戴夫·罗顿的单相电路
本帖最后由 能量海 于 2017-8-11 16:13 编辑
第十章：汽车系统
戴夫·罗顿的单相电路
电路运行：
电路的主要部分是由两个标准555芯片定时器组成。连接它们以给出一个在高压和低压之间急遽切换的输出波形。来自该电路的理想波形的形状被描述为一个“方波”输出。在这个电路的特殊版本中，该电路在高压和低压之间翻转的速率（被称为“频率”）可以由用户转动旋钮来调整。此外，导通时间到关闭时间的长度（称为“标记/占空比”）也可调节。
这是做这部分工作的电路：
100欧姆的电阻和100微法的电容在那儿是要使供应给电路的电压里的纹波变平，导致激烈的脉冲对电解槽电池的功率驱动。电容器起着一个电力水库的作用，而电阻防止水库被突然排干——如果电源线突然地、极短暂地、被拉低到一个低电压。在它们之间，它们在“A”点保持电压在一个稳定的水平，让555芯片顺利运作。
非常小的电容器“B”被物理接线到非常接近芯片。它在这里的作用是短路由于到芯片的接线而捡拾的任何杂散、极短、极尖锐的电压脉。它在那儿有助于芯片精确地按其设计的去运行，而并非真的是电路的一个功能部分。因此，了解了电路是如何工作的，我们可以忽视它们，并把电路看成这样：
这个电路产生了在电压走高（“标记”）和走低（“占空”）时用绿色所示类型的输出脉冲。47K的可变电阻（一些人坚持称之为“电位器”）使得标记和占空的长度可以从50到所示的50、也就是说、90到10或10到90之间的任何比率调整。应该提一下的是“47K”根本不重要，而这些都很可能是当成“50K”设备出售的。大多数低成本元件都会在定值上或加或减10％，这意味着，一个50K电阻的实值将是从45K到55K。
两个“1N4148”二极管用来确保当调节标记/占空47K可变电阻时，输出波形的频率不以任何方式改变。剩下的两个元件：10K的可变电阻器和47微法的电容器，两者都用蓝色标识，控制每秒产生的脉冲数。电容越大，每秒脉冲数越少。可变电阻的值越低，每秒的脉冲数越大。
如果通过切换不同的电容器而改变电容器值，电路可以有另外的频率调整范围。所以通过加入一个开关，也就是说，两种可供选择的电容器，电路可以做得更通用，如下所示：
此处所示的电容器的大得异乎寻常，因为这个特殊电路有意要相对缓慢地运行。在电路的几乎同一部分中，跟着的是一个小很多的电容器，它导致的切换速率要高得多。经验表明，有少数人在这个电路停止运转时电路是过热的，所以开/关切换已扩大到双刀转换开关，而第二杆用于关上555芯片的定时元件。电路的这部分的完整版本于是为：
它刚好有一个额外的开关来使输出终止，并相反输送到12伏电源线。这样做的原因是，电路的这个部分是用来打开和关闭同一个电路的。这就是所谓的“门控”，而在第12章的电子学教程中对此有解释。
电路的第二个部分是为了用高得多的速度运行，所以它使用的电容器要小得多：
所以，把它们放在一起，并让第一个电路切换第二个的开启和关闭，我们得到：
该电路的最后一节是电解池的功率驱动。这是一个极其简单的电路。首先，第二个555芯片的输出由一个基本的电阻分压器对所降低，然后输送到输出晶体管的栅极。
这里，555芯片的输出电压降低220/820或27％左右。当电压上升时，它会导致BUZ350晶体管导通，短路在漏极和源极之间的连接，并施加整个的12伏电源电压跨接在负载上——在我们的应用里，这是个电解池：
如上所示晶体管驱动电解电极，对它们施加极尖锐、极短促的脉冲。电极组的每一侧放置导线线圈是非常重要的。这些线圈是磁性链接的，因为它们是在一个高频铁氧体棒芯上缠绕在一起的，而且尽管线圈是一个如此简单的东西，但这些线圈在电路如何运作上有着深远的影响。首先，它们转换555芯片脉冲为一个极尖锐、极短的高压脉冲，它可以高达1200伏。这个脉冲影响本地环境，促使额外能量流入电路。现在线圈通过阻断短路穿过电池的额外能量而扮演了第二个角色，并使其流动经过电解池，把水分解成的氢气和氧气的混合物，两种气体均为那些气体的高能量、高荷电原子的形式。这使混合约400％的氢的能量在空气中燃烧。
