получилось 4.2 кОм. Припаиваем его на плату. Небольшой разброс в показаниях напряжения допустим.

Высоковольтный узел накачки состоит из дросселя, ультрабыстрого диода HER108, накопительного высоковольтного конденсатора и супрессора на 400 В. После установки всех деталей на плату, всё что нужно будет сделать это подобрать ёмкость накопительного конденсатора. Использовал для этих целей ассорти марки СВВ81.

С этого момента могут возникнуть трудности при настройке схемы без соответствующего измерительного оборудования. С этим нам поможет электростатический киловольтметр С50.

Вы наверняка видели в школе более простую версию этого прибора, назывался он электроскоп. Принцип работы тут основан на обнаружении электрических зарядов, пластины устройства будут отклоняются друг от друга под действием электрического поля и показывать некую величину.

Например в карандашах ИД-1 эта величина - рентгены. При воздействии ионизирующего излучения на заряженный дозиметр в объёме ионизационной камеры, возникает ионизационный ток, уменьшающий потенциал конденсатора. Измеряя изменение потенциала, можно пропорционально судить о полученной дозе. Волосок в ионизационной камере карандаша настолько тонкий и чувствительный, что начинает танцевать вблизи светодиодной лампы в такт с частотой электросети 50 Гц.

Электростатический вольтметр конструктивно выглядит сложнее, имеет подсветку, конденсор, систему линз и зеркал фокусирующую луч на измерительную шкалу. Прибор на столе должен стоять ровно и неподвижно, иначе показания будут болтаться как корабль на волнах во время шторма.

Особенность прибора в том, что щупы тут не вносят погрешность в схему за счёт практически бесконечного сопротивления. К примеру, щуп мультиметра таким похвастаться не может, напряжение на накопительном конденсаторе мгновенно просаживается и это вызывает увеличение импульсов накачки высоковольтной части схемы. Это относится и к щупам осциллографа, любое сопротивление в подобных цепях приводит к току утечки и искажению реальных параметром при измерении.

Подбор конденсатора в радиометре. Процесс тут очень простой, добавляем ёмкости к магазину от малого до великого. Нужно добиться картины, когда импульсы накачки высоковольтной части станут 1 раз в секунду, а напряжение на вольтметре будет стоять неподвижно в районе 400В. Если напряжение немного прыгает, значит вы где-то близко.

Напряжение на вольтметре должно стоять неподвижно. На этом настройку схемы можно считать исчерпывающей. Ёмкость подобранного конденсатора составила 3 нФ. Рекомендую прикупить SMD конденсаторы на 500 В. Номинал 10 и 1.5 нФ, с их помощью можно подобрать абсолютно любую ёмкость используя параллельное или последовательное соединение.

Обратная связь радиометра работает по следующему принципу. Напряжение на накопительном конденсаторе ограничивается 400 В супрессором. Индуктивный выброс дросселя условно может быть бесконечным по амплитуде, при превышении установленного порога защитный диод уходит в короткое замыкание и рассеивает лишний ток от импульса. Это событие отслеживается МК, который в свою очередь принимает решение увеличить скважность, если импульс прошел через защитный диод или уменьшить ее, если этого не произошло. Таким образом получается экономичный высоковольтный преобразователь, требующий минимум деталей и самое главное совсем не нужно мотать трансформатор.

Переходим к счётчикам. Все они функционируют от рекомендуемого рабочего напряжения 390В. А рабочий участок счетной характеристики лежит в пределах от 320 до 460 В. Как уже было сказано раньше, счётчик может работать и от 1 кВ, но как долго - это вопрос.

В предыдущем посте про дозиметр RadBoy мы проводили настройку тыкая щупами осциллографа в схему и тем самым вычисляли примерное напряжение накачки. Перепроверив предыдущий результат электростатическим вольтметром, напряжение в точке измерения оказалось 550 В.

Давайте проверим на напряжение все имеющиеся в хозяйстве дозиметры. Одна из самоделок неизвестного автора прошлого века, высоковольтная накачка тут собрана на автогенераторе. Напряжение на счетчике завышено - 560 В. Притять - показала ровно 400 В. Тютелька в тютельку. Аж глаз радуется. РКГБ-01 показал 410 В. Регул - 460 В. Анри 01-02 сосна 420 В. Еще одна самоделка 380 В.

Китайский дозиметр FNIRSI удивил больше всех, тут показания прыгнули аж до 650 В. Его прислали для обзора, с радостью его сейчас обозреем...

Нашел паспорт к счётчику, рекомендуемое напряжение ничем не отличается от остальных. Кладём твердый минус в коробку разработчиков. А теперь поговорим о плюсах. Во первых это цена - 45$. Fnirsi GC-01 заявлен как бытовой дозиметр-радиометр, предназначенный для личного и домашнего использования. Выступает в качестве сигнализатора накопленной дозы, контроля рентгеновского, гамма и бета-излучения.

Устройство имеет приятный желтый пластиковый корпус с прорезиненными вставками и большим цветным дисплеем на котором выводится вся необходимая информация. Большое окно работает в режиме поиска, снизу усредненный фон и максимально зарегистрированное значение мощности дозы. Справа выставлены пороги сигнализации в режиме поиска и накопленной дозы. В меню устройства можно выбрать систему отображения: в микрозиверты/час, миллирентгены/час и так далее. Можно установить порог сигнализации уровня мощности и накопленной дозы. Дата и время служат место отрывного календаря на стене. Есть возможность отключит мигающий светодиод и звуковую сигнализацию. В последнем пункте меню видим настройку яркости дисплея и выбор языка.

Дозиметр оснащен литий-ионным аккумулятором емкостью 1100 мА и разъемом USB Type-C. Заряда хватает на 16 часов непрерывной работы. В комплекте идет отвертка с помощью которой можно разобрать корпус. Шучу. Плата устройства выполнена красиво и технологично. Присутствует батарейка для сохранения настроек даты и времени, процессор есть, деталюшки тоже. Стеклянный счетчик Гейгера запитан от умножителя напряжения. По некоторым данным из всемирной паутины, получилось найти информацию что трубка J321 это полный аналог советскому счетчику СБМ20, за исключением того, что в темноте она светится.

Что касаемо точности отображения мощности дозы от разных источников, этот пункт мы оставим на конец поста где будет сравнительный тест большинства распространенных бытовых дозиметров.

При подключении счётчика, важно не перепутать полярность! Для СБТ11 три нижние контакта - это аноды, два верхние - катоды. Для СБТ10 от первого до десятого пина - это аноды, 11 контакт - катод. Всегда смотрим в паспорт. Если перепутать полярность, детектор будет уходить в режим постоянного тлеющего разряда и истощать ресурс счётчика.

На плате предусмотрены контакты для пьезоизлучателя, счетчика и аккумулятора. Для проверки работоспособности возьмём альфа источник от дымоизвещателя на основе америциия 241. Его спокойно можно заказать на Алиэкспресс. Радиометр регистрирует превышение фона и рисует на экране веселого Роджера с черепом и костями. Намекая - будь осторожен человек!

Все эти запчасти с проводами не удобно носить в кармане, потому смоделируем удобный и компактный корпус в Solid Works. Печатать его будем на фотополимерном принтере Creality Halot Sky.

Так как слюдяные счётчики имеют разные размеры, напечатано было два типа корпусов: под датчик СБТ10 и СБТ11. Одна из попыток родить модель из фотополимера окончилась крахом, смола в ванне закончилась раньше времени. Это фиаско...

После печати удаляем лишние поддержки, достаем напильник, наждачную бумагу и приступаем к обработке корпусов. По итогу получились такие детали: сам корпус с нижней крышкой где будет размещаться счётчик, две кнопки управления и крышка фильтра с прорезью, куда будет вставляться лист бумаги или кусок фольгированного свинца. Плата как и корпус не предусматривали каких либо крепежных отверстий, потому разогреваем термопистолет и начинаем халтуру.

На показания фоновых значений сейчас не обращаем внимание, этот параметр настраивается в меню. Что касаемо потребления прибора. С выключенной подсветкой оно составляет 1.2 мА, с включенной 8 мА, а если перевести устройство в режим сна, тот тут цифры просто поражают воображение, меньше 1 мкА.

Теперь немного украсим корпус. Для этого воспользуемся светонакипительным порошком и эпоксидной смолой. Получившиеся бульйон должен напоминать кровь из фильма Хищник. В полной темноте радиометры выглядят атмосферно и непривычно, в магазине такое точно не купишь.

Переходим к настройке железа. Первое что нужно сделать, это включить на радиометре режим экспозиции и параллельно запустить таймер на телефоне. Дело в том, что микроконтроллер работает от внутреннего тактового генератора, который имеет разброс в подсчёте реального времени.

Через десять минут на смартфоне останавливаем таймер и запоминаем отображаемое время на радиометре. Для расчетов используются секунды. Время радиометра делим на эталонное с телефона. Затем, сумму умножаем на 500 и отнимаем 500. У нас выйдет некий коэффициент, в данном случае 10. Дальше нажимаем и удерживаем кнопку включения, заходим в меню. В пункт RC вводим получившиеся значение.

Эти действия нужны для того, чтобы микроконтроллер мог правильно подсчитывать время при измерении усредненной экспозиционной дозы. Теперь 10 минут, равны 10 минутам.

Теперь нам нужно узнать точное фоновое значения. Зачастую на природе, вдали урановых природных рудников они ровняются от 10-30 мкР\ч. В моем случае, дома, средняя температура по палате равна 12 мкР\ч. ATOM-SCAN сейчас показывает 1.8 мкР\ч. По умолчанию универсальная прошивка содержит настройки для счетчика СБТ10. У нас СБТ11, что нужно поменять?

Удержанием кнопки включения заходим в меню и перелистываем всё что там есть. Тут можно настроить время экспозиции при измерении продуктов питания, громкость щелчков прибора, включить или выключить сигнализацию при превышении порога мощности дозы, установить фоновый порог и яркость подсветки, которая не работает как нужно.

Нас интересует последний пункт, настройка датчика. Тут видим три параметра. Первые два отвечают за скорость реакции радиометра при резком изменении уровня фона. Последний коэффициент это время за которое счётчик набирает определенное количество импульсов, равное в нашем случае 12 мкР/ч. Для СБТ10 время установлено 6с 15 мС. Для СБТ11 нам коэффициент пока неизвестен.

Каждую секунду в нашем пространстве летает миллионы гамма-квантов, они берутся как из космического пространства, так и природного. Как пример – дочерний продукт полураспада урана, который присутствует от слова везде, включая кирпич и бетон из которых построена ваша хата.

Допустим в месте измерения эквивалентная доза ионизирующего излучения равна 12 мкР/ч. Каждый счетчик Гейгера имеет свои геометрические размеры ионизационной камеры. Если сгенерировать картинку с условными гамма квантами за 6с в пространстве, то площадь счетчика СБТ10 за это время в среднем зафиксирует 12 событий.

Площадь счетчика СБТ11 в 6 раз меньше. За 6 секунд он зарегистрирует всего 2 события. Чтобы насчитать 12 мкР\ч, время измерения нужно увеличить с 6 раз до 36 секунд. Например, самый маленький слюдяной счетчик си19бгм имеет настолько маленькую площадь, что регистрирует всего одно событие раз в 60 секунд. Чтобы набрать обычный природный фон, ему нужно работать 12 минут. Чем больше площадь счетчика, тем быстрее он реагирует на изменение радиационной обстановки и тем самым дозиметр заблаговременно сможет оповестить вас об опасности!

Сейчас вы видите настройки для разных датчиков. Вводите их в прибор и на этом все. Если вашего датчика нет в списке, ставите любое время - предположим 31 секунду. В режиме экспозиции набираем естественный фон в течении 10 минут. Значения показали 9 микрорентген. Это мало, снова заходим в меню и увеличиваем время измерения до 36 секунд. Снова набираем усредненный фон за 10 минут и тут показания уже 11 микрорентген, это уже ближе к истине.

Естественно про лабораторную калибровку и соответствие их требованиям стандартам и эталонам тут речи не идёт.

После настройки прибор готов к работе. Сейчас мы возьмем три источника чтобы сделать ассорти по типам излучения. Америций - альфа источник, фильтр ЗС7 - бета источник и часы на основе СПД радия, условно бета + гамма. Попробуем узнать чего и сколько тут излучает.

Находясь в режиме экспозиции, кладем дозиметр на измеряемую поверхность и нажимаем кн.1, он перейдет в режим измерения альфа/бета/гамма активности. Если спустя некоторое время нажать кн.2, то устройство перейдет в режим паузы, для того, чтобы вы подложили между измеряемой поверхностью и датчиком лист бумаги - альфа фильтр. Нажатие кн.2 запустит измерение активности с отсечением альфа чистиц фильтром. На экране будут отображаться данные альфа, бета+гамма активности.

Дальше меняем бумажку на бета-фильтр в виде свинцовой 1.5 мм пластины и снова нажимаем на кн.2, запуститься измерение отсеянного гамма излучения. По прошествии некоторого времени мы получим результат - замер альфа, бета и гамма активности. Фильтр для радиометра под счетчик СБТ10 работает по такому же принципу.

Альфа частицы представляющие собой тяжелые ядра гелия не способны преодолеть расстояние по воздуху больше 3 см, они сталкиваются с молекулами воздуха и теряют всю свою энергию. Обычная бумага становится непреодолимым препятствием для атомов гелия. Бета-излучение или электроны могут иметь по воздуху пробег в несколько метров. Гамма или коротковолновое электромагнитное излучение , в зависимости от энергии, способна преодолевать расстояние в несколько миллионов световых лет и достигать нашей земли.

Самое захватывающее в этом деле заключается в наблюдении работы счетчика в полной темноте. При регистрации частиц в детекторе вспыхивают разряды. Можно визуально наблюдать в какой части счетчика произошло то или иное событие.

Переходим к самой интересной части поста. Попробуем сравнить показания всех собранных радиометров. Для этого воспользуемся уже знакомыми источниками. Чувствительность счетчиков к альфа излучению будем проверят притулив источник впритык к слюде. Результат измерения запишем по максимальным показаниям импульсов в секунду. Тут один раз пригнуло до 60. Так и фиксируем, 60 cps. СБТ11 без буквы А показал 600 импульсов. СБТ11А - 1765. Это пока лидер по чувствительности. В три раза опередил СБТ11 и в 30 раз СБТ10. Дабы долго не затягивать, самыми слепыми оказались трубки СБМ20, а рекордсменом си19бгм.

Теперь стекло ЗС7. Его площадь способна перекрыть всю площадь счетчика и обеспечить равномерную плотность бета потока. Радиометр его измерять не умеет, потому будем просто записывать условные цифры. Первый испытуемый показал 92 импульса в сек, так и записываем на бумажке. СБТ11 показал 16 импульсов. СБТ11А - 10. В этом соревновании показания напрямую зависят от площади счетчика и того сколько туда попадет частиц за определенное время.

Часы москва 16 камней. Тут картина идентичная как и с фильтром ЗС-7. Результат немного удивил на СБТ11 счетчике. Изучив конструктив внимательней, оказалось что в них разная площадь окна. В общем по результатам эксперимента, идеального счетчика не существует. Как вариант, комбинировать их как это сделано на корабельном радиометре РКБ-1. Тут каждый решает для себя сам, что лучше, а что хуже.

Ради следующего эксперимента пришлось потратить целое состояния скупая все дозиметры на рынке, которые только удавалось найти. Это можно назвать коллекцией. В чём будет заключатся суть сравнения всего этого железа?! Все бытовые приборы можно разделить на несколько категорий.

Первая категория измеряет гамма фон. Отличить их можно по счётчикам, которые обернуты свинцовой фольгой или металлическому корпусу блокирующему бета излучение. К ним относятся и сцинтилляционные дозиметры-радиометры. При попадании гамма-кванта в тело кристалла в нем возникает вспышка света, которая регистрируется фотоэлементом и передается на счетную часть схемы. Для детального понимания, рекомендую почитать пост про сборку гамма спектрометра, который был ранее.

Вторая категория дозиметров зачастую имеет пластиковый корпус и счетчики без свинцовой фольги. Они способны показывать сумму гамма плюс жесткого бета излучения.

Третья категория на корпусе имеет крышку фильтра, пересчетная схема в таких устройствах способна измерять плотность бета потока.

Последняя категория, дозиметры со слюдяными счетчиками. Они считаются самыми универсальными, так как способны регистрировать альфа излучение.

Независимо от типа дозиметра-радиометра, сделаем простую таблицу в которую будем записывать результаты измерений от единственного источника фильтра ЗС-7. В том числе и плотность бета потока если такую функцию поддерживает прибор. Эталоном в первой строке поставим Радиаскан 701, так как он заявлен сертифицированным дозиметром.

Тест длился два дня. Результаты вы сейчас видите в таблице. Всегда было интересно, какой бытовой дозиметр лучше всех. Фоновые показания гамма излучения получились почти везде одинаковые. Гамма плюс бета условно зависит от площади счетчика, материала и толщины корпуса устройства. К примеру, зонд радиометра ДП-5 может только обнаружить наличие бета излучение, но посчитать плотность бета потока он не способен.

