Solid State Tesla zavojnice i njihov rad: 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Električna energija visokog napona može biti OPASNA, uvijek koristite odgovarajuće mjere opreza pri radu s Teslinim zavojnicama ili bilo kojim drugim visokonaponskim uređajem, pa se igrajte na sigurno ili se ne igrajte.

Tesline zavojnice su transformator koji radi na principu samorezonirajućih oscilatora, izumio Nicola Tesla, srpski američki naučnik. Uglavnom se koristi za proizvodnju ultra visokog napona, ali niske struje, visokofrekventne izmjenične struje. Teslina zavojnica sastoji se od dvije grupe rezonantnih kola spojenih, ponekad tri grupe povezane. Nicola Tesla isprobao je veliki broj konfiguracija različitih zavojnica. Tesla je koristio ove zavojnice za izvođenje eksperimenata, poput električnog osvjetljenja, rendgenskog zračenja, elektroterapije i prijenosa radio energije, prijenosa i primanja radio signala.

Zaista nije bilo velikog napretka u Teslinim zavojnicama od njihovog izuma. Osim čvrstih komponenti, Tesline zavojnice se nisu mnogo promijenile više od 100 godina. Uglavnom podređeno obrazovanju i naučnim igračkama, skoro svako može kupiti komplet na mreži i napraviti Teslin kalem.

Ovaj Instructable je o vlastitoj izgradnji čvrstog držanog Teslinog svitka, kako oni rade i savjetima i trikovima za rješavanje problema usput.

Supplies

Napajanje od 12 volti SMP napajanje koje sam koristio bilo je 12 volti 4 ampera.

Torus ljepilo za montažu sekundarne zavojnice.

Termalna silikonska mast za ugradnju tranzistora na hladnjak.

Solder

Alati za sastavljanje kompleta, lemilica i bočni rezači.

Multimetar

Osciloskop

Korak 1: Elektromagnet

Da biste razumjeli Tesline zavojnice i transformatore, morate razumjeti elektromagnete. Kada se struja (Crvena strelica) primijeni na vodič, stvara magnetsko polje oko vodiča. (Plave strelice) Za predviđanje smjera protoka magnetskih polja koristite pravilo desne ruke. Stavite ruku na vodič s palcem usmjerenim u smjeru struje, a prsti će pokazati u smjeru protoka magnetskih polja.

Kada omotate vodič oko željeznog metala poput čelika ili željeza, magnetska polja namotanog vodiča se spoje i poravnaju, to se naziva elektromagnet. Magnetsko polje koje putuje od središta zavojnice prolazi jednim krajem elektromagneta oko vanjske strane zavojnice, a na suprotnom kraju nazad do središta zavojnice.

Magneti imaju sjeverni i južni pol, da biste predvidjeli koji je kraj sjeverni ili južni pol u zavojnici, opet koristite pravilo desne ruke. Samo ovaj put desnom rukom na zavojnici, usmjerite prste u smjeru struje u namotanom vodiču. (Crvene strelice) S desnim palcem usmjerenim tjesnacem duž zavojnice, trebao bi usmjeriti prema sjevernom kraju magneta.

Korak 2: Kako rade transformatori

Kako fluktuirajuća struja u primarnoj zavojnici stvara struju u bežičnoj mreži sekundarne zavojnice naziva se Lenzov zakon.

Wikipedia

Sve zavojnice u transformatoru treba namotati u istom smjeru.

Zavojnica će odoljeti promjeni magneta; polje, pa kada se na primarnu zavojnicu primijeni izmjenična struja ili pulsirajuća struja, ona stvara fluktuirajuće magnetsko polje u primarnoj zavojnici.

Kad fluktuirajuće magnetsko polje dosegne sekundarnu zavojnicu, ono stvara suprotno magnetsko polje i suprotnu struju u sekundarnoj zavojnici.

Možete koristiti pravilo desne ruke na primarnoj zavojnici i sekundarnoj za predviđanje izlaza sekundarne.

Ovisno o broju okretaja na primarnoj zavojnici i broju okretaja na sekundarnoj zavojnici, napon se mijenja na viši ili manji napon.