晶体管关闭时，线圈会试着把晶体管的漏极连接下拉到远低于0伏电池线的电压。为防止这种情况，把1N4007二极管跨接到电解池及其线圈上。二极管的连接使得没有电流流过它，直到晶体管漏极被拽低到0伏线以下，但随后发生的，二极管实际上翻转过来，而且只要它有了0.7伏的跨压，它就开始进行大量的和崩溃的负电压摆动，保护晶体管，而重要的是，保持脉冲波形限制在正的直流脉冲，这是利用这种实际上执行电解的额外的环境能量的本质。你可以很容易地分辨出它是环境的“冷”电，它正在做着电解，而电解池始终是冷的——即便如此它还在放出大量的气体。如果电解是通过传统电力完成的，电解池的温度会在电解过程中上升。约翰贝迪尼脉冲发生器电路可以非常有效地使用这种类型的电解池，并且它自动调节到谐振频率，因为电解池是的频率测定电路的一部分。
BUZ350金属氧化物半导体场效应晶体管有着一个22安培的电流额定值，所以它在这个应用中的运行不会发热。不过，还是有必要把它安装在一块铝板上，使它即起底座的作用，也起到一个散热器的作用，但应该意识到，该电路是一个台架试验电路，有着大约2安培的最大电流输出，而它不是一个用于大电流直流电解器的脉宽调制电路。这种配置里的电流消耗特别有趣。只有一个管子就位，实际电流大约一安培，当增加了第二个管子时，电流增加少于半安培。当增加到第三个，总电流少于两安培。第四和第五管每个约增加100毫安，而第六管在电流上几乎完全没有增加。这表明通过添加大量的额外的管，效率会进一步提高，但其实并非如此，因为电解池的配置是很重要的。斯坦•梅耶用这些有着16英寸（400毫米）电极的电解池中的四个的输出来开他的大众车有四年时间了，而斯坦会做一个单个更大的电解池，那也是可行的。
虽然电流并不特别地高，在电源和电路之间应放置五或六安培的断路器或保险丝，以防止意外短路。如果类似这样的单元是被安装在车辆上的，那么电源绝对有必要配置成当发动机关闭时断开电源。通过一个由点火开关供电的继电器传递电功率，于此是一个很好的解决方案。同样重要的是，至少有一个起泡器放置在电解槽和发动机之间，以使得如果由于发动机故障而点燃气体时给予一定的保护。
虽然这个电路的印刷电路板现在已经做出来，并且有预制部件市售，如果你想，你可以用条状铜箔电路板自己做一个。对于这种的一次性原型风格的组件的可能布局如下所示：
条板底面（水平翻转时）如下所示：
虽然采用铁氧体也许是最佳的可能选项，双线并绕线圈可以绕在任意直径和长度的直的铁氧体棒上。你只需用胶带把两股线的末端绑在铁氧体棒的一端上，然后在你的手中旋转铁氧体棒，把这些股线导向成整齐的并列圆筒式绕组，如下所示：
戴夫建造了这个复制，提出各种改进建议。首先，斯坦•梅耶用了更多的更长的管子。这两个因素都应该增加气体相当的产量。其次，仔细检查斯坦的演示视频显示，他用的外管在每根管子的顶部开有一个长方形的槽：
一些风琴管像这样通过在管的顶部开槽进行微调来提高它的音调，这是它的振动频率。由于它们的直径较小，梅耶电解池里的内管的共振频率将高于外管。因此看来可能斯坦的开槽是要提高较大的管的共振频率，去与内管的共振频率相匹配。如果你要那样做，把内管悬在一条线上并敲击它，就会在管的共振音调上产生一个声音。在外管上开一个槽，悬在一条线上并敲击它，可以对比两根管的音高。当外管已经与你所满意的匹配时，则完全相同尺寸的槽将带给其它外管相同的共振音调。这点尚未获证实，但据说只有外管的开槽下方的部分才实际上有助于管的共振频率。那是上图中用“H”标记的部分。还据说如果外管的内表面面积（“H”乘内圆周）完全匹配内管的外表面积，管子会在相同的音调下共振。