Смотрите таблицу и выбирайте то, что вам ближе. ATOM-SCAN сложно отнести к профессиональным радиометрам, он много чего не умеет. Но, а много ли можно требовать от обычной самоделки, сделанной за пару вечеров в компании чашки чая и интереса к науке.

У меня нет доступа к эталонным радиометрическим лабораториям, где можно подтвердить или опровергнуть достоверность полученных результатов. В таблице цифры трёх измерений каждым прибором для получения среднеарифметического значения. Китайскому дозиметру Fnirsi пришлось сражаться с культовыми и дорогими приборами, он достойно держался на протяжении всего пути, как самурай! В случае любой техногенной аварии на атомной станции он уверенно покажет превышение фона и заблаговременно сообщит об опасности.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла порядка двух месяцев. После всех проведенных экспериментов у меня начали выпадать волосы, к чему бы это!? Шутка)

Себестоимость платы радиометра со всеми деталями без счетчика Гейгера составляет 20 баксов. Это наверное самый простой и дешевый прибор, который можно сделать своими руками, чего собственно и добивался DocDizel при его создании много лет назад. Дозиметрия интересный раздел прикладной ядерной физики, которая временами затягивает.

Поддержи нас на YouTube

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен самой продвинутой полномостовой Музыкальной Катушке Тесла. В ходе поста узнаем из каких основных модулей она состоит, как их соединить и настроить. На осциллографе рассмотрим основные управляющие сигналы, посчитаем резонансы и полюса первичной и вторичной обмоток воздушного трансформатора, наглядно увидим работу устройства в различных режимах, а так же спалим жменю транзисторов. В общем все как всегда.

Эта история началась еще в далеких 2000-х годах, когда по телевизору в одном из документальных фильмов показали огромную экспериментальную башню Николы Тесла построенную в Ворденклифе в 1904 году, предназначенную для трансатлантической телефонии, радиовещания и демонстрации передачи беспроводной электроэнергии. Ничёсе подумал я будучи в 5 классе. Вот на кого нужно равняться!

Время шло, в хозяйстве появился паяльник, первый интернет, форумы и куча электронных схем, которые спокойно можно было скачать. Радиокомпоненты добывались из старой радиоаппаратуры и телевизоров, которые часто выбрасывали на помойку. Оттуда появились радиолампы, различные трансформаторы и первые попытки получить высоковольтные разряды. Большинство экспериментов естественно были неудачными. Большой пробел в знаниях и измерительном оборудовании сыграли свою роль и вынудили отложить проект в долгий ящик.

Наши дни. Серия выпусков про трансформаторы Тесла планировалась от самой простой к самой сложной, но мы, как всегда, пойдем в обратном порядке. Сразу определимся с разновидностями. По конструкции катушки Тесла разделяются на искровые, ламповые и транзисторные.

Нас интересуют последние. Они делятся на катушки без двойного резонанса контуров, такие называют SSTC и с двойным резонансом DRSSTC. DR - когда-то считалась самой сложной в изготовлении и настройке, о ней сейчас и пойдет речь.

Данную сборку можно считать вершиной Теслостроения, так как тут используется самый современный драйвер управления транзисторами SimpleDriver и Bluetooth прерыватель SimpleInterrupter. Сам проект называется SimpleTesla и все эти железки можно спокойно купить в интернет магазине.

На что реально не хотелось тратить золотые монеты, так это на силовой модуль двойного полного моста, его можно сделать самому. На форуме были все необходимые фотографии благодаря которым за пару часов получилось воссоздать полную реплику платы.

Примерно через две недели они ко мне приехали. Для сборки двойного полного моста нам понадобятся: IGBT транзисторы FGH60N60 или подобные, рассчитанные на напряжение 600 В и ток не менее 60 А, восемь супрессоров на 440 В, резисторы и конденсаторы номиналы которых указаны в схеме.

Важный момент! Китай заполонил мир подделками силовых транзисторов и получить оригинал кроме как в магазинах ЕС или США с 2018-го года, это практически лотерея. На эту тему есть целая статья, рекомендую почитать!

Размещаем электронные компоненты на свои места и достаем паяльник. Плата получилась теплоемкая, потому необходимо хорошо прогревать все контакты. SMD компоненты удобней всего паять под микроскопом.

Печатная плата частично распаяна. Прежде чем запаять транзисторы на свои места необходимо подготовить радиатор. Размер его 120*120 мм. Сверлим все необходимые отверстия сверлом 2.5 мм, а затем метчиком нарезаем резьбу под винт М3. Всего радиатор насчитывает 16 отверстий 4 из которых для крепления вентилятора с обратной стороны.

Транзисторы изолируются от корпуса радиатора, керамическими 2 мм прокладками. Кроме электроизоляционных свойств они обладают хорошей теплопроводностью. Также используем термопасту КПТ-8 или аналоги. Серебристые и прочие могут прошивать с транзистора на радиатор именно по пасте.

В общем запаиваем транзисторы в последнюю очередь и на этом сборку силового модуля двойного полного моста, можно считать исчерпывающей. По сути это классический полный мост, только транзисторы тут стоят по две штуки параллельно друг-другу, для увеличения пропускной способности по току.

ТОР выполнен по технологии ротационной вытяжки из 1.5 мм алюминиевого листа. Внешний диаметр 25 см, диаметр трубы 6.5 см. Ориентировочная ёмкость 8 рF. Цельная геометрия тора обеспечивает большую эффективность в понижении частоты вторичной обмотки.

Вторичная катушка высоковольтного трансформатора. Диаметр каркаса тут 10 см, провод 0.2 мм, высота намотки — 24 см, количество витков — 1200.  Провод ПЭВТ-2 - для Тесластроения самый топ. Конструкция покрыта двумя слоями полиуретанового яхтного лака для электропрочности и защиты от внешних воздействий.

Первичная обмотка выполнена из многожильного медного провода сечением 10 мм. кв, изоляция ПВХ. Длина 4 метра, маркировка ПВ3нгд 10. Катушка будет спиральная, потому скручиваем ее в улитку на куске фанеры и надежно фиксируем стяжками. Должно получится полных 7 витков.

Контурные конденсаторы. В данном случае применяются пленочные высоковольтные конденсаторы К78-2. Такие блоки часто продают за копейки от старых сварочных аппаратов. Рекомендую искать в пластиковом исполнении.

Также нам понадобится: Трансформаторы тока и обратной связи, намотаны на высокочастотных ферритовых кольцах, на каждом по 33 витка. Трансформатор управления затворами транзисторов, предназначен для гальванической развязки схемы драйвера и силовой части двойного полного моста. Блок питания для SimplDriver и вентилятора собран на советском трансформаторе ТН-42. Выходные обмотки подключены таким образом чтобы получить два питающих напряжения 24 и 8 В. Ток по линии 24 В 2.5 А. Силовой блок питания имеет 50 А диодный мост и два параллельно включенных конденсатора по 2700 мкФ и 400 В каждый.

Катушка Тесла является резонансным трансформатором производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала»

Конструкция представляет собой два связанных колебательных контура на воздушном промежутке без ферромагнитного сердечника. Для полноценной работы они должны быть настроены на одну резонансную частоту. Коэффициент трансформации определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной, коэффициенту связи и многих других бесконечных параметров.

Каждый виток катушки - это индуктивность, между витками которой образуется паразитная ёмкость, а каждый виток имеет сопротивление. Это в прямом смысле башня из тысячи колебательных контуров.

Так как устройство основано на принципах электрического резонанса, предлагаю разобрать термин резонанс. Резонанс - это отклик колебательной системы на периодическое воздействие внешней силы, проявляющееся в синхронизации частот колебаний системы с частотой внешнего воздействия (в данном случае генератора). Это влечет за собой явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний.

Принцип можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. В роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — задающий генератор. Их согласованность обеспечивает первичный контур.

Поиск резонанса вторичной обмотки. Так как большинство начинающих Теслостроителей в начале мотают катушку, а потом, думают что с ней делать дальше. Мы немного их обрадуем.

И так, допустим вы намотали что попало, как попало и на чём попало. Всё что нам сейчас понадобится - это линейка. В программе для расчета трансформаторов Тесла вводим измеренные параметры, такие как: высота намотки, диаметр каркаса трубы и диаметр провода. Указываем внешний диаметр тороида и диаметр трубы.

Программа нам подсчитает все необходимые параметры, такие как число витков, длину провода, индуктивность и ёмкость тороида. Нас интересует пункт, собственная частота вторички. Она получилась в районе 218 кГц. Но, одно дело расчетные параметры, а другое - фактические.

Пойдем другим путем. Для этого нам понадобится абсолютно любой кусок провода намотанный в пару витков и генератор, которым будем качать переменный ток. Размещаем в центре индуктора вторичную обмотку, нижний конец подключаем к заземлению, в моем случае это батарея центрального отопления, а верхний конец к тору. Щуп осциллографа висит где-то в воздухе и измеряет напряженность вблизи тора.

Изменяя частоту генератора добиваемся максимальной амплитуды напряженности поля на верхнем конце высоковольтного трансформатора. Собственно и всё! В качестве измерительного оборудования можно применить индикатор электрического поля или неоновую лампочку.

Внешне индикатор электрического поля состоит из микроамперметра, ручки регулировки чувствительности и Wi-Fi антенны. Схема его довольно проста и собирается за пару минут. Из дефицитных и капризных деталей это СВЧ диоды Д405. Они продаются в свинцовых оболочках так как не любят статическое напряжение, паять их нельзя! Но если сильно хочется, то можно)

Фактический резонанс получился в районе 222 кГц что на 4 кГц выше чем нам рассчитала программа, в рамках погрешности разумеется.  Резонанс этот равен длине волны. Без земли - вторичка будет шить на первичку и обязательно что-нибудь спалит. Любая внесенная в систему удельная ёмкость уводит резонанс в сторону, потому, арматура в стенах и кастрюля с борщом у соседа на плите сверху, может влиять на изменение параметров.

Когда всё настроено с терминала можно снимать маленькие разрядики, неоновая лампочка при этом ярко светится. Настройка проводится при минимальном напряжении генератора 15 В.

Зачем нужен ТОР!? Во-первых он выполняет роль конденсатора между верхним концом вторички и землей, что усиливает пробой в воздушной среде, во-вторых он понижает частоту вторичной обмотки. Без Тор-а она получается 309 кГц. Не все силовые транзисторы с так называемыми тяжелыми затворами способны работать на таких высоких частотах.

И так, имея простенький генератор мы вычислили резонансную частоту в 222 кГц. От эти цифр будем отталкиваться дальше. Подобным методом можно вычислить 1/4 волновой резонанс абсолютно любой вторичной катушки Тесла, даже если она покрыта краской и нам неизвестны её первоначальные параметры по намотке.

Поиск LC-резонанса первичной обмотки трансформатора. Конкретный вариант намотан на куске фанеры проводом 10 мм. кв.  Возвращаемся в среду калькулятора. Вводим геометрические параметры катушки: Высота намотки, у нас улитка - потому 0. Внешний и внутренний диаметр намотки, количество витков, их смещение относительно друг друга и ёмкость контурного конденсатора. Его номинал подобрал заранее. Подбор ёмкости заключается в том, чтобы получить ту же расчетную резонансную частоту как у вторичной обмотки.

Сейчас мы видим по отдельности график тока на первичной катушке, и график напряжений на вторичной. Но, если катушки совместить, они начинают видеть друг друга вследствии чего резонансная кривая разделяется на два пика, тот что первый - называется частотой нижнего полюса, второй - верхнего полюса. Эти цифры отображаются в калькуляторе. Точка провала посредине называется нулем.

Тесла обычно работает на частоте одного из полюсов, от этого будет зависеть звучание при проигрывании музыки и поведение разрядов в целом.

Для подбора необходимой ёмкости был сделан "Магазин ёмкостей". Состоит он из переменного конденсатора с регулировкой от 50 пФ до 1.2 нФ и клеммной колодкой куда будут устанавливаться пленочные высоковольтные красные ребята. Марка конденсаторов CBB-81. Вставляем некоторое количество в посадочные места. Сигнал будем снимать либо с ножек конденсаторов, либо с токового трансформатора через который пропущен один виток первичной обмотки.

Установим частоту к примеру 1 кГц и скважность сигнала в районе пару процентов. Нам главное увидеть такую картину. Это свободные затухающие колебания. На короткий промежуток времени мы выводим систему из положения равновесия в следствии чего видим некий звон, подобно струне гитары или линейки, после того как брынькнули по ней. Наблюдая за периодичностью этих колебаний мы напрямую определяем резонансную частоту LC контура первички.  Это обычная физика за 10 класс. Все процессы затухающих колебаний подробно описаны в учебнике.

Сейчас частота 98 кГц. Убираем по одному конденсатору и смотрим как меняется картина. Частота выросла до 185 кГц. Убираем еще, еще и еще до тех пор, пока не увидим цифры приближенные к 222 кГц, как у вторичной высоковольтной катушки. Настройка контуров проводится отдельно, так как они начинают откликаться друг на друга, а это искажает сигнал. Все что осталось это измерять получившуюся ёмкость ESR тестером, а затем следуя ей собрать высоковольтный блок из конденсаторов, который и будет работать на установке.

Блок ММС или много маленьких конденсаторов. В процессе работы трансформатора Тесла в индукторе качаются большие высокочастотные токи с большой амплитудой напряжения достигающих десятка киловольт. Чтобы увеличить рабочее напряжение и токоотдачу делается такая сборка.

Как подсчитать необходимую ёмкость. Допустим мы знаем что нам нужно получить 44 nF напряжением 10 кВ. Для этого последовательно соединяем 10 конденсаторов емкостью 150 nF и напряжением 1 кВ. 150 делим на количество конденсаторов в паровозе и получаем емкость 15 нФ. Чтобы получить 44 nF нужно добавить параллельно еще две такие ячейки. Точные расчетные цифры не всегда выходит получить, потому сборки в 45 nF более чем достаточно.

По полученным результатам 1.3 кА способен гонять всего лишь один конденсатор к78-2. Представляете? Правда потом он нагревается, а это влечет за собой изменение ёмкости и возможно других характеристик. Резонансная частота начинает уплывать и это хорошо видно на осциллограмме. За 5 минут непрерывной работы температура на конденсаторе составила 66 градусов. Провод индуктора удивил больше, он нагрелся до 115 градусов, провод в 10 мм. кв. с трудом выдерживает такие издевательства.

Наблюдения и эксперименты. Источник переменного тока к колебательному контуру может быть присоединен двумя способами: последовательно и параллельно. В последовательном контуре наблюдается - резонанс напряжений, а в параллельном - резонанс токов. Ради интереса попробовал качать генератором оба этих варианта и результаты мягко говоря удивили. Напряжение питания схемы было фиксированным, 20 В. Параллельный контур качался через трансформатор связи, последовательный напрямую к полному мосту. Обратил внимание, как отличается напряжение и ток в контуре, а так же на изменение резонансных частот при одном, и том же индукторе и контурном конденсаторе в цепи. При 120 кГц последовательный резонанс выдал напряжение 260 В на конденсаторе и 270 А в цепи. Кто-то спросит, а почему транзисторы не сгорели? Дело в том, что они открываются в нуле тока, качая контур туда-сюда.

GDT - трансформатор управления затворами. Используется для гальванической развязки управляющей схемы от силовых ключей и выступает в роли инвертора сигнала. Предварительно мотается на высокочастотном ферритовом кольце тройным проводом и насчитывает определенное количество витков. Каждый GDT управляет одним плечом полного моста.

Найти подходящие ферриты можно в старых компьютерных блоках питания, но не все они подходят для наших задач. Главные характеристики любого феррита - это материал из которого он сделан. От этого прежде всего будет зависеть магнитная проницаемость, максимальная рабочая частота, максимальная индукция насыщения, магнитные потери и прочее. Это прежде всего будет влиять на форму передачи управляющего сигнала на разных диапазонных частотах.

Маркировка на корпусе - редкое явления, в основной массе кольца лысые. Так как нас интересует исключительно практический результат, была собрана простенькая установка, которая покажет способен ли материал в принципе передавать прямоугольник в диапазоне 100-300 кГц, насколько он склонен к насыщению и насколько приемлемые у него потери.

Дабы определить на что способен сердечник – достаточно намотать на нём трансформатор с известным количеством витков и подать на первичку прямоугольный сигнал.

Тест сердечников проходит в два этапа: Первый этап - заряд/разряд ёмкости в 10 нФ, что является эквивалентом затворов полумоста из MOSFET или IGBT транзисторов в корпусе TO-247. Второй этап - тест на потери. 10 нФ емкость меняется на 100 с помощью переключателя, что уже соответствует мосту из 8-ми транзисторов. В этом режиме на резисторе и конденсаторе выделяется масса тепла. Резисторы ставим безиндуктивные, иначе на сигнале будет появляется звон.

