Портативный высоковольтный блок до 5 кВ. Устройство выполнено в единичном экземпляре; прокладка проводов не очень аккуратная

Проекты / Лабораторные и специальные устройства

Высоковольтный источник 0-5 кВ с внешним управлением

Регулируемый высоковольтный источник 0...5 кВ для автономной работы или внешнего командного управления от контроллера, ПК или отладочной системы.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было сделать компактный высоковольтный источник, который может работать как самостоятельный прибор и как управляемый исполнительный узел в составе стенда или экспериментальной установки.

Результат

До чего довели проект

Получился автономный высоковольтный источник с возможностью внешнего управления, контролем состояния и защитным отключением при потере связи.

Портативный высоковольтный блок до 5 кВ с питанием от обычного power bank и тестовый образец: мембранная пленка-актуатор

Видео

Короткая демонстрация

Короткая запись работы устройства или испытательного стенда.

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

выходное напряжение 0...5 кВ

автономный режим с управлением с корпуса

внешнее управление по UART/USB

безопасное отключение при переключении режима или потере связи

Сделано

Что входило в работу

схемотехника высоковольтного источника и управляющей части

режимы AUTO и EXTERNAL с механическим переключением

текстовый протокол команд для внешнего управления

индикация питания, выхода и ошибки

ограничение максимального напряжения аппаратным потенциометром

Подробности

Инженерное описание проекта

Режимы работы

В режиме AUTO все элементы управления находятся на корпусе, источник работает как самостоятельный прибор и не требует внешнего контроллера.

В режиме EXTERNAL источник принимает внешние команды и позволяет управлять выходом в реальном времени: включать и выключать выход, а также устанавливать напряжение командой.

Безопасное переключение

Переключение режимов выполнено отдельным механическим тумблером. При смене режима устройство автоматически отключает выход. В режиме внешнего управления предусмотрено отключение выхода при потере связи более чем на 5 секунд, а потенциометр на панели ограничивает максимально возможное напряжение даже при внешних командах.

Интерфейс команд

Управление выполняется через UART/USB текстовыми командами. Интерфейс подходит для работы с Arduino, ESP32, Python, терминальной программой или ПК.

1 — включить выход с последним установленным напряжением
0 — выключить выход
1 3500 — включить выход с напряжением 3500 В
STATUS — запрос текущего состояния

Основные параметры

выходное напряжение 0...5 кВ
максимальная частота переключения до 10 Гц
питание USB-B 5 В, потребление до 1,5 А
выходные режимы DC или прямоугольный сигнал
настройка периода прямоугольного режима через виртуальный COM-порт
рабочая температура -20...+40 °C

Эксплуатационные ограничения

высокое напряжение опасно для жизни, требуется соблюдение требований HV-безопасности
выходной каскад не имеет гальванической развязки со входом питания и имеет общий минус