应该记住，所有的管对将以一个单一的信号共振，即每对管需要与所有其它管对在相同的频率下共振。
据说斯坦只用这些有着6英寸长的管对的单元中的四个产生的气体开他的大众汽车开了四年。电解池构成的一个非常重要的部分是电极管的调节，用自来水。印度的拉维建议按如下步骤完成：
1. 当调节管子的时候在电源的负极一侧上不要用任何电阻。
2. 在信号发生器上在0.5安培开始，而25分钟后，关闭30分钟。
3. 然后施加1.0安培20分钟，然后停30分钟。
4. 然后施加1.5安培15分钟，然后停20分钟。
5. 然后施加2.0安培10分钟，然后停20分钟。
6. 转到2.5安培5分钟，然后停15分钟。
7. 转到3.0安培120到150秒。你需要查一下电解池是否发热……如果发热，你要缩短时间。
经过以上七个步骤，你在一切重新开始之前至少让电解池静置一个小时。
在这个调节过程的早期阶段，你将很难看到任何气体的产生，但却会产生大量的褐色淤泥。最初，在每个循环后换水，但不要用裸手去碰管子。如果管的端部需要清除掉淤泥，那么用刷子刷，但不要碰电极！！如果下一周期里有褐色淤泥留在水中，它会导致水的温度上升，你要避免这个。
过了一段时间，褐色物质产生的量有所减少，而且在某些点上，管子完全不会产生任何褐色物质。至此您将得到非常好的气体发生。现在你会得到很好的气体生成。一个氧化铬绝缘体的发白的粉状涂层将在电极表面形成。一旦形成了这个有益的涂层后，就再也不要用裸手去触摸管子了。
重要提示：调节时要在通风良好的地方，或者，封闭电解池顶部，把气体排放到露天处。在这个过程中，这个电解池要打开相当一段时间，如果留下来在室内聚集的话，如此即使很低的产气率也会积累大量的气体，这将是很危险的。
第十章：汽车系统
戴夫·罗顿的单相电路
电路运行：
电路的主要部分是由两个标准555芯片定时器组成。连接它们以给出一个在高压和低压之间急遽切换的输出波形。来自该电路的理想波形的形状被描述为一个“方波”输出。在这个电路的特殊版本中，该电路在高压和低压之间翻转的速率（被称为“频率”）可以由用户转动旋钮来调整。此外，导通时间到关闭时间的长度（称为“标记/占空比”）也可调节。
这是做这部分工作的电路：
100欧姆的电阻和100微法的电容在那儿是要使供应给电路的电压里的纹波变平，导致激烈的脉冲对电解槽电池的功率驱动。电容器起着一个电力水库的作用，而电阻防止水库被突然排干——如果电源线突然地、极短暂地、被拉低到一个低电压。在它们之间，它们在“A”点保持电压在一个稳定的水平，让555芯片顺利运作。
非常小的电容器“B”被物理接线到非常接近芯片。它在这里的作用是短路由于到芯片的接线而捡拾的任何杂散、极短、极尖锐的电压脉。它在那儿有助于芯片精确地按其设计的去运行，而并非真的是电路的一个功能部分。因此，了解了电路是如何工作的，我们可以忽视它们，并把电路看成这样：
这个电路产生了在电压走高（“标记”）和走低（“占空”）时用绿色所示类型的输出脉冲。47K的可变电阻（一些人坚持称之为“电位器”）使得标记和占空的长度可以从50到所示的50、也就是说、90到10或10到90之间的任何比率调整。应该提一下的是“47K”根本不重要，而这些都很可能是当成“50K”设备出售的。大多数低成本元件都会在定值上或加或减10％，这意味着，一个50K电阻的实值将是从45K到55K。
两个“1N4148”二极管用来确保当调节标记/占空47K可变电阻时，输出波形的频率不以任何方式改变。剩下的两个元件：10K的可变电阻器和47微法的电容器，两者都用蓝色标识，控制每秒产生的脉冲数。电容越大，每秒脉冲数越少。可变电阻的值越低，每秒的脉冲数越大。