Переходим к испытаниям. Мотаем на кольце 5 витков двойным проводом. Для удобства быстрой смены ферритов, концы зажимаются крокодилами. Накидываем щупы на первичную и вторичную обмотки. Частота 100 кГц нагрузка 10 нФ. Форма полки меандра близка к идеалу. Нагружаем эквивалентом из восьми транзисторов и видим характерный провал в начале полки. Увеличиваем частоту до 300 кГц и клацаем на рубильник. Это феррит хороший, можно наблюдать как растет ток потребления драйвера в жестком режиме теста. Прыгает от 10 мА сразу до пол-ампера при работе на большую емкостную нагрузку. Драйвер и феррит способен передавать прямоугольник на частоте до 1 мГц.

Теперь желтые кольца. Сердечник тут выполнен из распыленного железа обладающей большой индукцией насыщения и низкой магнитной проницаемостью. При подключении к драйверу он в буквальном смысле вызывает короткое замыкание. Сигнал просаживается, ток потребления от блока питания вырастает до небес, феррит сильно нагревается. Такой материал применим исключительно в сглаживающих дросселях, дифференциальных сетевых фильтрах и других индуктивных элементах.

Феррит из железа можно вычислить по индуктивности, она будет крайне мала! Так же можно провести проверку магнитом, железо будет сильней притягиваться. Если разбить материал и сравнить его под микроскопом, то можно увидеть разницу в зерне из которого выпекали кольца всевластия.

Чёрные ферритовые кольца от USB проводов и прочих фильтров. Рабочий диапазон у них лежит на высоких частотах. Передача формы сигнала желает лучшего. Особенно на частотах ниже 100 кГц. Они уходят в насыщение и начинают страшно нагреваться. Потребление от блока питания почти пол-ампера. Зелёные кольца с понижением частоты тоже уходят в насыщение, но не так сильно. В общем использовать черные ферриты для трансформаторов управления затворами не рекомендую.

Самые лучшие GDT трансформаторы которые тестировал, были от заводских блоков питания. Названий и маркировок не знаю. Тут так же имеется первичная обмотка и две вторичные. Кроме широкого диапазона передачи сигнала они не уходят в насыщение даже на низких частотах приближенных к 70 кГц. Это видно по амперметру на блоке питания.

Трансформатор тока и обратной связи. Зачастую в Теслостроении это два ферритовых кольца с намоткой по 33 витка каждый. Одна обмотка, замыкает одним витком другую. Коэффициент трансформации 1:1089. Рассчитывается он просто, один умножаем на 33, а затем еще раз на 33. Феррит попался с маркировкой, MS-106125-2. По описанию его максимальная рабочая частота составляет 500 кГц. Токовые трансформаторы размещаются на одном из холодных концов LC контура. Это важно, нельзя их подключать между первичной обмоткой Теслы и MMC — в процессе работы там появляется высокое напряжение, которое может пробить изоляцию трансформатора и вывести из строя схему управления драйвера.

Для настройки защиты по току, необходимо вращать потенциометр и добиться в контрольной точке "OCD" напряжения, которое рассчитывается в калькуляторе. Чтобы получить ограничение в 250 А, в контрольной точке должно быть 757 мВ. Максимальный предел ограничения до 1 кА.

Для упрощения измерений тока намотаем трансформаторы по 32 витка, коэффициент трансформации выйдет 1:1024. Нагрузим его 10 Ом резистором. Выйдет что на каждый 1 А в контуре мы получим падение напряжение на резисторе в 1 мВ.

Особенности измерения. Нагрузочные резисторы должны быть безиндуктивные, в противном случае на сигнале будет появляется звон. Земляной крокодил на щупе это чистое зло при измерениях. Он обладает паразитной индуктивностью. Чтобы избавится от этого эффекта, измерения лучше проводить уменьшив длину всех лишних проводов.

Подготовка и настройка драйвера с прерывателем. После того как стал понятен принцип работы всех отдельных потрохов, осталось подключить их к драйверу. Осуществляется это с помощью разъемов. Чтобы ничего не перепутать прилагается схема на которой черным по белому всё нарисовано.

Начнём с прерывателя. На лицевой стороне панели драйвера есть отверстие, кудой проходят провода. Все контакты на разъемах подписаны, перепутать что либо сложно, но при желании можно. Прерыватель размещается на 5 мм стойках и крепится снаружи. В экранированном корпусе Bluetooth работать не будет!

Все разъемы на лицевой панели подписаны. Пойдем слева направо. В первое гнездо вставляются трансформатор обратной связи и трансформатор тока. Назначение второго - не знаю. Третий - это управление GDT, а на последний подается питание 24 В с блока питания. Алюминиевый корпус соединяем с минусом питания схемы, ту же процедуру проводим с радиатором двойного полного моста.

Каждый GDT будет управлять одним плечём. Как правильно соединить выводы покажу по мере настройки. Дальше подключаем блок питания иии ... как-то не удобно работать с этой грудой железа, предлагаю поместить его на одной платформе и надежно закрепить, чтоб ничего не болталось. На последок, подключаем индуктор без вторичной катушки, она нам сейчас не нужна.

Первое включение. Если загорелся зеленый светодиод, значит питание подсоединено правильно. Если пошел дым, то вероятно не правильно.

Первоначальная настройка. Тыкаем щуп в отверстие P15 и крутим подстрочный резистор с подписью осциллятор. Нужно выставить резонансную частоту катушки, у нас это 220 кГц. Дальше необходимо отрегулировать форму сигнала пилы, это нужно для правильной работы QCW режима.

Скачиваем с Google Play приложение которое называется SimpleTesla. Запускаем его и одним нажатием кнопки подключаемся к прерывателю. Светодиод на плате должен перестать мигать, что будет свидетельствовать об удачном подключении телефона.

Переходим во вкладку прерывания и понажимаем кнопки. Слышно как пищат GDT. Настройка как всегда при минимальных напряжениях питания моста. Управляющие сигналы затворов транзисторов по одной диагонали должны работать в фазе, по другой - в противофазе. Тут главное ничего не перепутать. Нельзя допускать чтобы одно плече открывалось одновременно со вторым, так как это вызовет короткое замыкание и следовательно взрыв транзисторов. Полный мост качает LC контур и это происходит 220 тысяч раз в секунду.

Если вместо меандра увидели что-то другое, необходимо установить перемычку инверт в положение 1, или перевернуть трансформатор обратной связи. Амплитуде сигнала достигает 40 вольт в размахе, раскачка происходит относительно средней точки + и - 20В. Затвор одного из ключей заряжается в отрицательную область. Это хорошо для драйва так как минимизирует вероятность открытия транзистора от шумов в момент когда он должен быть закрыт.

Переходим к настройке корректора фазы. Он нужен для того, чтобы компенсировать задержки и добиться мягкого переключения транзисторов в нуле тока. Иногда, диапазона регулировки резистора может не хватать, как это было у меня, тогда придётся подбирать дроссель. Фазовая автоподстройка частоты работает в широком диапазоне, это видно на примере нагрузки в виде стальной плиты.

Теперь рассмотрим как работает защита по току. В драйвере реализовано два основных режима. В первом если ток превышает установленный порог, длительность ширины импульса накачки уменьшается, на лицевой панели при этом загорается красный светодиод.

Второй режим устанавливается перемычкой Pskip. В этом случае при срабатывании защиты, тесла не отключается а пропускает один период. В результате чего, драйвер работает как стабилизатор тока в первичной обмотке. Это позволяет запускать Теслу на большую длину импульсов и добиваться большой длинны стримера одновременно с хорошим аудио-эффектными разрядами.

Самое время переходить к испытаниям. Устанавливаем вторичную катушку, не забыв при этом подключить её к заземлению и запускаем прерыватель. На сигнале тока видим биения, этот эффект вызван откликом друг на друга двух почти одинаковых резонансных контуров близких по частоте. Запускаем какую-нибудь музыкальную композицию. Напряжение на блоке питания как всегда минимальное, 30 В. Смотрим на разряды.

Заметьте, до этого момента мы ни разу не подавали полного напряжения на силовую часть моста. Зачастую начинающие Теслостроители игнорируют многие этапы настройки, в результате чего получают десятки спаленных транзисторов, гарантировано испорченное настроение и залёт на капусту.

На драйвере сейчас все перемычки в нулевом положении. Работать будем в режиме DRSSTC, указываем это в приложении. На ЛАТР-е установим напряжение 150 В.  Управление прерывателем осуществляется ползунками. Первый регулирует мощность разрядов, ограничивая ширину импульсов накачки контура. Второй ползунок задает частоту выходного сигнала, третий регулирует заполнение. Последний отвечает за частоту пачек накачки, регулировка от 1 до 10 Гц. Каждый из этих параметров напрямую влияет на форму и длину разряда.

После десяти минут непрерывной работы в хате ощущается резкий запах озона, обязательно проветриваем помещение! Трансформатор гальванической развязки от сети 220 имеет ощутимый нагрев, он выступает в роле ограничителя мощности и не дает ВЧ помехам проникать в электросеть. Первичная катушка - теплая, собственно как и вторичная. Радиатор двойного полного моста практически не нагревается, вентилятор в процессе всех экспериментов так и не подключал.

Теперь посмотрим что представляет из себя QCW режим. Для этого перемычку QCW установим в положение 1. То же самое указываем в приложении.

Особенности. Драйвер при использовании QCW режима использует технологию фазосдвигающего моста, позволяющей плавно увеличивать ток в первичном контуре, благодаря чему получается большой одиночный разряд. Смотрим как это работает на практике...

Запахло жареным. При запуске было допущено три основные ошибки. Первая - заземление, оно сидело на x2 конденсаторах, вместо батареи.  При работе было видно как фильтр временами прошивает. К тому же, все токи гуляют в гальванически развязанной от общей сети схеме. Вторая ошибка - открытая крышка драйвера и возможные наводки на плату управления. Третья ошибка – криво настроенный корректор фазы, дело было до подбора индуктивности с цепи задержки.

Какой из этих перечисленных пунктов вынес мост, останется загадкой. Вероятно, каждый из них, сыграл свою роль. Итог – минус 8 транзисторов за вечер стоимостью 50$.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла три месяца. Стоимость конструкции обошлась примерно в 400 баксов. На вопрос какое практическое применение имеет катушка тесла, отвечаю: "Камонн - Джим Кери".

Это просто опыт в настройке силовой электроники. Имея базовые знания к примеру, можно отремонтировать сварочный инвертор или какой-нибудь блок питания, принцип работы везде одинаковый. Сопутствующий ущерб в процессе фильма свёлся к 8 сгоревшим транзисторам, ESR тестеру, RGB подсветке в соседней комнате и тетрису, схема которого по умолчанию не предусматривает какого либо экранирования на плате. Напряженные поля имеют свойства напрягать бытовую электронику.

Материала и опыта накопилось очень много. Надеюсь вселенная предоставит время, чтобы рассказать обо всем этом . А на этом всё, вот так вот!

Поддержи нас на YouTube Поддержи нас на Patreon Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен одной из легендарных самоделок, дозиметр RAD BOY. Тут тебе и цветной экран, и возможность просмотра накопленной дозы за день, продолжительная автономность, в общем сливки в своем роде. В ходе поста рассмотрим как собрать такое устройство, самостоятельно запрограммировать и произвести примитивные манипуляции с настройкой высоковольтного трансформатора. Чтобы устройство выглядело подобающе, смоделируем и напечатаем корпус. В процессе повествования узнаем технические особенности, рассмотрим меню настроек, распилим счетчик Гейгера для изучения внутренностей и сравним показания самодельного прибора с профессиональным дозиметром Радиаскан-701.

Данный проект был взят с сайта Радиокот и рассматривался скорее как игрушка, чем функциональное устройство, из-за чего выпуск из года в год откладывался в долгий ящик до последних мировых событий. Статья была опубликована в далеком 2013 году автором MadOrc. В ней подробно описаны основные функциональные и технические возможности устройства, которые мы сегодня подробно разберем на практике. Дозиметр выполнен в стиле игры Fall Out на фоне сезонных растущих ядерных грибов. Форум насчитывает около сотни страниц с обсуждением различных доработок, возможных неисправностей схемы и целого множества вариаций печатных плат, производство которых мы закажем на сервисе PCBWey.

Через три недели почтовые службы доставили товар по адресу. Дальше предстоит работа по сборке устройства. Принципиальная схема дозиметра довольно простая и требует минимального количества комплектующих. Хотя, в этом мире все относительно...

Самая простая схема "трещалки" будет выгладить так. Сетевой удвоитель напряжения, токоограничивающий резистор на 10 мОм, счетчик Гейгера и разделительный конденсатор с динамиком. Включается в розетку и может быть использован в качестве примитивного индикатора радиоактивного загрязнения одежды, обуви, продуктов питания и всякого разного в случае если с неба подобно снегу посыпеться "Радиоактивный пепел".

У нас же схема немного сложнее так как имеет: микроконтроллер, цветной экран и сложные алгоритмы пересчёта радиационных полей. Сердцем устройства выступает микроконтроллер Atmega128A, можно с буквой L в конце, или U. Кроме печатной платы нам понадобится самый распространенный счетчик Гейгера СБМ20, цветной дисплей от старой нокии, ферритовая гантелька, аккумулятор, пьезоизлучатель, вибромотор, часовой кварцевый резонатор, разъем микро USB, жменя резисторов и конденсаторов.

В начале запаиваем микроконтроллер, а вслед за ним всю остальную мелочь. Для удобной пайки компонентов был собран простенький магнитный держатель для плат. Наносим водосмываемый флюс F5 и равномерно распределяем его по поверхности.

К некоторым радиокомпонентам предъявляются определенные требования. Диод в узле накачки должен быть ультрабыстрым US1M. Однажды мне продали S1M, схема с ним не работала. Накопительный SMD конденсатор должен обладать емкостью не больше 10 нФ, а напряжение не ниже 500 В, типоразмер 1206. Разделительный конденсатор в цепи наличия импульсов имеет малую емкость около 10 пФ и так же напряжение не ниже 500 В. Такие артефакты продаются не во всех магазинах и иногда их можно заменить на большие пленочные конденсаторы, но эстетический вид устройства при этом будет утрачен.

Монтаж кнопок, пьезоэлемента и вибромотора осуществляется в самом конце. После  промываем плату в струе проточной воды чтобы смыть следы флюса, а затем помещаем ее в ультразвуковую ванну со спиртом, чтобы удалить следы канифоли.

Все жизненно важные элементы разместились на своих местах, теперь на микроконтроллер необходимо залить прошивку. Для этих целей используем программатор Xgecu TL866II Plus. Питание на плату можно подать как отдельно, так и с программатора, чем я и воспользуюсь. В папке с проектом будет два файла FLASH и EEPROM. Указываем к ним путь в программе. Фьюзы биты устанавливаем так, как показано на картинке в архиве. Нажимаем на кнопку программирования и наблюдаем за процессом. Как только зеленый светодиод на программаторе погаснет, это будет означать что процесс прошивки завершен.

Теперь можно подключить экран и пробовать запускать устройство. Подаем питание с аккумулятора, иии... Никаких признаков жизни не наблюдается. Странно. Давайте разбираться в чем причина.

Тут вспоминаются золотые слова препода с универа, который постоянно утверждал что электроника - это наука о контактах. Проверим его теорию на практике под микроскопом. Действительно, один контакт на разъеме для экрана висит в воздухе. Еще раз хорошо пропаиваем эти места паяльником.

После подачи питания на плату экран показал загрузку виндовс с надписью гамма - бета дозиметр. Сейчас у нас схема функционирует с ограниченными возможностями. Первое что необходимо, это проветрить работоспособность всех кнопок меню, отклик вибромотора и наличия звукового сигнала с пьезоизлучателя.

Сложность с которой можно столкутся на этом этапе сборки заключается в цветных экранах, которые можно раздобыть с телефонов Nokia серии 6100 (6610,2600,7200,7250,3100).

Их существует 3 типа. На чипе Epson, Philips и чего-то среднего между первым и вторым.

Для данного дозиметра нужен именно чип Philips на контроллере PCF8833. В статье говорится что на задней стороне экрана должна присутствовать зеленая или синя точка. С красной - экраны работать не будут.

Из личной практики утверждение работает 50 на 50. Вот к примеру два экрана с красной точкой, которые действительно не работают, видно только наличие подсветки. Но, другие три экрана с красной точкой замечательно работают, искать нужно вот с такими надписями на задней стороне.

Теперь что касается зеленых и синих точек, на рынке попались образцы которые так же не отказались работать. Решение, которое напрашивается в таком случае, брать дозиметр с собой и проверять экраны на месте, что в итоге я и сделал, отфильтровав половину неработоспособных чипов. В редких случаях попадается брак с горизонтальными полосами. На работу не влияет, только бесит.