Ako smatrate da je pozitivno i negativno teško pratiti na sekundarnoj zavojnici; pomislite na sekundarnu zavojnicu kao izvor napajanja ili bateriju u kojoj dolazi do napajanja, a na primarnu kao na opterećenje u kojem se troši energija.

Teslin zavojnici su transformatori sa zračnim jezgrom, magnetsko polje i struja rade na isti način kao i transformatori sa željeznom ili feritnom jezgrom.

Korak 3: Namotavanje

Iako to nije nacrtano u shemi; viša sekundarna zavojnica Tesline zavojnice nalazi se unutar kraće primarne zavojnice, ova postavka se naziva samorezonirajući oscilator.

Neka vam navijanje bude u redu; i primarni i sekundarni namot trebaju biti namotani u istom smjeru. Nije važno da li namotavate zavojnice desnim ili lijevim zavojem sve dok su obje zavojnice namotane u istom smjeru.

Prilikom namotavanja sekundara pazite da se namotaji ne preklapaju ili da preklapanje može uzrokovati kratki spoj u sekundaru.

Namotaji s unakrsnim namotavanjem mogu uzrokovati pogrešan polaritet povratne sprege iz sekundarnog spojenog na bazu tranzistora ili vrata MOSFET -a, što može spriječiti osciliranje kola.

Na pozitivne i negativne izvode primarnih zavojnica utječe uvrtanje u namotima. Koristite pravilo desne ruke na primarnoj zavojnici. Uvjerite se da sjeverni pol primarne zavojnice pokazuje prema vrhu sekundarne zavojnice.

Ukršteno ožičenje primarnog svitka može uzrokovati pogrešan polaritet povratne sprege iz sekundarnog spojenog na bazu tranzistora ili MOSFET vrata, što može spriječiti osciliranje kola.

Sve dok su zavojnice namotane u istom smjeru; Neuspjeh u osciliranju radi ukrštanja ožičenja primarne zavojnice je većinu vremena lako popraviti, samo preokrenite izvode primarne zavojnice.

Korak 4: Kako radi čvrsta Tesla zavojnica

Osnovni čvrsti Teslin zavojnik može imati samo pet dijelova.

Izvor napajanja; na ovoj šemi baterija.

Otpornik; ovisno o tranzistoru, 1/4 vata 10 kΩ i više.

NPN tranzistor s hladnjakom, tranzistor u ovim krugovima se zagrijava.

Primarna zavojnica iz 2 ili više zavoja namotana je u istom smjeru kao i sekundarna zavojnica.

Sekundarna zavojnica do 1 000 okretaja ili više 41 AWG namotana je u istom smjeru kao i primarna.

Korak 1. Kada se napajanje prvi put primijeni na osnovni čvrsti Teslin zavoj, tranzistor u krugu je otvoren ili isključen. Napajanje prolazi kroz otpornik do baze tranzistora zatvarajući tranzistor tako da omogućuje protok struje kroz primarnu zavojnicu. Trenutna promjena nije trenutna, potrebno je kratko vrijeme da struja pređe s nulte struje na maksimalnu, naziva se vrijeme porasta.

Korak 2. U isto vrijeme magnetsko polje u zavojnici ide od nule do neke jakosti polja. Dok se magnetsko polje povećava u primarnoj zavojnici, sekundarna zavojnica se opire promjeni, stvarajući suprotno magnetsko polje i suprotnu struju u sekundarnoj zavojnici.

Korak 3. Sekundarna zavojnica je vezana za bazu tranzistora tako da će struja u sekundarnoj zavojnici, (Povratna veza) povući struju iz baze tranzistora. Ovo će otvoriti tranzistor koji isključuje struju prema primarnoj zavojnici. Kao i vrijeme porasta, trenutna promjena nije trenutna. Potrebno je kratko vrijeme da struja i magnetsko polje prijeđu s maksimuma na nulu, to se naziva vrijeme pada.

Zatim se vratite na korak 1.