如果通过切换不同的电容器而改变电容器值，电路可以有另外的频率调整范围。所以通过加入一个开关，也就是说，两种可供选择的电容器，电路可以做得更通用，如下所示：
此处所示的电容器的大得异乎寻常，因为这个特殊电路有意要相对缓慢地运行。在电路的几乎同一部分中，跟着的是一个小很多的电容器，它导致的切换速率要高得多。经验表明，有少数人在这个电路停止运转时电路是过热的，所以开/关切换已扩大到双刀转换开关，而第二杆用于关上555芯片的定时元件。电路的这部分的完整版本于是为：
它刚好有一个额外的开关来使输出终止，并相反输送到12伏电源线。这样做的原因是，电路的这个部分是用来打开和关闭同一个电路的。这就是所谓的“门控”，而在第12章的电子学教程中对此有解释。
电路的第二个部分是为了用高得多的速度运行，所以它使用的电容器要小得多：
所以，把它们放在一起，并让第一个电路切换第二个的开启和关闭，我们得到：
该电路的最后一节是电解池的功率驱动。这是一个极其简单的电路。首先，第二个555芯片的输出由一个基本的电阻分压器对所降低，然后输送到输出晶体管的栅极。
这里，555芯片的输出电压降低220/820或27％左右。当电压上升时，它会导致BUZ350晶体管导通，短路在漏极和源极之间的连接，并施加整个的12伏电源电压跨接在负载上——在我们的应用里，这是个电解池：
如上所示晶体管驱动电解电极，对它们施加极尖锐、极短促的脉冲。电极组的每一侧放置导线线圈是非常重要的。这些线圈是磁性链接的，因为它们是在一个高频铁氧体棒芯上缠绕在一起的，而且尽管线圈是一个如此简单的东西，但这些线圈在电路如何运作上有着深远的影响。首先，它们转换555芯片脉冲为一个极尖锐、极短的高压脉冲，它可以高达1200伏。这个脉冲影响本地环境，促使额外能量流入电路。现在线圈通过阻断短路穿过电池的额外能量而扮演了第二个角色，并使其流动经过电解池，把水分解成的氢气和氧气的混合物，两种气体均为那些气体的高能量、高荷电原子的形式。这使混合约400％的氢的能量在空气中燃烧。
晶体管关闭时，线圈会试着把晶体管的漏极连接下拉到远低于0伏电池线的电压。为防止这种情况，把1N4007二极管跨接到电解池及其线圈上。二极管的连接使得没有电流流过它，直到晶体管漏极被拽低到0伏线以下，但随后发生的，二极管实际上翻转过来，而且只要它有了0.7伏的跨压，它就开始进行大量的和崩溃的负电压摆动，保护晶体管，而重要的是，保持脉冲波形限制在正的直流脉冲，这是利用这种实际上执行电解的额外的环境能量的本质。你可以很容易地分辨出它是环境的“冷”电，它正在做着电解，而电解池始终是冷的——即便如此它还在放出大量的气体。如果电解是通过传统电力完成的，电解池的温度会在电解过程中上升。约翰贝迪尼脉冲发生器电路可以非常有效地使用这种类型的电解池，并且它自动调节到谐振频率，因为电解池是的频率测定电路的一部分。
BUZ350金属氧化物半导体场效应晶体管有着一个22安培的电流额定值，所以它在这个应用中的运行不会发热。不过，还是有必要把它安装在一块铝板上，使它即起底座的作用，也起到一个散热器的作用，但应该意识到，该电路是一个台架试验电路，有着大约2安培的最大电流输出，而它不是一个用于大电流直流电解器的脉宽调制电路。这种配置里的电流消耗特别有趣。只有一个管子就位，实际电流大约一安培，当增加了第二个管子时，电流增加少于半安培。当增加到第三个，总电流少于两安培。第四和第五管每个约增加100毫安，而第六管在电流上几乎完全没有增加。这表明通过添加大量的额外的管，效率会进一步提高，但其实并非如此，因为电解池的配置是很重要的。斯坦•梅耶用这些有着16英寸（400毫米）电极的电解池中的四个的输出来开他的大众车有四年时间了，而斯坦会做一个单个更大的电解池，那也是可行的。