Допустим вы нашли рабочий образец. Напрашивается вопрос, где взять к нему панельку. Её можно сдуть с плат от мобильных телефонов. Когда занимался аффинажем золота такого добра было с излишком. Самый быстрый и доступный вариант, купить сразу несколько разных нерабочих Nokia за копейки и играть в лотерею. Один из них нет-нет да и заработает. У меня в первой партии телефонов из 3 трёх штук заработал всего один экран.

Эти экраны производили в разное время и вероятно на разных заводах, о чем свидетельствует разнообразие оттенков от черного к синему. При первом включении трёх дозиметров можно заметить разную цветопередачу жидкокристаллических дисплеев. Это нормально, в меню прибора можно настроить контраст и яркость для оптимального визуального восприятия.

На одном образце что слева, символы кажутся больше и толще, не отважусь грешить на размер пикселей, но он отличается от остальных. Последнее наблюдение относится к углам обзора. Каждый прошедший через мои руки экран, имеет какие-то уникальные особенности характерные разным сериям выпуска.

И так, вы запустили дозиметр и проверили все жизненно важные органы управления. Дальше рекомендую зарядить литий-ионный аккумулятор перед началом настроечных работ. Сейчас нам необходимо намотать высоковольтный трансформатор который вдохнет жизнь в счетчик Гейгера СБМ-20. Мотается он на ферритовой гантельке, размер 9*12 мм, проницаемость 2000.

Для намотки трансформатора был собран примитивный намоточный станок с регулятором оборотов и индуктивным счетчиком витков. Когда магнит на скорости проносится мимо датчика, засчитывается один виток. Двигатель применен от старого струйного принтера.

Перед началом намотки изолируем внутренние стенки стакана каптоновым скотчем. Провод для намотки взял от советского соленоида, диаметр с изоляцией 0.08 мм. Начало вторичной обмотки в обязательном порядке помечаем маркером. На лабораторном блоке питания поднимаем напряжение и находим приемлемую скорость вращения, по возможности укладываем провод виток к витку. На словах вроде просто, но с тонким проводом не всегда удается добиться приемлемого результата.

Идеальная индуктивность для работы лежит в районе 9 мГн. С разными ферритами количество витком может отличатся. В конкретном исполнении понадобилось ровно 470 витков. ESR тестер показывает 8.9 мГн что находится в нужных рамках с учетом погрешности. После всех процедур намотку необходимо пропитать эпоксидной смолой и запечатать в термоусадку.

Первичная обмотка мотается в ту же сторону что и вторичная. Изначальное количество витков 13, провод 0.2 мм. Дальше имея метку на ферритовой гире, соединяем начало первичной обмотки с концом вторичной. Тут главное ничего не перепутать.

Припаиваем трансформатор на плату и подаем питание на схему. На этом этапе внимательно нужно следить за уровнем накачки высокого напряжения. Сейчас оно показывает норму, но через секунду меняет значение на низкое, норма, низкое и так далее. Такого быть не должно.

Переходим к настройке. На щупе осциллографа включаем делитель напряжения на 10 и подключаемся напрямую к обкладкам накопительного высоковольтного конденсатора. На экране видим импульсы с амплитудой не превышающие 200 В. Если заглянуть в паспорт к трубке СБМ-20, то видим что напряжение начала счета лежит в пределах от 260-320 В, а рабочее напряжение должно составлять 400 В. Сейчас нам необходимо изменить коэффициент трансформации высоковольтного трансформатора. Для этого отматывает по одному витку первичную обмотку и наблюдаем как меняется индуктивный выброс на экране осциллографа. Добиваемся наибольшей отдачи по напряжению, если будет больше 400 В не страшно.

Дальше последовательно с первичной обмоткой устанавливаем переменный резистор и добиваемся чтобы вершина импульса лежала в пределах необходимого для функционирования трубки напряжения 400 В, прям как доктор прописал. Настройка довольно простая, но из наблюдений при одинаковой индуктивности трансформатора, отдача у них временами отличается.

К примеру на одной плате нужно было 5 витков первичной обмотки и токоограничивающий резистор в 5.1 Ом, а на другой 13 витков и 20 Ом. От чего это зависит мне не известно. Были предположения что отличается проницаемость ферритов, для проверки этой теории было собрано примитивное устройство, которое имитировало накачку на дозиметре, но амплитуда пиков напряжения при одной и той же индуктивности была примерно одинакова. В качестве управляющих источников коротких импульсов использовался прерыватель для катушек Тесла.

Осталось добавить самый важный элемент, способный регистрировать ионизирующее излучение. Самые распространенные трубки в этом деле - это счетчики Гейгера СБМ20. Предлагаю распилить один из них и посмотреть из чего он состоит.

Состоит устройство из анода, внутреннего стрежня и катода, роль которого выполняет герметично запаянный баллон наполненный смесью инертных газов таких как: неон, бром и возможными некоторыми добавками.

При попадании в камеру радиоактивной частицы, её энергии оказывается достаточно, чтобы выбить свободный электрон из материала корпуса камеры, этот электрон лавинообразно начинает выбивать свободные электроны из окружающего инертного газа и происходит его ионизация, которая в итоге приводит к разряду между электродами.

При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока в газовой среде на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается и счётчик снова готов к работе.

СБМ20 в большинстве случаев существуют в габаритах превосходящие размер платы. Как же это исправить? Для этого с помощью паяльника удаляем припой с клемм и освобождаем проволоку которая идет напрямую к электродам счетчика. Затем аккуратно нагреваем переход между металлом и бакелитовой вставкой. Клей, который находится в соединении станет мягким что позволит без проблем отсоединить трубку от клемника. Усердствовать тут не нужно, так как можно повредить стеклянные изоляторы которые находятся по бокам.

Такой уменьшенный по габаритам счетчик можно припаивать на плату. Электронная часть дозиметра собрана и готова к работе. На экране накачка высокого напряжения в норме, собственно как и окружающий радиационный природный фон.

Для дальнейшей работы нам понадобится контрольный источник, роль которого выполнит светофильтр ЗС-7 обладающий слегка повышенным радиационным фоном. Будем изучать осциллограммы, сейчас нас интересует лицевая сторона платы. Слабый сигнал со счетчика Гейгера через разделительный конденсатор поступает на каскад из двух транзисторов BC857 с прямой проводимостью решает задачу усиления и инвертирования сигнала. На его выходе видим четкие положительные импульсы равные напряжению питания схемы. Второй транзистор BC847 переворачивает этот сигнал и в таком виде он поступает на порт микроконтроллера. Предполагаю такое решение дает повышенную помехоустойчивость дозиметру.

На затворе Mosfet транзистора, отвечающего за импульсы накачки высоковольтного трансформатора видим пачки примерно раз в секунду. Количество импульсов в пачке микроконтроллер определяет автоматически по обратной связи, выполненной на 18 вольтовом стабилитроне и 1 кОм резисторе. Много кто спрашивал в чем плюс цифрового осциллографа Rigol 1054. Отвечаю. Тут есть возможность записать любой спонтанный во времени сигнал, затем развернуть его и изучать в любых доступных позах.

Импульс напряжения на горячем конце высоковольтного трансформатора выглядит как острая иголка амплитудой около 400 В, после выпрямительного диода на накопительном конденсаторе должна быть прямая полка равная тем же 400 В, но щуп осциллографа несмотря на свое больше сопротивление просаживает напряжение практически до нуля, что мы и наблюдаем. На этом электрокардиографию можно считать исчерпывающей. К высоковольтному конденсатору руками лучше не касаться, он кусается как хомяки если их разозлить...

Если вдруг в процессе сборки возникли проблемы с подсветкой экрана, проверяем что присутствует на удвоителе напряжения. Там должны быть стабильные 6 В при максимальной яркости подсветки и 5.5 В при минимальной. Если ничего не наблюдаем, проверяем наличие управляющего ШИМ сигнала. Повторяемость устройства при заведомо исправных радиокомпонентах довольно высокая, потому со сборкой справится каждый желающий.

Плата в готовом виде выглядит компактно, технологично, но в карман ее рядом с ключами не положишь. Тут нужен корпус. Смоделируем его в солидворксе. Конструкция должна состоять из задней крышки, которая будет служить в роли сменного фильтра, прочного корпуса с названием дозиметра на лицевой стороне и 4 кнопок управления. Получившуюся модель переносим в слайсер для печати на фотополимерном 3D принтере.

Для лучшей читаемости надписи и рисунка радиохазарда модель размещаем под углом в 45 градусов. Для печати воспользуемся принтером Creality Halot-Sky совместно со смолой Jang He.  Их существует множество цветов, но поработать получилось только с белым и серым. В чем заключается отличие, узнаем после печати.

Если печатать модель плашмя к столу, то надписи из-за переэкспонирования первых слоев заливает до состояния не читаемости. После того как модель выросла из полимера, промываем её в спирте.

Как и полагается любому делу, корпус прошел путь от самого простого для понимания реальных размеров и до того состояния, которое мы увидим дальше. Естественно без работы напильником тут не обошлось. Обработка поверхности от поддержек и все такое. Время экспозиции серого фотополимера 3 секунды, белого 4. Последний обладает чрезвычайно высокой паразитной засветкой, что очень сильно замыливает надпись. Разницу видно на острых гранях букв, включая рисунок радиохазарда внизу.

В съемной крышке предусмотрено углубление в которое помещается кусок фольгированного свинца, который будет служить фильтром для измерения гамма и бета излучения. Чтоб металл сидел на месте и не вываливался, заливаем резервуар эпоксидной смолой. Распределяем ее равномерно по поверхности и оставляем на сутки застывать.

Дальше нам понадобится светонакопительный порошок зеленого цвета. Разводим его в небольшом количестве эпоксидки, набираем в шприц и небольшими порциями по одной капле заполняем форму рисунка. После этих процедур корпус несколько суток лучше не трогать.

Помещаем сюда всю электронику. Внутри не предусматривались какие либо элементы крепления платы, потому лучшим решением для этой задачи будет водостойкий силикон или какой-нибудь клей герметик. В общей сложности подготовка корпуса заняла 3 дня и 3 ночи, теперь можно посмотреть на результат.

Универсальность дозиметра заключается в том, что если батарейка в нем разрядилась, а вы каким-то образом попадете в зону повышенных радиационных полей, эпоксидная смола засветится подобно клинку молодого хоббита во время приближения орков.

Так же можно носить в кармане жменю соли, если она засветилась, значит поля свыше сотни ренгрен вокруг и нужно делать ноги с того места где вы стоите. Подобный эффект демонстрировался в посте про самодельную рентгеновскую установку. Корпус получился достаточно компактным и с легкостью помещается в карман штанов.

Рассмотрим краткие технические характеристики дозиметра. В устройстве находится Литий-ионный аккумулятор емкостью 800 мА, заряжается он через разъем micro USB и сопровождается индикацией синего светодиода. По окончанию заряда светодиод гаснет.

Потребление прибора в режиме сна порядка 40 микроампер, в момент накачки ток прыгает до 500 мкА. В обычном режиме измерения при максимальной яркости экрана потребление прибора составляет 22 мА. Выходит что с установленным аккумулятором прибор может работать 36 часов в режиме включенного экрана и примерно много лет в режиме сна.

Самый большой пик потребления приходится на вибромотор, он самый прожорливый и максимальное измеренное потребление лежит в районе 106 мА.

Максимальный предел измерения фонового значения, которые получилось добиться в домашних условиях 47 мР/час. Полагаю это потолок для примитивной рентгеновской установки на кенотроне 2Ц2С. Запускать Сифуновскую пиш машину мне было лень, так что звыняйте.

Если по какой-то причине пропадет высокое напряжение или перестанет работать счетчик на плате, на экране появится сигнал тревоги.

Сравнивать функционал RAD BOY с Радиаскан-701 не вижу смысла, так как это приборы разной весовой категории и c разными счетчиками на борту. Тут преимущество разве что в габаритах и времени автономной работы устройства.

Пробежимся по меню дозиметра и посмотрим на разнообразие настроек. В первой строке видим тип графика. Статистику и текст мы наблюдали на экране в течении всего поста. Гистаграмма выглядит как пики максимальных радиационных полей в определенный момент времени. Можно наблюдать какой был средний фон в последнюю минуту или час. Выбор экрана на любой вкус и цвет.

Дальше второй пункт - кнопки. Тут можно установить отклик при нажатии в виде вибрации, беззвучного режима или тонального. Звук счетчика Гейгера можно выбрать тональным в виде вибрации или беззвучным. Настройка авто сна определяет через какое время прибор уйдет в сон после последнего нажатия кнопок на приборе.

Яркость и контраст определяет читаемость полезной информации на экране.

Порог тревоги устанавливает уровень радиационного фона, после которого прибор начнет ругаться и оповещать что вы находитесь не в том месте, не в то время. Установим 80 мкР/Ч.

Время и дата на момент съемки 22 часа 24 минуты, 15 октября 22 года. Суббота за бортом.

Теперь заходим в сервисное меню. Нас интересует пункт плотность датчика. По умолчанию выставлено 540 кв.мм. Из-за того что трубка частично перекрыта пластиковой задней крышкой, это значение следует снизить до 200 кв.мм. Дальше нажимаем кнопку выбора измерения и выбираем пункт плотность бета частиц. Прибор нам рекомендует закрыть фильтр датчика.

Заднюю крышку устанавливаем свинцовой пластиной к счетчику и проводим первое измерение, затем через минуту прибор попросит убрать фильтр и провести второе измерение. Показания Радиаскан-701 и RAD BOY в среднем насчитали одинаковые значения плотности бета потока, разумеется в рамках погрешности.

Измерение гамма плюс бета, условно оба прибора тоже шли нога в ногу. Оба прибора лежали на светофильтре ЗС-7. Главное условие заключается в том, чтобs источник перекрывал площадь обоих счетчиком для корректного измерения уровня фона.

Так же прибор умеет считать накопленную дозу за сутки по часам, за месяц по дням и все в таком духе. Нужно было собирать это устройство до того, как мы по окрестностям Чернобыля лазили. Ухх было время...

Кто-то писал в инстаграмме, почему дозиметры показывают разные фоновые значения? Отвечаю, это эффект называется флуктуацией - случайным отклонением от среднего значения случайной величины, характеризующей систему из большого числа хаотично взаимодействующих частиц. В свободном пространстве гамма кванты летают как попало, потому значения на дозиметрах скачут, но в среднем фон плюс минус одинаковый.

Дозиметр получился довольно простой как в плане сборки, так и в плане настройки, что не составит труда повторить его любому школьнику. Кроме всего рассматривалась к сборке кандидатура радиометра Атом Скан, к которому можно подключать практически любые счетчики Гейгера в том числе слюдяные. Про него обязательно поговорим в одном из следующих постов. Себестоимость дозиметра RAD BOY выходит примерно 50 баксов, цена конечно же относительна, так как некоторые комплектующие типа счетчика СБМ20, экрана, микроконтроллера и аккумулятора могут меняться в зависимости от региона проживания.

В общем что хотел сказать, надеюсь в ближайшем обозримом будущем дозиметры нам не понадобятся...

Поддержи нас на YouTube

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен удивительно редкому артефакту, история которого началась около тысячи лет назад. В ходе поста попробуем реконструировать предмет с помощью подручных средств, а затем отлить его из античного серебра.

История начинается с бескрайних просторов тридевятого царства. В тридцати километров от великого княжества, одному человеку посчастливилось найти крайне редкую для наших мест находку!

Это половинка монетовидной привески скандинавского типа, ориентировочно конца 10-11 века. Материал - оловянистая бронза. Похожие предметы были ранее найдены в городе Бирке, Швеция. Там находился крупнейший торговый центр шведских викингов в 800—975 гг.

Детальное изучение предмета показало значительный износ металла на ушке, кто-то долго его носил пока не перетерлась ниточка. Поломано изделие было еще тогда, на изломе хорошо видно вековой слой патины, а сзади современный след от лопаты.

Рентгенофлуоресцентный анализ металла показал: cодержание олова в образце 35%, так же в сплаве содержится свинец, кремний, фосфор, алюминий, сурьма, железо, никель, серебро и марганец. Богатая смесь! Уверен, мастера-литейщики того времени часто экспериментировали с рецептами сплавов для ювелирного литья, а самые удачные наверняка держали в секрете.

Переходим к реконструкции. Рисунок на подвеске зеркальный, а значит если сделать пару восковых копий, то можно будет попробовать совместить их.

Запекаем железку в ювелирной резине для получения точного слепка. Конкретная резина низкотемпературная и вулканизируется при температуре 90 градусов.

Вулканизатор для этих целей выглядит так. Мы уже неоднократно разбирали его конструкцию в предыдущих постах. Терморегулятор выполнен на цифровом датчике температуры DS18B20.

Резина запекается часа два, пора извлечь её с духовки. Как только установка остынет, достаем брусок из формы. Зигзагообразными движениями разрезаем его на две половинки и аккуратно извлекаем привеску.

Параллельно разогреваем инжекторный воск, набираем его в шприц, а затем уверенным движением впрыскиваем в резиновую матрицу.

В конечном результате у нас получилась полная копия изделия из воска. Теперь каким-то образом нужно соединить две половинки. Узор на амулете полностью зеркальный. Нужно убрать лишний материал на месте излома и выровнять края для совмещения рисунка.