Ova vrsta kola naziva se samoregulirajuće oscilirajuće kolo ili rezonantni oscilator. Ova vrsta oscilatora je ograničena frekvencijom zbog vremena kašnjenja kola i tranzistora ili MOSFET -a. (Vrijeme porasta Vrijeme pada i vrijeme visoravni)

Korak 5: Efikasnost

Ovaj krug nije jako učinkovit, stvara kvadratni val, primarni zavojnica proizvodi samo struju u sekundarnom zavojnici tijekom magnetskih polja koja prelaze s nulte jakosti polja na punu jakost polja i natrag na nultu jakost polja, naziva se vrijeme porasta i vrijeme jeseni. Između vremena uspona i vremena pada nalazi se plato sa zatvorenim ili uključenim tranzistorima i otvorenim ili isključenim tranzistorima. Kada je tranzistor isključen, plato ne koristi struju, međutim kada je tranzistor na platou koristi i troši struju zagrijavajući tranzistor.

Možete koristiti najbrži tranzistor koji možete dobiti. S većim frekvencijama magnetsko polje može prijeći više nego što je plato, čineći Teslinu zavojnicu učinkovitijom. Međutim, to neće spriječiti zagrijavanje tranzistora.

Dodavanjem 3 -voltne LED diode na bazu tranzistora produžava vrijeme uspona i pada, čineći da tranzistori djeluju više kao trokutni nego kao kvadratni val.

Postoje još dvije stvari koje možete učiniti kako biste spriječili pregrijavanje tranzistora. Za odvođenje viška topline možete koristiti hladnjak. Možete koristiti tranzistor velike snage kako tranzistor ne bi bio preopterećen.

Korak 6: Mini Tesla zavojnica

Ovaj 12 -voltni Mini Tesla kalem sam nabavio od mrežnog prodavača.

Komplet uključuje:

1 x PVC ploča

1 x Monolitni kondenzator 1nF

1 x 10 kΩ otpornik

1 x 1 kΩ otpornik

1 x 12V utičnica za napajanje

1 x hladnjak

1 x Tranzistor BD243C

1 x Sekundarna zavojnica 333 okreta

1 x Vijak za pričvršćivanje

2 x Led

1 x Neonska lampa

Komplet ne uključuje:

Napajanje od 12 volti SMP napajanje koje sam koristio bilo je 12 volti 4 ampera.

Torus

Ljepilo za montažu sekundarne zavojnice.

Termalna silikonska mast za ugradnju tranzistora na hladnjak.

Solder

Korak 7: Testiranje

Nakon sastavljanja Mini Tesla zavojnice testirao sam ga na neonskoj lampi, CFL -u (kompaktno fluorescentno svjetlo) i fluorescentnoj cijevi. Kovčeg je bio mali i sve dok sam ga stavio unutar 1/4 inča, on osvjetljava sve što sam probao.

Tranzistor se jako zagrijava pa ne dirajte hladnjak. Teslin zavojnica od 12 volti ne bi trebala jako zagrijati tranzistor od 65 vati ako se ne približite maksimalnim parametrima tranzistora.

Korak 8: Upotreba energije

Tranzistor BD243C je NPN, tranzistor od 65 volti, 100 volti, 6 ampera na 3 MHz, pri 12 volti ne bi trebao vući više od 5,4 ampera da ne prelazi 65 vati.

Kad sam provjeravao struju pri pokretanju, ona je bila 1 amp, nakon minute rada struja je pala na 0,75 ampera. Na 12 volti to čini radnu snagu od 9 do 12 vati, što je daleko ispod 65 vati za koje je tranzistor predviđen.

Kad sam provjerio vrijeme porasta i pada tranzistora, dobivam val trokuta koji je gotovo uvijek u pokretu što ga čini vrlo efikasnim krugom.

Korak 9: Gornje učitavanje

Najveća opterećenja omogućuju nakupljanje naboja umjesto samo ispuštanja u zrak dajući vam veću izlaznu snagu.

Bez najvećeg opterećenja naboji se skupljaju na šiljatim vrhovima žice i odlaze u zrak.

Najbolja gornja opterećenja su okrugla poput Torusa ili sfera tako da nema tačaka koje izbacuju naboj u zrak.

Vrhunski teret sam napravio od loptice koju sam spasio od miša i prekrio je aluminijskom folijom, nije bila savršeno glatka, ali dobro je funkcionirala. Sada mogu upaliti CFL na udaljenosti do jednog centimetra.