虽然电流并不特别地高，在电源和电路之间应放置五或六安培的断路器或保险丝，以防止意外短路。如果类似这样的单元是被安装在车辆上的，那么电源绝对有必要配置成当发动机关闭时断开电源。通过一个由点火开关供电的继电器传递电功率，于此是一个很好的解决方案。同样重要的是，至少有一个起泡器放置在电解槽和发动机之间，以使得如果由于发动机故障而点燃气体时给予一定的保护。
虽然这个电路的印刷电路板现在已经做出来，并且有预制部件市售，如果你想，你可以用条状铜箔电路板自己做一个。对于这种的一次性原型风格的组件的可能布局如下所示：
条板底面（水平翻转时）如下所示：
虽然采用铁氧体也许是最佳的可能选项，双线并绕线圈可以绕在任意直径和长度的直的铁氧体棒上。你只需用胶带把两股线的末端绑在铁氧体棒的一端上，然后在你的手中旋转铁氧体棒，把这些股线导向成整齐的并列圆筒式绕组，如下所示：
戴夫建造了这个复制，提出各种改进建议。首先，斯坦•梅耶用了更多的更长的管子。这两个因素都应该增加气体相当的产量。其次，仔细检查斯坦的演示视频显示，他用的外管在每根管子的顶部开有一个长方形的槽：
一些风琴管像这样通过在管的顶部开槽进行微调来提高它的音调，这是它的振动频率。由于它们的直径较小，梅耶电解池里的内管的共振频率将高于外管。因此看来可能斯坦的开槽是要提高较大的管的共振频率，去与内管的共振频率相匹配。如果你要那样做，把内管悬在一条线上并敲击它，就会在管的共振音调上产生一个声音。在外管上开一个槽，悬在一条线上并敲击它，可以对比两根管的音高。当外管已经与你所满意的匹配时，则完全相同尺寸的槽将带给其它外管相同的共振音调。这点尚未获证实，但据说只有外管的开槽下方的部分才实际上有助于管的共振频率。那是上图中用“H”标记的部分。还据说如果外管的内表面面积（“H”乘内圆周）完全匹配内管的外表面积，管子会在相同的音调下共振。
应该记住，所有的管对将以一个单一的信号共振，即每对管需要与所有其它管对在相同的频率下共振。
据说斯坦只用这些有着6英寸长的管对的单元中的四个产生的气体开他的大众汽车开了四年。电解池构成的一个非常重要的部分是电极管的调节，用自来水。印度的拉维建议按如下步骤完成：
1. 当调节管子的时候在电源的负极一侧上不要用任何电阻。
2. 在信号发生器上在0.5安培开始，而25分钟后，关闭30分钟。
3. 然后施加1.0安培20分钟，然后停30分钟。
4. 然后施加1.5安培15分钟，然后停20分钟。
5. 然后施加2.0安培10分钟，然后停20分钟。
6. 转到2.5安培5分钟，然后停15分钟。
7. 转到3.0安培120到150秒。你需要查一下电解池是否发热……如果发热，你要缩短时间。
经过以上七个步骤，你在一切重新开始之前至少让电解池静置一个小时。
在这个调节过程的早期阶段，你将很难看到任何气体的产生，但却会产生大量的褐色淤泥。最初，在每个循环后换水，但不要用裸手去碰管子。如果管的端部需要清除掉淤泥，那么用刷子刷，但不要碰电极！！如果下一周期里有褐色淤泥留在水中，它会导致水的温度上升，你要避免这个。
过了一段时间，褐色物质产生的量有所减少，而且在某些点上，管子完全不会产生任何褐色物质。至此您将得到非常好的气体发生。现在你会得到很好的气体生成。一个氧化铬绝缘体的发白的粉状涂层将在电极表面形成。一旦形成了这个有益的涂层后，就再也不要用裸手去触摸管子了。
重要提示：调节时要在通风良好的地方，或者，封闭电解池顶部，把气体排放到露天处。在这个过程中，这个电解池要打开相当一段时间，如果留下来在室内聚集的话，如此即使很低的产气率也会积累大量的气体，这将是很危险的。
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