Ушки на привеске с обоих сторон нам не нужны, удаляем одно из них. Половинки соединяем обыкновенным паяльником, желательно чтобы он имел регулировку температуры и не пропалил сквозную дыру в воске. С лицевой стороной нужно работать очень аккуратно, чтобы в дальнейшем было меньше мороки с восстановлением рисунка.

Обратную сторону можно выровнять с помощью канцелярского лезвия, а для более тонких работ используем самодельные резцы по воску. Рабочая их часть - это медицинские иголки и заточенные под конкретную задачу свёрла.

Работа по восстановлению рисунка требует много терпения и усидчивости. Конкретная марка инжекторного воска не очень подходит для резьбы, так как имеет свойство прилипать к резцам.

Был у меня как-то опыт работы с пчелиным воском, пытался воссоздать по рисунку с интернета оберег от злых духов - амулет змеевик. Вот там, действительно была липкая работа.

Подготовка опок перед отливкой. Для начала нам нужно залить их формовочной смесью. Время жизни этого коктейля восемь минут. Нужно успеть все перемешать, несколько минут завакуумировать состав чтобы избавится от лишних пузырей, разлить всё по опокам и снова завакуумировать все это болото. Скажу наперёд, что данная процедура полностью исключает корольки на отливках. Раньше без такого оборудования с этим у меня были проблемы.

Снимаем скотч, так как он нам больше не понадобится. Литники в виде гвоздей проще удалять, если их заранее окунуть в воск, а внешний нагрев позволит извлечь металл без повреждения каналов. Сверлом делаем небольшую зенковку отверстий. Важно чтобы мусор не попал внутрь. Опоки обязательно подписываем. Если не сделать данную процедуру потом, фиг пойми что-где находится, однажды обжегся на этом этапе.

Прокалочный цикл. К каждой формовочной смеси производитель прилагает инструкцию с прокалочным циклом. Вот простой пример для нашего состава. Тут видны конкретные полки по температурам в определенное время. Весь процесс занимает 15 часов.

Пока опоки проходят многочасовую прокалку формовочной смеси, подготовим для работы серебро. Так как изделие у нас будет историческое, серебро тоже должно соответствовать той эпохе. Правда оно немного старше и относится к Черняховской культуре - это когда был Древний Рим, императоры и динарии с изображением правителей. Из серебряного лома отсортировал различные оплавки мало представляющие историческую ценность.

Общий вес металла составил почти 61 грамм.

Плавить будем небольшими порциями, время от времени посыпая бурой.

В результате у нас получились серебряные слитки. Отмеряем необходимое количество для нашей восковки и переходим к самому интересному.

Из практики, центробежное литье дает самый лучший результат отливок так как металл в этом случае кристаллизуется под давлением. Махать кружкой можно начиная с самого утра и заканчивая поздней ночью, чтобы чашка успела остыть за это время. Дальше достаем опоку и погружаем ее в холодную воду.

Облои на отливках появились из-за неправильного цикла прокалки формовочной смеси, амулеты отливались в тот момент, когда шли эксперименты с подбором оптимальных температур. Тогда центробежная кружка не успевала отдыхать! Процесс затягивает и вдохновляет.

Две восковки с амулетами полностью пролились. Сейчас нужно отбелить металл в лимонной кислоте чтобы перейти к дальнейшей механической обработке. В которой нужно убрать облои, следы от литников и прочие видимые дефекты литья.

После механической полировки амулет получился слишком блестящий и неестественный. Исправим это нанеся патину с помощью серной мази.

Натираем поверхность привески и оставляем металл отдыхать на несколько часов, а иногда и дней для достижения необходимого результата. Изделия из разных партий слитков дало разный результат чернения, отличаются примесями в металле. Учитывая что тогда серебро отличалось от партии к партии, то это, вполне нормальное явление.

Параллельно с амулетом отливались и другие не менее интересные предметы. В этих опоках находилась монетка и два крестика Киевской Руси. Старинные нательные кресты с молитвой на задней стороне. Амулеты-топорики Черняховской культуры, у них тоже разные примеси в составе, оттенки металла отличаются. Половинки морских ракушек, отливал их для Енота, одного хорошего знакомого. Интересно, какое украшение он из них придумает!?

Вот такая красота получилась! Каждый предмет на руке имеет свою отдельную историю и прикоснутся к ней для меня большая честь!

По итогу из половинки скандинавской привески мы получили полную реконструкцию предмета из римского серебра.

Приятно продолжать ремесло, которое человечество осваивало веками. Лишь по таким предметам дошедших до наших дней можно попытается сложить картину прошлого, представить быт людей и многое другое. Человек, который потерял привеску вероятно мог путешествовать, он спал с этим предметом на шее, принимал пищу, растил детей. Иногда, пересматривая старинные находки появляется непреодолимое желание собрать машину времени, да и вообще…

Поддержи нас на YouTube

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен алхимии - древнему ремеслу, способного превращать камень в золото. В ходе поста будем работать с различными кислотами, приготовим самый настоящий золотой бульон и узнаем как приручить драгоценный металл история которого, началась около 6 тыс. лет назад ориентировочно в Египте. Процесс этот увлекательный и местами непредсказуемый, что требует базовых знаний техники безопасности.

Эта история начинается еще со школьных времен, когда все блестящие предметы собирались в отдельную коробку, на случай, а вдруг когда-нибудь пригодится. Многие знакомые, узнав, что предстоит съемка фильма про аффинаж золота разбавили имеющуюся коллекцию различными артефактами, часами, радиодеталями, процессорами от компьютеров и многим другим. Каждая из вышеперечисленных категорий требует своего индивидуального подхода в процессе извлечения драгоценного металла. Но, обо всем по порядку.

Реактивы. Для работы с золотом нам понадобится: азотная кислота плотностью 1.4, соляная кислота с концентрацией до 14% и серная кислота, она же электролит продается с плотностью 1.27 гр. на см.кв. Концентрированную соляную и серную кислоту в свободной продаже не найти, считаются прекурсорами. Всё из-за этих наркоманов... Карбамид она же мочевина является обыкновенным азотным удобрением, в данном ремесле используется для гашения азотной кислоты. Последний представитель списка реактивов - гидразин гидрат, необходим для восстановления золота.

Сразу оговоримся. Многие для этого дела применяют железный купорос, продается на рынке как фунгицид для защиты растений от различных грибков. Работать с ним не понравилось, осадок всегда получался грязный в отличии от гидразин гидрата. Часто для гашения азотной кислоты используют сульфаминовую кислоту, подружится с ней так же не получилось, реакция у нее протекает значительно медленней нежели с карбамидом. Возможно попалась какая-то просрочка с перебитыми датами на упаковке.

Фильтрация растворов. Для этих целей применяется вакуумная колба Бунзена совместно с воронкой Бюхнера. В воронку с внутренним диаметров 90 мм вкладываются беззольные бумажные фильтры, которые перед началом работы обязательно нужно смочить водой чтобы обеспечить плотное прилегание к чаше. В зависимости от типа фильтрации бумага может иметь разную плотность. Фильтры "красная лента" применяются для быстрой фильтрации растворов, "зеленая лента" - для средней фильтрации. Существует целая палитра такой бумаги на любой вкус и цвет.

Для самой грубой работы с растворами лучше использовать ватные диски, золотая фольга после первичного травления через неё всё равно не пройдет. Бумагу лучше использовать для фильтрации относительно чистых растворов, так как поры у нее имеют свойство быстро забиваться, а сами фильтры коллекционироваться для дальнейшей переработки.

Так же необходимы: лабораторные стаканы разного объема, стеклянные воронки, мерная колба, шприц и пластиковая бутылка омыватель объемом в пол литра, способная смывать позолоту со стенок стаканов. Завершает этот список стеклянные палочки разной длинны.

Вакуум в колбе создается ножным портативным медицинским аспиратором. Где такой достать - даже не спрашивайте!

В процессе химической реакции в значительных количествах будет выделятся бурый газ диоксида азота. Он вредный! Чтоб не превратить хату в газенваген, была собрана примитивная вытяжка из вентилятора и алюминиевой гофры.

Для ускорения химической реакции растворы необходимо подогревать. Для этих целей была собрана примитивная конфорка с применением советского 1 кВт утюга. Корпус вырезан из куска жести, который валялся в кладовке. Изначально это устройство собиралось как стол нижнего подогрева для пайки печатных плат. Контроллер тут плавно набирает заданную температуру, держит ее до момента плавления припоя, а затем нагрев автоматически отключается. Проект был взят с ресурса GitHub у пользователя maker.moekoe.

В общей сложности сборка занимает 30 минут. Конструкция здесь мягко говоря непродуманная. Даже разъем для программирования пришлось подпилить, чтоб хоть как-то засунуть его в ардуино. Диапазон регулировки температур тут от 150 до 240 градусов. В процессе эксплуатации часто вылазил программный баг, при котором отваливалось обновление температуры на экране. Обновления происходило только после того как покрутить ручку резистора. Вероятно тут что то с библиотеками напутано. Программирование для меня - это темный лес.

Конструкция стола нижнего подогрева выглядит так. Паять платы начнем как-нибудь в другой раз, сегодня плите предстоит совсем другая задача. Будем готовить золотой бульйон из продуктов, которые представлены на ваших экранах.

Самое вкусное из этого всего - это часы. Корпус и браслет изделия у них полностью позолочены, но, так как стрелки механизма до сих пор тикают, показываю данную красоту исключительно для примера. Толщина позолоты бывает разная, от 1 до 20 микрон. Зачастую это указано на корпусе. По возможности избавляемся от всего лишнего металла. Браслет резинка имеет позолоченные декоративные вставки, которые легко отделяются плоскогубцами. Мухи отдельно, котлеты отдельно!

Электронные платы. Советская индустрия умела удивить разнообразием электронных компонентов с содержанием драгоценных металлов. Палладий, платина, серебро, золото, всё можно найти. Выпаиваем блестящие микросхемы, маркировка 530ЛА3, представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. Предназначались для работы в узлах и блоках электронной аппаратуры специального назначения. Имеет жирную позолоту.

Крестик, который принесли аферисты в ломбард и обманули приёмщицу. С первого взгляда ничего особенного за исключением того, что скелет изделия сделан из вольфрама.

Пакетик с золотой пылью в виде накусанных ножек каких-то радиодеталей. Материал магнитный, его нужно перерабатывать отдельно от немагнитного. На вопрос - почему? Станет понятно чуть позже.

Палки держалки для гальванического золочения школьных медалей, которые мне никогда не светили из за учебной успеваемости. Хоть золотую проволоку в руках подержу! Основа тут медь, на которую наносился слой никеля, затем золота, никеля, золота и так далее. Это бесконечный бутерброд чередования металлов хорошо видно под микроскопом. Обязательно напишите в комментариях кому досталась золотая медаль с этих палок.

Тему мобильных телефонов мы затронем как-нибудь в другом посте, переработаем сразу несколько килограмм такого материала. В процессорах от компьютеров интересны только ножки, отделил их за кадром. В общем, насобиралась куча разношерстного сырья. Весь материал был отсортирован, магнит, не магнит, корпуса часов и так далее.

Это СВЧ усилитель, дорожки у него выполнены на керамике. Любопытно на каких частотах работал этот модуль, уверен что характеристики транзисторов дадут ответы эти на вопросы.

А потом ко мне пришел Серёжка. В прошлом он что-то аффинировал и решил помочь. Принес двухсот двадцатилетние часы своего деда на растворение. Заведя пружину шестеренки зашевелились и механизм начал отчитывать время. Пришлось объяснить человеку ценность этого предмета!

Начал Серёга загружать металл в бетономешалку. Смотрю корпуса часов закинул, взял с отдельной кучи проволоку. Всё что видит, тянет в кастрюлю. Сверху словно специями посыпает материал магнитными контактами. Наверняка знает что делает, подумал Штирлиц.

Время заливать всё азотной кислотой, да побольше, чтобы в два пальца сверху покрыло металл. Схватил он коробку с микросхемами, транзисторами и ножками от процессоров которые покрыты припоем. Ух, наваристый получится суп, подумал я. Для аромата еще не хватает процессоров на бериллиевой керамике...

Спрашиваю у него:

Я - Ты точно уверен в этом рецепте?

Серёжа - Конечно, я уже сто раз так делал, вообще без б...

Раствор нагрелся и пошла реакция. Задача азотной кислоты - растворить весь лишний металл кроме золота, которое останется плавать в виде фольги. В процессе, густое облако диоксида азота напомнило Аида из мультфильма "Геркулес". Он хотел свергнуть своего брата Зевса и стать повелителем Олимпа. Сейчас прическа этого персонажа рассеивается по ветру.

В среднем для растворения 100 грамм меди необходимо около 400 мл. азотной кислоты. По мере химической реакции её сила расходуется и приходится подливать новые порции чтобы процесс не останавливался. В общем занимательная химия. Кислота понемногу растворяет корпус часов, а сверху неспешно собирается слой золотой плёнки.

Начали делать вакуумную фильтрацию через бумажные фильтры. Подкачали немного и налили целую воронку раствора. Жидкость покапала чуть-чуть и всё. Чем больше качаешь, тем хуже идёт фильтрация. Подключили к системе 100 литровый вакуумный насос. Кислота в колбе уже кипит полным ходом, а с воронки практически ничего не льется. Очень странные дела. С трудом отфильтровав первую порцию бульона выяснилось, что фильтр забивает какой-то серый порошок.

Говорю Серёге: мы это с тобой сто лет будем фильтровать, он такой погодь, жена что-то пишет, в общем мне пора собираться, мы же с тобой справились!? Да, справились...

Фильтровать литр раствора пришлось 30 дней и 30 ночей. Одна капля в день просачивалась через бумагу. В результате накопился целый стакан макулатуры с болотом. Вся эта муть, результат присутствия олова в растворе. Для подтверждения этого феномена растворил в азотной кислоте свинцово-оловянный припой для пайки. В результате химической реакции свинец растворится в кислоте, а олово превратится в оксид и осядет на дне стакана в виде белого порошка. Этот осадок появлялся везде, даже в профильтрованных ранее растворах.

История с вакуумным насосом закончилась тем, что колба однажды переполнилась и кислота пошла по шлангам. Первое что нужно сделать, это слить весь горюче-смазочный материал. Его больше нельзя использовать. Разбирать насос было лень, потому ограничился простой сменой масла.

Через месяц естественно он перестал держать вакуум, так как весь внутри поржавел. Пришлось отмывать все детали в ультразвуковой ванне, проводить механическую чистку узлов и механизмов. Не знаю из какого материала сделаны внутренности, но ржавеют они от малейшего дуновения ветра. В конечном результате операция прошла успешно и насос работает как часы.

И так мы выяснили, что присутствие в растворе кислоты припоя напрямую влияет на фильтрацию. Потому его желательно удалять перед началом аффинажа, особенно это актуально когда речь идет о телефонах и других подобных вещах. Сделаем растворитель припоя по методу Франсуа Пелье.

Для этого нам понадобится 100 мл дистиллированной воды, 25 мл азотки, 6 грамм лимонной кислоты и 0.5 грамма мочевины. Мочевину нужно растворить в небольшом количестве воды и подливать азотную кислоту до тех пор, пока не начнут образовываться кристаллы нитрата мочевины. Выливаем оставшиеся воду в стакан и растворяем кристаллы. Добавляем лимонную кислоту. Перемешиваем до полного растворения и вливаем в раствор остаток азотной кислоты.

Заливаем платы получившемся раствором. Не могу сказать с уверенностью как именно этот раствор избирательно растворяет припой, но точно знаю - он работает. Реакция идёт не спеша, весь процесс занимает пару тройку часов. На примере процессоров видно, что растворение идёт неравномерно из-за разной марки припоя на платах. Предположительно там где идёт растворение хуже, содержится серебро.

В первый раз мне показалось что процесс идет как-то медленно и я решил нагреть раствор. Это было напрасно! Милый растворитель припоя превратится в голубую суспензию, которая начала разъедать не только медь, а и паяльную маску на платах. Часть позолоты плавала в жидкости, а попытка ее профильтровать превратились в ад.

Теперь, когда припоя на платах нет их можно заливать азотной кислотой. Она растворит медные дорожки, а позолота, которая на них присутствовала останется плавать в растворе в виде фольги. Останется только процедить эту жижу и получить драгоценный фильтр. В процессе их было огромное количество, главное не перепутать где какой исходный материал содержится.

С мобильными телефонами и процессорами всё предельно просто, возвращаемся к банке в которой находится ассорти. Визуально видно что растворилось не всё, транзисторы валяются целые. Ножки и корпус от них выполнены из сплава никеля, который требует иного способа растворения. Подобный материал зачастую магнитный, и его легко отсортировать. Всё что пристало к магниту переработаем в растворе электролита и азотной кислоты в пропорции 4:1. По отдельности кислоты не реагируют, а вместе жрут никель как не в себя.

И так, на дне стакана всё растворилось. Обязательно промываем эту красоту водой. На некоторых микросхемах позолота не хотела отлипать, пришлось ей немного помочь. Из справочника драгоценных металлов можно узнать сколько всего интересного находится в одной микросхеме 530ЛА3. Видим золото в количестве 0,0148942 грамм. Выходит всего из 68 микросхем можно получить 1 грамм золота.

Насобирались у нас такие бумажки. В белой тарелке - позолота из мобильных телефонов. В синей - ножки от процессоров. Вольфрам из крестика не растворился, он такой, крепкий товарищ. В розовой тарелке находятся фильтры с припоем. Стоп, а зачем собирать пыль от припоя спросите вы? Дело в том, что при пайке происходит диффузия металла, позолоченные площадки и припой частично приникают друг в друга. Представляете сколько золотой пыли можно слить в унитаз, если не знать школьной программы химии 7 класса!?

Помещаем фильтр в кружку, смачиваем содержимое небольшим количеством воды и заливаем царскую водку. Классический рецепт этого напитка, соляная и азотная кислоты в пропорции 3 к 1. Нам она не подходит. Дело в том, чтобы запустить процесс растворения золота достаточно всего одной капли азотной кислоты на 20 мл соляной. Это пропорция 400 к 1 примерно.

В процессе этой реакции в растворе образуется хлоридный комплекс золота, моноксид азота и вода. Процесс длится до тех пор, пока в стакане не растворится весь металл. В данном случае выпарилась азотная кислота, добавляем еще каплю и возобновляем реакцию. Это просто пример, на самом деле пропорция царской водки 10 к 1 самое оно.

Зачем это нужно спросите вы? Всё очень просто. Дело в том, что перед осаждением золота излишки азотной кислоты нужно будет гасить карбамидом и чем меньше её будет, тем лучше.

Чтоб сделать реактив на золото, достаточно растворить пару грамм олова в 10 мл соляной кислоты. В результате реакции выделяется водород и образуется раствор хлорида олова 2, самое чувствительное вещество для проверки, выделения и распознания в растворе золота, палладия или платины. Чистое олово можно достать у деда на чердаке, оно обязательно должно хрустеть когда его гнешь руками. Припой для пайки без содержания канифоля внутри тоже сойдет, единственное, потом раствор нужно будет слить с осадка.

Возвращаемся к царской водке. Многие писали в инстаграмме, мол почему раствор то зеленый, то желтый!? При первом растворении это обычное явление. Фольга от мобильных телефонов окрашивает раствор в зеленый цвет, так как золото там не чистое а легированное примесями. Так же раствор может окрасится если к примеру в ножках от транзисторов остался никель. Получится темное болото, но из него без проблем можно осадить золото.

В определенный момент стало интересно в какой цвет окрашивают азотную кислоту различные металлы. В первый контейнер добавим медь, в следующие латунь, бронзу, чистое серебро, железный гвоздь и в последний стакан поместим муху. Как можно заметить первые три раствора вышли зеленого цвета. Это вызвано тем, что сразу после растворения металла в азотной кислоте в жидкой фазе присутствует диоксид азота, окрашивающий жидкость в желтый цвет. Это хорошо видно на примере серебра. Через пару часов он разложился и первые три стакана стали голубыми. Серебро стало прозрачным. В последней пробирке образовался желтый раствор с хлоридом мухи. Попробуем её восстановить гидразин гидратом. Капаем пару капель и вуаля, муха на глазах коагулируется в первоначальное состояния. Магия вне Хогвартса запрещена!

Отфильтрованный раствор царской водки содержит в себе остаточное количество азотной кислоты, которую необходимо погасить карбамидом. Процесс сопровождается активным шипением. Зачем нужна эта процедура? Бесполезно и бессмысленно восстанавливать металлическое золото из царской водки, если весь металл тут же растворится обратно в хлорид. Подсыпаем карбамид до тех пор, пока не прекратится шипение. Набираем в шприц гидразин гидрат. На отрытом воздухе он дымит как сатана. Добавляем его по одной капле и наблюдаем как происходит восстановление.

В результате, если раствор с золотом был без посторонних примесей, осадок скоогулируется в такие красивые шарики. Обязательно промываем их водой. Сразу скажу, что это идеальный пример осаждения перерастворенного несколько раз в царской водке чистого золота для получения 999 пробы.  Если же в растворе присутствуют примеси, то осаждение может сопровождаться в виде самых разных аномалий.

Предсказать каким будет осадок из грязного раствора невозможно. К примеру если появилась так называемая золотая пенка - это хороший знак. Это явный признак того, что восстановленное металлическое золото точно скоогулируется в мелкие гранулы похожие на песок. В самых неприятных случаях восстановление проходит без слипания частиц и осадок выпадает мелкой пылью. Такой раствор несколько суток нужно отстаивать чтобы вся муть выпала на дно.

Если же после восстановления вы увидели, что раствор превратился в газировку, это явный признак того, что в нем осталась азотная кислота и царская водка начала обратно растворять металл. Через пару часов он ушел в раствор. Куда-то торопился и забыл присыпать сюда карбамид.

Когда осадки осядут, полученные растворы обязательно нужно проверить на наличие растворенного в кислоте золото хлоридом олова. Первые три образца дали негативную пробу, а последней стакан позитивную. Бумажка почернела. Чувствительность реактива на аурум по некоторым данным 0,1 г/л.

Один из растворов не помню чего, хоть с виду и золотой, но по факту в нем ничего интересного нет. Промытый в воде осадок необходимо высушить. Он как шкварки, в начале с виду большие, а потом ужимаються раз в 10. Так выглядит металлическое золото. В процессе не покидало чувство, что ты какой-то шеф повар. Только блюдо под конец выходи несъедобное.

В тарелках имеем металл, который можно спокойно плавить. Как видно некоторые осадки получились грязные, особенно напротив плат от мобильных телефонов. Предлагаю перед дальнейшей работой взвесить весь рыжий материал. Начнем с той банки в которую кинули всё подряд в самом начале фильма. Очень таки не плохо, 4.39 гр. Все остальное по весу как говорится мелочь, а приятно. Из припоя вышло 0.11 гр.

Как очистить грязный осадок? Можно его снова растворить в царской водке для дальнейшего переосаждения или же прокипятить в соляной кислоте. Она растворит большую часть примесей. Для особых гурманов, можно хорошо промыть осадок, раз 10 минимум, а потом прокипятить его еще в азотной кислоте и по окончанию так же промыть водой.

Высыпаем порошок в какую-нибудь бумажку и скручиваем в форме шишки. Дальше все по накатанной! Если имеем дело с большим количеством порошка, то шаг с бумажкой лучше пропустить и сделать из этого попкорна брикет с помощью шприца. Материал уплотнится и его легко будет плавить. Помещаем таблетку в тигель и отдаем тело огню.

Золотые слитки после плавки кипятим в лимонной кислоте, чтобы избавится от излишков буры. Самая большая из них блестит как у кота яйка. Вес металла как был 4.39 гр до плавки, так и остался. Примесей после первого осаждения там особо нет. Самая маленькая капля получилась с припоя. Она и весь остальной материал прошел двойное перерастворение,  а изначальный вес после процедур немного уменьшился.

Как невооруженным взглядом распознать относительно чистое золото? Тут всё очень просто. Во первых поверхность металла должна иметь зеркально чистый блеск. Во вторых, это характерная кристаллизация металла в месте его усадки. Её будет видно как на крупных, так и на мелких каплях в 0.2 грамма.

Рентгенофлуоресцентный анализ показал вот такие результаты сегодняшней проделанной работы. Нужно ли очищать золото еще лучше это вопрос. Получить пробу 999 в домашних условиях не представляет особого труда.

После всех проделанных экспериментов на кухне скопилась целая куча разноцветных растворов. Выливать их в унитаз нельзя! В них может содержатся серебро! Для проверки нужно снять жидкость с осадка и залить в неё концентрированный раствор пищевой соли. Голубой раствор, который удалял припой с телефонов и процессоров побелел, а на дно выпали хлопья хлорида серебра. Дальше его нужно собрать, растворить в аммиаке и осадить гидразин гидратом. На эти скоогулированные куски драгоценного металла можно смотреть вечно. Дальше их промываем водой, сушим и сплавляем в каплю. Способов роботы с серебром существует целое множество, если под этим постом наберется больше одного лайка, сделаю отдельный пост.

Вес добытого из растворов серебра составил 0.2...0.27 грамм. Не плохо. Во всех остальных растворах ничего интересного не было. Первоначальный осадок из всех банок содержал в себе исключительно растворенный лак и всякий мусор.

Наверняка вы уже побежали искать старые дедовские часы на чердаке чтобы их растворить. Не спешите, сейчас самое время поговорить о технике безопасности!

В материал перед растворением обязательно нужно налить воду, а уж затем небольшими порциями добавлять кислоту. Если не придерживается этого простого правила, реакция может слегка выйти из под контроля и весь кисель пойдет через вверх. Для таких форс мажорных ситуаций рекомендую использовать стеклянную крышку от кастрюли для запекания, она не даст кислоте прожечь пол к соседям. Как-то раз выпаривая раствор царской водки, он на середине процедур вспенился и разбежался по всей плите. Если эта гадость попадёт на пальцы, то оставит синие следы, как будто шелковицу с дерева срывал. Если азотная кислота попадает на пальцы, верхний слой кожи желтеет и отмирает. Для нейтрализации действия кислот, место поражения своевременно необходимо вымочить в растворе пищевой соды.

Как конкретно действую кислоты на открытые участках кожи сейчас продемонстрирую на курице, капаю пару капель азотной кислоты и смотрим. Нанесение азотной кислоты практически сразу сморщивает кожу. Соляная кислота ведёт себя приблизительно так же. От электролита мгновенных видимых изменений не наблюдается, спустя несколько минут он слегка отбелил поверхность так же как гидразин гидрат. Раствор царской водки оставил после себя желтый потек.

Лидером этого наглядного эксперимента выступил электролит, которым миллионы автолюбителей заправляют свинцовые аккумуляторы. Он оставил самый большой химический ожог на мышечной ткани. В общем что хотел донести, при работе с кислотами обязательно пользуемся перчатками и защитными очками.

Для справки. Съемка этого выпуска планировалась завершится за один день, но как всегда процесс затянулся на два месяца. В создания ролика участвовало около 20 человек. Каждый помогал чем мог, кто информацией, кто материалом. Всем огромная благодарность! Хата за это время стала похожа на подпольную лабораторию производства амфетамина. Вытяжка под конец экспериментов разломалась на две части. Просто обвисла под собственным весом. Детальное рассмотрение поверхности алюминия показало, что пары кислоты разъели её в решето!

Весь инструмент, который лежал на подоконнике поржавел от кислотных паров. Всех припаркованных возле дома автомобилей ждала такая же участь. Пол под газетой, на которой лежали беззольные фильтры стал красного цвета. Паркетный лак аннигилировал. Стол нижнего подогрева превратился в старую рухлядь. Нужно будет отнести его на покраску.

Всё с чем соприкасалась кислота, пыталось превратится в золото, но не всему это удавалось. Пойду отмываться от реактивов и готовится к съемкам следующего захватывающего приключения. Вот так вот

Наш Instagram

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен работе с выжигаемым фотополимером. В процессе напечатаем модель на 3D принтере, а затем превратим ее в изделие из металла. Будем лить серебро, бронзу и латунь. Посмотрим на сколько важен режим прокалочного цикла и к чему может привести его нарушение. Выжигаемый фотополимер оказался довольно специфичным в отличии от инжекторного воска, что требует понимания многих протекающих там процессов.

Марка конкретного выжигаемого фотополимера GORKY LIQUID CASTABLE LSD. Цвет смолы - прозрачно желтый, производитель заявляет, что она замечательно подходит для изготовления моделей зубных имплантатов и ювелирных изделий. В одном из предыдущих постов мы рассматривали тонкости и нюансы печати различными фотополимерами, каждая смола оказалась по своему уникальна, потому тем кто не видел рекомендую к просмотру.

Сегодняшней задачей у нас будет отливка брелка на ключи в виде знака радиохазарда взятого с ресурса Thingiverse. Модель изначально имеет довольно крупные размеры, что потребует большего количества серебра. В программе уменьшаем габариты изделия на 30% и отправляем файл на печать. Высота слоя тут 50 микрон, время печати около часа на фотополимерном принтере CREALITY HALOT-SKY. Промываем его в ультразвуковой ванне и смотрим что получилось.

На начальном этапе подготовки к отливке, на изделия необходимо установить литники из инжекторного воска. Дело в том, что этот фотополимер не плавится, а на жале паяльника сразу превращается в легкий дымок, минуя жидкую фазу. Литники из воска сделать довольно просто, достаточно завулканизировать пару прутиков необходимого диаметра. Конкретное исполнение довольно кривое, но на результат отливок это никак не повлияет.

За пару часов на столе насобиралась горсть моделей, готовых к труду и обороне. Вся операция проходила под сериал "Очень странные дела" в компании хорошего французского зеленого чая. Параллельно подготавливаются другие восковки для отливок исторических предметов по просьбе знакомых.

Пожалуй это была самая массовая литейка за всю историю канала с подготовкой сразу нескольких выпусков наперед. Параллельно с печатью выжигаемого фотополимера была попытка завулканизировать модель для получения точного слепка но, к сожалению остатки ювелирной резины оказались просроченными и вся работа пошла коту под хвост.

Под старыми роликами часто спрашивают чертежи и электрическую схему вулканизатора. Вот архив с необходимыми файлами. Схему управления построена на базе микроконтроллера Attiny2313 и цифрового датчика температуры DS18B20. Эта же схема используется в качестве автоматики в процессе ректификации этилового спирта в домашних условиях.

Перед заливкой опоку необходимо обмотать скотчем, иначе формовочный состав при вакуумировании весь убежит. Установленную в пластилин модель накрываем куском трубы и заполняем ее формовочной смесью. Часто вижу комментарии "что за гипс я использую"? Это не гипс, а специальная ювелирная смесь, хоть бы не ленились и гуглили время от времени в промежутках между тиктоком. Конкретная смесь Prestige ORO, соотношение воды и порошка 1 : 2.5. Состав подобран специально для минимальной усадки в процессе прокалки. Засыпаем порошок в воду, после чего быстро и тщательно все перемешиваем, комки тут недопустимы.

Время жизни этого коктейля восемь минут. За это время нужно успеть все перемешать, несколько минут завакуумировать состав чтобы избавится от лишних пузырей, разлить всё по опокам и снова завакуумировать все это болото. Скажу наперёд, что данная процедура полностью исключает корольки на отливках. Раньше без такого оборудования с этим у меня были проблемы.

Подготовка опок перед отливкой. Снимаем скотч, так как он нам больше не понадобится. Литники в виде гвоздей проще удалять, если их заранее окунуть в воск, а внешний нагрев позволит извлечь металл без повреждения каналов. Сверлом делаем небольшую зенковку отверстий. Важно чтобы мусор не попал внутрь. Опоки обязательно подписываем. Если не сделать данную процедуру потом, фиг пойми что-где находится, однажды обжегся на этом этапе.

Прокалочный цикл. Термопара K-типа крайне коварная вещь, тонкая - после нагрева постоянно ломается и требует ремонта, а толстая - как на зло имеет просто колоссальную инерцию и теплопотери через металлические контакты выступающие с внешней части корпуса.

Это приводило к тому, что вместо установленных 700 градусов в печи были все 830. Полный беспредел. Порой это приводило к тому, что открытие дверцы печи испепеляло тебя как Сару Коннор во время ядерного апокалипсиса. Такой режим прокалки никуда не годится, так как формовочная смесь может потрескаться и дать облои на отливках. Молчу уже про обгорание проводов на критических температурах, контакты необходимо располагать как можно дальше от места нагрева.

Простой пример как врёт толстая термопара. Разброс свыше 20 градусов на первой полки прокалки. Экспериментальным путем пришлось проводить корректировку температур. Каждый раз вспоминаю Тимофея с литейной мастерской ARIMF когда запускаю прокалку на этой печи. Термоконтроллер - это его детище, зарекомендовавшее себя во многих литейных мастерских. Недавно у него вышел новый ролик на канале, всем рекомендую к просмотру!

После подбора температур, необходимые 740 градусов достигаются при 655. Измерения совпали как на независимом термометре с термопарой, так и с пирометром.

К каждой формовочной смеси производитель прилагает инструкцию с прокалочным циклом. Вот простой пример для нашего состава. Тут видны конкретные полки по температурам в определенное время. Весь процесс занимает 15 часов. Сильно удивил синий график для фотополимеров, дело в том, что при моментальном нагреве в 500 градусов, опоку, в теории должно разорвать на части из-за огромного количества влаги внутри. А в инструкции для фотополимера Gorky Liquid, цикл отличается от того, что заявляет производитель формофочной смеси Prestige ORO. И вот фиг пойми кому верить. Пойдем как всегда опытным путем.

Для начала нужно определить при какой температуре выгорает фотополимер. Для этого в печке для плавки металла будем плавно поднимать обороты и смотреть, когда ювелирное кольцо начнёт испарятся. Изменение цвета модели начало меняться при 350 градусах. При том выглядело это крайне мистически, кольцо постепенно темнело оставаясь в первоначальной форме до тех пор, пока не превратилось в кучу угля, который больше не выгорал.

Как же так, в прошлом посте я показывал что эта смола сгорает без остатка малейшего следа, а тут такое. Не паникуем. Повторил эксперимент положив кольцо в уже разогретую печь. Изделие за пару часов исчезло, оставив после себя только черный потек на дне тигля. Похоже, что фотополимер при плавном нагреве аннигилирует при доступе кислорода. Много раз пришлось открывать печку в процессе первого эксперимента и это превратило изделие в угли.

Печатаем дополнительные модели для опытов. Возьмем брошь в стиле викингов и установим ее для заливки вместе с обыкновенной восковой моделью. Банка с под оливок будет выступать в качестве опоки. Проверялись разные циклы прокалки и следовательно я попросту не успевал находить металлические банки на местных мусорках.

Весь процесс должен проходить в хорошо проветриваемом помещении, иначе дух исходящий из щелей печи завоняет всё. Потому прокалка проходит под кондиционером. Нечего коробке лишний раз перегреваться. Это всего лишь одна треть из тех опок, которые готовились к отливкам, массовое производство так сказать...

У нас есть три опоки. На последней меньше всего трещин и это неспроста, давайте разбираться. Первый образец. Банка с под оливок хрустит в руках как чипсы во время футбола. Сталь превратилась в труху. Ломаем получившиеся блюдо на две половины и смотри что там внутри.

Данный цикл прокалки длился 7 часов и дело было до коррекции температуры печи. Поверхность формомассы здесь похожа на побелку потолка в погребе, все потрескалось. Теперь самое интересное. Добравшись до изделия из инжекторного воска тут предстала совсем другая картина. Ему абсолютно все равно на нарушение прокалочного цикла, поверхность тут ровная и не имеет видимых дефектов.

Вскрываем вторую опоку, время прокалки 8 часов, температура подбиралась из рубрики пальцем в небо. Что интересного оказалось внутри? Один и тот же крест из инжекторного воска на общей основе показал непредсказуемый результат, одна поверхность идеальная, а вторая покрылась перхотью. Также один из крестов дал трещину.

Вскрываем последнюю банку из-под кукурузы. Этот цикл длился 10 часов и был где-то близко к рекомендациям производителя. Этот образец лучшим образом поясняет, почему фотополимер разрушает внутреннюю поверхность. Дело в том, что при недостаточной просушке опоки в составе остается небольшое количество влаги, при выгорании смолы и контакте с водой поверхность смеси разрывает на колбасу.

Потому отсюда следует вывод, что начальные полки просушки следует продлить как минимум на пару часов поверх рекомендуемых инструкцией, особенно это актуально для больших опок.

Коэффициент металла для ювелирного воска и серебра 1 к 11. То есть, если восковка весит 1.56 грамм, то умножаем цифру на 11 плюс пару грамм на литник и получаем количество необходимого серебра для будущего изделия. Для фотополимера это соотношение 1 к 7.5, он значительно плотней в отличии от воска.

Ну что ж приступаем к литейному ремеслу. Рекомендую обзавестись термостойкими перчатками для таких дел, так как инфракрасное излучение муфельной печи запекает руки до состояния шашлыка за пару секунд, а в воздухе стоит отчетливый аромат паленых волос.

Чтобы металл не окислялся во время плавки посыпаем его бурой, она как попкорн при нагреве разбухает и разлетается по окрестностям. Если количество металла большое, то оно прогревается двумя горелками. Ну а дальше как всегда по классике в работу вступает кружка и центробежное литье.

Первый блин комом. Недолив из-за того, что неправильно рассчитал коэффициенты серебра и фотополимера. Или серебра пожлобился, уже не вспомню. Вторая попытка и тоже недолив, в этот раз серебро пробило дно опоки и частично вылилось в кружку. Малость не долил формовочной смеси.

Для плавки металла используется MAPP газ, дающий максимальную температуру пламени примерно 1900 градусов. Честно, таких температур не замечал, но жарит она хорошо по сравнению с обычной бутановой горелкой.

На этот раз серебра положил с запасом. Посыпаю содержимое бурой чтобы метал не окислялся в пламени горелки и прогреваю его несколько минут чтоб был запас по температуре. Самый волнительный момент. Так как это была не первая попытка отливки, на правой руке начали образовываться мозоли, а супруга сейчас в отъезде)

Водные процедуры показали, что на свет появилось новое изделие, нужно его извлечь и промыть в воде. На удивление, модель полностью пролилась всего лишь с третей попытки, что не может не радовать.

Дальше использовал оплавки античной бронзы, которая использовалась в одном из прошлых фильмов, где мы отливали бронзовый кельт. Как найти такую бронзу не спрашивайте, это долгая история и тут есть о чем поговорить.

Плавим бронзу с помощью двух газовых горелок параллельно присыпая содержимое бурой и выливаем всё в графитовую изложницу. Коэффициент бронзы и фотополимера не знаю, количество металла брал на глаз. Машем кружкой. Однажды, увидел соседа в окне, который наблюдал за этим процессом из соседнего дома. Он явно не понимал что происходит, но при этом прожигал меня взглядом. Нефиг заглядывать в чужие окна!

Отливка на удивление получилась со второго раза, на первом забыл включить видеозапись на камере, но там было всё печально, недогрел металл.

Так же попробуем отлить его из латуни. Литейную латунь можно раздобыть из сантехнических фитингов, в конкретном случае это заглушка для трубы. Прогрев пару минут, изделие начало сдаваться и стекать каплями на дно тигля. С детства мечтал приручить металл и превратить его в что-то необычное.

При плавке латуни мне вспомнилась школьная дискотека 2000-х, там играли песни группы "Руки вверх", стоял дымогенератор и стробоскоп, который мигал в толпу обдолбанных малолеток не понимающих суть своего бессмысленного существования. Я часто спрашиваю себя: Что останется от всего этого через миллиард лет? Явно ничего хорошего. С этой мыслью просыпаюсь каждое утро.

Латунь вроде пролилась и оставила на поверхности красочные ярко желтые следы. Дышать цинком очень полезно, потому проводить такую терапию регулярно не рекомендую! Остужаем опоку в холодной воде. С первого взгляда всё замечательно. Видно знак радиохазарда. Но по факту нас ждёт разочарование. Такое чувство, что металл застыл в опоке прямо в процессе маханием кружкой. Всё пролилось кроме верхушки, явно недогрел металл.

В результате насобиралась вот такая коллекция замечательных разношерстных изделий. Некоторые уйдут на переплавку, а некоторым предстоит дальнейшая обработка. Вывариваем заготовки в лимонной кислоте. При детальном осмотре металла, в глаза бросаются края изделий. На серебре они острые, правильные. На бронзе углы вялые, сглаженные. Текучесть серебра явно выше.

Обработка изделий. В ход идёт грубая артиллерия в виде напильников и надфилей. Необходимо убрать остатки литниковой системы и выровнять все плоскости. При детальном осмотре в металле была обнаружена раковина с обратной стороны изделия. Заделаем её припоем для пайки с трёх процентным содержанием серебра. По цвету металл будет отличатся, но это не критично. Алмазной насадкой убираем облои в каньонах рельефа. Ровные плоскости выводим на наждачной бумаге. В начале используем крупное зерно, а затем мелкое по убывающей.

В самом конце использовался мелкозернистый водный камень, поверхность оставил сатинированую с мелкими царапинами. Такой метод обработки часто применяется для клинков ножей. Вся серебряная пыль в процессе обработки металла не выбрасывается, а собирается в отдельный пакетик для последующей переплавки. В результате из этого мусора получилась капля в пару грамм. Отходы превращаем в доходы как говорится.

Параллельно на наждачной бумаге выводим плоскость на бронзовой заготовке. Поверхность в этот раз сделаем матовую с использованием 30% азотной кислоты. Десять минут и готово. Такие изделия в итоге получились. Одно из серебра, а второе из бронзы пролежавшей в земле несколько тысяч лет.

Перейдем к самой интересной глава повествования. Превращение изделия в артефакт. Для этого нам нужен светящиеся в темноте порошок. Достать его можно из старых советских часов или рубильников. Собираем светомассу постоянного действия на основе радия 226 в отдельный пакетик и ... Да шучу я! Такой светонакопительный пигмент продается на алиэкспресс.

Разводим его с эпоксидной смолой, а с помощью шприца заливаем состав в углубление брелка. Эпоксид довольно жидкий и сам растечется по всему объему рисунка. Через сутки получаем два светящихся артефакта. Пару минут работы и брелки можно цеплять на ключи. Удивительно как простая модель напечатанная домашнем на 3D принтере может превратится в изделие из металла.

Пока заряжал люминофор ультрафиолетовым фонариком, заметил, что формовочная смесь на заднем плане начала флюоресцировать красивым желтым цветом. Места где находились восковые модели светятся значительно меньше. Любопытно, но свежая формовочная смесь не обладает подобными свойствами, они проявляются только после прокалки и на этом кадре это хорошо видно.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла чуть больше месяца. Пришлось повторять 3 полных цикла прокалки опок, чтобы понять из-за чего шелушится поверхность выжигаемого фотополимера. Платформа на которой проходила прокалка, после всех экспериментов рассыпалась в труху, металл стал похож на засохшую лепешку которая легко ломается руками. Получившийся брелок полностью безопасен, его фон не превышает радиационные поля в Чернобыле.

Параллельно проводилась съемка литья изделий для будущих проектов. В общей сложности использовалось больше сотни грамм античного серебра. В процессе получил пару ожогов горелкой. В дальнейшем планируется модернизация литейного оборудования, будет собран восковой инжектор с подогревом и вакуумный литейный стакан предназначенный для вакуумного литья.

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram

Сегодняшний пост будет посвящен печати на фотополимерном 3D принтере Creality Halot-Sky.

В ходе поста посмотрим на что он способен, что из себя представляет жидкий фотополимер и какое дополнительное оборудование необходимо иметь. Как и полагается традициям, выйдем за рамки привычной жизни и попробуем напечатать модели из выжигаемых ювелирных фотополимеров. Также узнаем какие с ними могут быть проблемы и как на это может отреагировать производитель.

Устройство состоит из тела принтера и оранжевой откидной крышки, защищающей светочувствительную полимерную смолу от внешних ультрафиолетовых лучей. Конструкция в виде раскладушки неплохо экономит рабочее пространство и наглядно визуализирует процесс печати через прозрачные окна. Из дополнительного инвентаря тут есть инструкция, кисточки для окон, шпателя для ремонта квартиры и всякая мелочь. Чего в этом наборе не хватает так это банки с фотополимером, пришлось докупать отдельно. Так же в комплекте имеется флешка на 16 GB на которой можно хранить свои фотки, фильмы и конечно же файлы для печати.

Забегая наперед скажу, что принтер принимает только формат CXDLP, специально разработанный для этого группой инженеров, с целью диверсии. К этому моменту мы еще вернемся.

Инструкция здесь на всем понятном китайско-английском языке. Обычно собираю такую макулатуру к лету, так как за окном скоро сезон шашлыков. Сейчас нас интересует иллюстрация как прикрепить оранжевую крышку. Для этого находим нужный инструмент в комплекте и вспоминаем в какую сторону закручиваются винты. Их нужно ввинтить четыре штуки и на этом сборку принтера можно считать завершенной. Что называется, минуту назад достал устройство с коробки.

Калибровка стола выполняется один раз и дальше не требует никаких действий. Для этого ослабляем четыре винта, которые крепят платформу. Это важно, иначе продавите матрицу! В меню находим кнопку калибровки оси Z, нажимаем ее и кладем калибровочную картонку прямо на матрицу принтера. Ходовой винт поднимет стол в самый верх до оптического концевика, а затем опускает его в самый низ так, что платформа ложиться под собственным весом на калибровочную картонку. На этом этапе нужно затянуть четыре винта и собственно всё, устройство готов к печати!

Краткие технические характеристики принтера. Модель оснащена 8,9 дюймовым монохромным 4K экраном с разрешением 3840х2400 пикселей и областью построения печати 192 *120*200 мм, позволяющая создавать изделия больших размеров и невероятно высокой детализацией. Также точность достигается благодаря двум массивным направляющим оси Z по которым двигается стол, что позволяет печатать модели с толщиной слоя до 10 микрон. Интересной фишкой модели является фирменный источник света мощностью 120 Вт, что позволяет значительно ускорить время печати.

Компания Creality заявляет, что создала новую систему засветки ILS для принтера Halot-Sky. Суть ее заключается в том, что светодиоды с длиной волны 405 нм светят на зеркало, которое отражает ультрафиолет на монохромный экран, тем самым создавая более плотный и равномерный световой поток однородностью 90%, что положительно влияет на печать. Что касаемо надежности такой подсветки? Ее нужно дорабатывать! Одно из четырех креплений фиксирующих зеркало на раме оказалось сломано, следовательно, в процессе печати стекло резонировало в такт с шаговым мотором и это проявляло на модели артефакт, напоминающий паразитную засветку. Проблему устранил с помощью паяльника.

Перед началом работы на принтере желательно обновить прошивку. Для этого заходим на сайт Creality и в разделе Resin Series находим пункт Halot Os. На момент съемки последняя прошивка доступна за 21 января 2022 года. Скачиваем ее на ПК, а затем перекидываем на флешку которая идет в комплекте. Вставляем ее в принтер и в разделе System settings видим пункт Local upgrade, нажимаем его, а затем кнопку ОК. После этих действий на цветном сенсорном экране затанцует покемон. Дальше принтер предложит выбрать язык, сеть Wi-Fi и прочие плюхи.

Так же, через мобильное приложение Creality Cloud можно наблюдать за процессом печати или к примеру, нажать кнопку паузы чтобы рассмотреть модель и пожалуй на этом всё. Отправить модель на печать с телефона невозможно, так как приложение не имеет нормальный слайсер для линейки своих же полимерных принтеров (думаю это временно). Хотя, если говорить честно, все люди с которыми я знаком в сфере полимерной печати, работают только с флешками.

С технической частью разобрались.

Рассмотрим дополнительный инвентарь, который необходим для работы с фотополимерной смолой. Пожалуй первое и самое необходимое это ультразвуковая ванна!

Если кто спросит где такую можно купить, отвечаю - нигде! Это собственная разработка, аналогов которой на сегодняшний день не существует. Мощность излучателя тут 100 Вт, есть регулировка мощности, таймер, нагрев, функция дегазации жидкости, сенсорное управление и многое другое. И не нужно мне писать про китайские анал-оги, они и рядом не стояли.

Для чего нужна такая мойка. После печати в порах модели остается жидкая полимерная смола. Если деталь сложная, удалить её обычной кисточкой довольно затруднительно, а излишки смолы со временем могут затвердеть и испортить тонкие элементы изделия. Ультразвуковая ванна исключает возможные дефекты связанные с плохой промывкой. В качестве промывочной жидкости используется изопропиловый спирт. Этиловый использовать жалко, лучше его выпить.

Так же нам понадобится блок туалетной бумаги, разные виды фотополимерных смол, кисточки, фильтры, пилочки для маникюра и ультрафиолетовые лампы. Бумага обязательно должна быть Обуховская, высшего качества. А то вдруг во время печати скрутит живот...

После печати и промывки модель необходимо закрепить в лучах ультрафиолета. Для этого сделана поворотная платформа на базе двигателя от микроволновки и светодиодных ламп от защитных стекол для телефона. Световой поток должен равномерно освещать модель со всех сторон в противном случае её может деформировать из-за неравномерной усадки полимера. Собрать такое устройство можно за пару минут, как видно по конструкции ничего сложного. Более простое решение, которое не требует никаких вложений - это обычный солнечный свет.

Перед началом работы необходимо выровнять стол на котором будет находится принтер по уровню. Стол оси Z должен равномерно погружаться в смолу, особенно важно, когда жижи в резервуаре мало, что может привести к браку из-за неравномерного распределения жидкости в контейнере.

Первое знакомство с печатью. Примерно в одно время с приездом принтера был заказан выжигаемый фотополимер ROYAL RESIN. Эта маленькая 500 граммовая баночка стоит 170 баксов. Дорого конечно, но достав из кармана последние монеты, взял для изучения новых технологий 3D печати. Мы же в будущем серебро будем лить в конце то концов!

С гордо поднятой головой срываю защитную пленку с бутылки и эффектно заполняю резервуар нового принтера. Все бы было хорошо, если бы не моё везение. На эту тему вообще можно делать отдельный выпуск, за что не возьмись, вечно что то идет не так.

Смола за пол года пребывания в шкафу слегка расслоилась, но это нормальное явление. Перед использованием полимер рекомендуют взбалтывать. В процессе переливания этого болота обратно в банку на тефлоновой FEP пленке бросились в глаза какие-то частицы грязи. На ощупь они были довольно твердые, похожи на соль или сахар. Любопытно...

Детальное изучение содержимого фильтра показало, что в смоле присутствуют инородные вкрапления. Промыв их в спирте и проанализировав внешний вид оказалось, что смола за время полугодовой выдержки начала кристаллизоваться. Некоторые кристаллы имели ярко выраженную гексагональную форму как у снежинки в процессе ее формирования. На вкус вещество безвкусное, дёсна от него не немеют. В общем если поставить модель на печать с такой смолой, стол оси Z продавит острыми кристаллами тефлоновую пленку и дорогостоящий полимер весь убежит, при это матрица принтера с большой вероятностью треснет и выйдет из строя.

Написав об этой проблеме производителю они развели руками и сказали что впервые такое видят, мол присылайте банку - будем изучать. На предложенный вариант заменить полимер на другой я сразу же отказался и попросил вернуть деньги. А дальше начался цирк. Как и полагается любой серьезной фирме первым вам никто не напишет, сильно там все заняты.

На вопрос как там дела, менеджер заявила что фотополимера в полученной банке осталось меньше половины и деньги вернуть за тот вес что остался. Я удивился так как перевел смолы от силы грамм 30. Затем через пару часов затишья пришло сообщение что вернут полную сумму.

И что вы думаете, такие завтраки длились долгих три дня пока я им звонками не надоел. При всем этом не покидало чувство, как будто мне сделали какое-то одолжение. Ну ничего, зато теперь у меня есть волшебные кристаллы...

Дальше я использовал смолу от Anycubic цвета Skin. Этой банке уже три года. За время простоя она конечно же расслоилась и перед использованием её обязательно нужно взболтать и дать ей пару часов отстоятся чтобы вышли все пузыри. В противном случаи можно получить газировку. Чтоб смола не портилась от света в перерывах между печатью, контейнер накрывается черной крышкой которая идет в комплекте с принтером.

Как определить необходимое время экспозиции для полимерной смолы. Эта методика универсальна и подходит для каждой модели фотополимерного принтера. Для этого существует калибровочна матрица. Предположим нам нужна высота слоя 50 микрон. В настройках принтера устанавливаем время воздействия на первые пару слоев к примеру 40 секунд, а на последующие и самые важные по 2 секунды. Матрица тонкая и печатается она за считанные минуты. Далее промываем калибровочный квадрат в ультразвуковой ванне и смотрим что там получилось. Сразу говорю, угадать время экспозиции с первого раза не выйдет. Для каждой разновидности смолы, даже одного и того же производителя оно будет разным. Потому экспериментальным путем играемся с настройками пока не добьемся наилучшего результата печати. Для смолы Anycubic цвета Skin время экспозиции слоя 50 микрон составило 2 секунды, а вот для серой смолы оптимальное время получилось 1.7 секунды.

Важно подписывать параметры на матрице, потому что память она такая - короткая. При детальном увеличении хорошо видно разницу в толщине слоя. Все зависит от того, какая детализация конечного изделия нам нужна. Естественно чем меньше слой тем дольше будет время печати.

На какие детали нужно обращать внимание. Первое это схождение фотополимерной массы в центре впуклости и выпуклости на рисунке в виде знака бесконечности. Это сложная форма и тут предельно ясно где недосвет, а где пересвет. Так же смотрим на линейку, очень тонкие канавки размером с кончик иголки будут немного пересвеченными - это нормально. Перегородки выходят размером с пиксель, который по умолчанию оси ХУ 50 микрон. Сразу скажу что это идеальный образец с которого нужно брать пример.

Специально для данного принтера был разработал отдельный слайсер Halot Box. Он простой как угол дома со сложной полигональной кладкой древних инков. С простыми моделями программа работает как часы. К примеру это брелок на ключи в виде знака радиации, загруженный с ресурса Thingiverse. В программе в разделе печати нажимаем кнопку слайсинг. Модель порежется на слои и файл можно сохранять на флешку.

Как уже говорил раньше, время печати зависит от толщины слоя оси Z. Для 50 микрон оно составит 16 минут. Для другой такой же модели только со слоем 10 микрон время увеличится до 1 часа 11 минут. Высота брелока 3.5 мм. Теперь можете включить в себе математика и провести сложные арифметические вычисления для времени печати слоя к примеру в 1 см. Жмем на кнопку старт и наблюдаем за процессом.

Полимерная смола по своей природе очень хитрая вещь. Ее полимеризация происходит в большей мере от длинны волны приближенной к 400 нм. Фонарь CONVOY имеет длину волны 365 нм и предназначен для проверки денежных купюр и поиска следов преступлений в туалете.  Если направить излучение на фотополимер, он в процессе полимеризации будет сильно нагреваться. То же самое происходит в процессе печати. Максимальная температура которую удалось зафиксировать при засветке - 60 градусов. Хитрые свойства смолы заключаются в том, что верхний слой который подвергся облучению, мгновенно блокирует ультрафиолет и не дает нижним слоям затвердеть. Берет так сказать весь удар на себя.

Тем временем наблюдаем за процессом печати. Так как полимер по мнению некоторых крайне токсичный, работаем в маске которая идет в комплекте. Она защищает смолу от соплей которые текут во время простуды. Попадание жижи на кожу нежелательно, она может впитаться и привести к самым непредсказуемым последствиям.

Печать подошла к концу. С помощью шпателя отдираем модель от стола и промываем в изопропиловом спирте. Для таких простых изделий ультразвуковая ванна не нужна. Качество модели на высочайшем уровне. Те кто брал этот брелок в руки не мог поверить, что он напечатан дома с помощью современных технологий. В прочем вы и сами всё видите. Проводим процедуру ультрафиолетовых облучений чтобы окончательно закрепить смолу.

Немного про адгезию фотополимера. Проблема моего старенького принтера Anycubic Photon заключалась в том, что его модели часто отлипали от стола, что в свою очередь приводило к браку печати. У Creality с этим проблем нет. Модели с большой площадью прилегания напрочь отказываются отлипать. В комплекте принтера предусмотрен металлический шпатель, после распаковки его сразу нужно заточить. В противном случае отковырявать модель будет сложно.

При печати очередной тестовой модели из жижи родился брак. Когда космический корабль пытался произвести взлет, его осколки полетели во все стороны часть из которых приземлилась в смолу. Такие метеориты в объеме жижи недопустимы. Кроме того что можно испортить модель, так еще и матрицу продавить. Настроение будет испорчено, а техобслуживание принтера выльется в копеечку. Потому не ленимся и периодично фильтруем смолу, тем более что фильтров к комплекте достаточно.

Второй способ очистки от инородных предметов заключается в кнопке Cleaning. Она попросту зажигает экран и облучает весь нижний слой фотополимера. При печати калибровочных матриц тонкие перегородки находящиеся на ней могут отрываться и донными отложениям покрыть всю тефлоновую пленку. Шпателем такая волосня не отскребется. Потому жмем кнопку Cleaning на 5-10 секунд, а затем удаляем со дна ванны тонкую пленку.

Наглядный сеанс депиляции. Вот сколько мусора получилось в процессе печати калибровочных матриц. Если не проводить такие процедуры, то мастер йода будет недоволен так как обрастет бородой. В общем не ленимся и вовремя фильтруем смолу, а также временами чистим поверхность FEP пленки.

Немного про стол оси Z. Он алюминиевый с тонким слоем анодирования для хорошей адгезии. Усердствовать железным шпателем тут не нужно. Однажды мастер Йода крепко укрепился на своих позициях и не хотел отлипать. Пришлось выбивать его силой. Летели в стороны как металл так и пластмасса. В результате внешний вид стола навсегда потерял свой первозданный вид. Чтобы без последствий отделить результат многочасового выращивания, рекомендую снять стол с принтера и аккуратно отколупать всю эту красоту.

Программа Halot Box. Представляет из себя примитивный слайсинг в котором можно выставлять толщину слоя начиная с 10 микрон, создавать пустотелые модели и генерировать поддержки. Софт довольно шустрый. Поддержки для тех кто впервые сталкивается с таким видом печати нужны чтоб отдельные фрагменты модели не начинали расти в воздухе. В противном случае пальцы останутся в смоле из-за малой площади соприкосновения со столом.

Поддержки устанавливаются на все выступающие элементы. Тут не спешим и тщательно изучаем слои модели под всеми возможными ракурсами, полимерная смола достаточно дорогая, а запороть печать проще простого. Автоматическую генерацию поддержек не рекомендую никому, только ручную. Из практики, автомат не понимает где и какой узел модели нужно укрепить. Все это приходит с опытом, даже в ручном варианте невозможно предусмотреть всех тонкостей, потому звездный корабль на корме начал слоится как открытая книга на ветру.

Для пустотелых моделей обязательно необходимо сливное отверстие для слива полимера, функция в программе называется Drill. Если не сделать отверстие, смола запечатается внутри изделия. В таком случае достаем дрель и производим сверлильные работы, а затем сливные.

Теперь о сатане. Не понимаю как этот софт попал в окружающий мир. Он постоянно вылетал и порой приходилось повторять одну и ту же процедуру по несколько раз. Это касается как младших версий так и старших. В техподдержке сказали что у меня видна устарела, давай ставь десятку. Поставил и увидел то же самое. Спустя время обновил себе комп и уже на Ryzen 9 всё заработало.

Сторонние программы типа Lychee Slicer вроде продвинутые, но комп на і5 процессоре постоянно посылал меня нахер. Высоту слоя также нельзя было установить меньше 50 микрон. CHITUBOX оказалась пожалуй лучшей программой для слайсинга не вешающая комп в ноль, но у нее нет поддержки принтера Halot SKY.

В результате пришлось пользоваться родным слайсером. Методом проб и ошибок создаем модель зеленого мастера и заливаем его на флешку. Флешку вставляем в принтер и начинаем печать.

Формирование поддержек с родным слайсером не требуют работы с кусачками и прочим бытовым инструментом. Они замечательно ломаются руками. Что называется доработай потом только напильником. Это лучший сценарий который может существовать в этом деле. В Lychee Slicer поддержки отрывались с потрохами модели, а восстановить поверхность теперь невозможно. В общем наливаем побольше изопропанола в банку и проводим ему водные процедуры.

Во время съемок на рукаве появилась паразитная засветка, пришлось разгерметизировать световой колпак и снимать материал в лучах осветительного оборудования. Полимерная печать требует как можно меньше вмешательства из вне. Этот образец в свое время был загадкой, так как печать модели производилась ночью под сладкий храп соседей за стеной. Ничего не могло способствовать образованию линий в процессе печати. Но как говорилось в начале фильма, всему виной крепление на отражающем поток света зеркале, которое резонировало в такт с шаговым мотором.

По части дефектов при фотополимерной печати можно снимать отдельный фильм, так как на конечный результат может повлиять все что угодно. Пришлось даже проводить целую исследовательскую работу с изучением влияния внешних факторов. Заключалась она в том, что в определенное время включался или выключался источник света с разной длинной волны, вентилятор или вибромотор, который создает сейсмические внешние вибрации на столе. Каждое из вышеперечисленного оборудования тем или иным способом приводило к образованию линий на моделях.

Из практики выяснилось, что солнечный свет положительно влияет на загар и негативно на состояние смолы. Если несколько дней подряд печатать в ясную погоду, то фотопополимер как ни крути полемизируется и никакой ультрафиолетовый защитный колпак от этого не спасает. Потому все дальнейшие работы проводились в окружении огородительных сооружений в виде того что нашлось под рукой. Меньше света - больше пользы.

Обработка моделей после печати. Удалив все поддержки на многих элементах, остаются следы в виде прыщей. Убираются они с помощью пилочки для ногтей и прочих абразивных принадлежностей с разной зернистостью до удовлетворяющего финального результата. Если поддержка вырвана с потрохами по той или иной причине, восстановить кратер можно с помощью той же смолы, заливаем ею яму и ультрафиолетовым фонариком закрепляем. Дальше следует механическая обработка. На этапе постобработки модели, торопится не стоит.

Полагаю многие из вас смотрели сериал "Мандалорец" и книгу "Боба Фетт". Там был мелкий йода, так вот, он вывел меня из себя. Модель с виду несложная, но распечатать ее оказалось еще той задачей. В начале она частично оторвалась от поддержек. В программе как обычно забыл установить пустотелость и в результате 200 грамм полимера ушло на ветер. Затем у Грогу отрывались руки из-за недостаточной толщины поддержек. Брака было просто море. Благо эксперимент на то и эксперимент, он позволяет понять принципы и законы окружающего нас мира.

Модель оказалась сложной в плане навесных элементов как внутри так и снаружи, что требовало внутреннего заполнения поддержками. Halot Box такой функцией не обладает, а Lychee Slicer обладает, в том числе и способностью повесить комп. На понимание ориентации объекта в пространстве при печати в навес со всем вышеперечисленным, брака накопился целый вагон. Дорогостоящий полимер конечно жалко, но опыт никогда не давался простой ценой. В результате на свет появился вот этот малыш.

Сравнение качества печати ювелирных изделий с разной высотой слоя и с разными фотополимерами. Посмотрим через микроскоп на рельеф кольца с изображением Георгия Победоносца сажающего змею на бутылку. Здесь видим три высоты слоя, 10, 30 и 50 микрон. Чем высота ниже, тем качество выше, тем дольше время печати. При увеличении хорошо видно как пропадают ступеньки на сферическом элементе. При 10 микрон переходов почти не видно, они как будто слились и образовали гладкую единую поверхность. Отсюда понятно что при печати таких моделей лучше пожертвовать временем для повышения максимальной детализации.

Выращивать ювелирные изделия из жидкости оказалось интересным занятием, так как каждая печать подвергалась многочасовому изучению тех или иных деталей поверхности. Порой результат выглядел довольно предсказуемо, а порой вводил в ступор, особенно если правильно выставить свет и смотреть в одну точку.

Теперь про серый фотополимер от Anycubic. Не знаю как обстоят дела у тех кто им постоянно печатает, но у меня на счет его качества появились смутные сомнения. В начале предположил что здесь банка просрочена. Но нет, свежак до 2023 года. Затем предположил что все дело в нарушении технологии закрепления смолы ультрафиолетом. Все изделия из серого полимера от Anycubic имели просто колоссальную усадку. Пришлось распечатать еще одну модель чтоб ее равномерно засветить ультрафиолетом, но к счастью это не понадобилось делать. Достав кольцо прямо с принтера, оно оказалось гораздо меньше чем те кольца, которые были напечатаны другим фотополимером. Вот такие дела.

Ну и напоследок немного про выжигаемую фотополимерную смолу Gorky Liqid Castable LCD. Некоторые наверное думают, что значит выжигаемая? То и значит, при определенной температуре она в прямом смысле выгорает. При этом изделие испаряется без следа и не оставляет после себя никаких остатков. Пока снимал материал не заметил как горящий полимер капнул на подоконник и прожег покрытие. Вот блин, жена меня убьет)

Пока она не видит продолжаем пожароопасные работы с обычной смолой, посмотрим что после нее останется. Хорошо видно сколько сажи образуется в процессе сгорания обычного фотополимера, для ювелирного дела такой вариант не подходит. Кто не в теме, там напечатанная модель заливается формовочной массой, затем опока проходит многочасовой цикл прокалки и выжигание смолы, а затем в образовавшиеся полость заливается жидкий металл. Получается полная копия предмета из смолы в металле. Если модель будет выгорать и оставлять после себя следы, про литье металла можно забыть.

Цвет фотополимера в линейке данного производителя один - прозрачно желтый. Цена в два с половиной раза дешевле чем у зеленого болота показанного в начале поста. Что касаемо настроек при печати. Первые попытки чего либо вырастить проводились на стандартных настройках прошлой смолы с временем экспозиции 2 секунды. Но ничего хорошего с этого не вышло. Пришлось экспериментировать с матрицами. Печатаются они быстро и сразу дают представление какие кнопки управления нажать на принтере. В общем светить нужно эту смолу долго, 10 секунд для слоя 50 микрон и 6.5 секунд для слоя 10/30 микрон. Кстати больше 10 секунд экспозиции на принтере выставить нельзя, предел.

Для справки. На протяжении этого поста было напечатано множество как нужных так и ненужных в быту предметов. Поле для творчества тут не имеет границ, особенно если ты умеешь моделировать на компьютере. Для рождения всех предметов понадобилось провести кучу экспериментов, понять принципы работы разных программ, разобраться с настройками принтера и перевести тонну туалетной бумаги. В каждом деле есть свои тонкости и нюансы на изучение которых требуется время, терпение и ресурсы. Последнего в последнее время крайне не хватает и вся надежда только на спонсоров. Дальше будет интересней. Литье по выжигаемым моделям, индукционная полумостовая плавильня, ионисторная контактная сварка, различные дозиметры. Предстоит целая научная работа по катушкам Тесла с метровыми молниями. В общем пока жив, вас будет чем удивить.

Поддержи нас на Patreon

Наш Instagram