Solid State Tesla Coils at Paano Sila Gumagana: 9 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang Kuryente ng mataas na boltahe ay maaaring mapanganib, gumamit ng wastong pag-iingat sa kaligtasan sa lahat ng oras kapag nagtatrabaho sa mga Tesla coil o anumang iba pang aparatong mataas na boltahe, kaya't ligtas na maglaro o huwag maglaro.

Ang mga Tesla coil ay isang transpormer na nagpapatakbo sa sarili na tumutunog na prinsipyo ng oscillator, na imbento ni Nicola Tesla na isang siyentipikong Amerikanong Serbia. Pangunahin itong ginagamit upang makabuo ng napakataas na boltahe, ngunit mababa ang kasalukuyang, mataas na dalas ng lakas na AC. Ang coil ng Tesla ay binubuo ng dalawang grupo ng mga resonant na circuit na isinama, kung minsan ay tatlong pangkat na pinagsama. Sinubukan ni Nicola Tesla ang isang malaking bilang ng mga pagsasaayos ng iba't ibang mga coil. Ginamit ni Tesla ang mga coil na ito upang magsagawa ng mga eksperimento, tulad ng pag-iilaw ng elektrisidad, X ray, electrotherapy at paghahatid ng enerhiya sa radyo, paghahatid at pagtanggap ng mga signal ng radyo.

Talagang wala pang pagsulong sa mga Tesla coil mula pa noong naimbento. Maliban sa mga solidong sangkap ng Tesla coil ay hindi nagbago nang higit sa 100 taon. Karamihan sa mga relegated sa edukasyon at mga laruan ng agham tungkol sa sinuman ay maaaring bumili ng isang kit sa linya at bumuo ng isang Tesla coil.

Ang Instructable na ito ay sa pagbuo ng isang solidong Tesla coil ng iyong sarili, kung paano sila gumagana, at mga tip at trick upang mag-abala sa anumang mga problema sa daan.

Mga gamit

12 boltahe na supply ng supply ng SMP na ginamit ko ay 12 volts 4 amps.

Torus Glue upang mai-mount ang pangalawang likaw.

Thermal Silicone Grease para sa pag-mount ang transistor sa heat sink.

Panghinang

Ang mga tool upang tipunin ang kit, mga panghinang na pamutol ng bakal at gilid.

Multimeter

Oscilloscope

Hakbang 1: Electromagnet

Upang maunawaan ang mga Tesla coil at transformer kailangan mong maunawaan ang mga electromagnet. Kapag ang isang kasalukuyang, (Red Arrow) ay inilapat sa isang konduktor lumilikha ito ng isang magnetic field sa paligid ng conductor. (Blue Arrows) Upang mahulaan ang direksyon ng daloy ng mga patlang na magnetiko gamitin ang kanang panuntunan sa kamay. Ilagay ang iyong kamay sa conductor gamit ang iyong hinlalaki na nakaturo sa direksyon ng kasalukuyang at ang iyong mga daliri ay ituturo sa direksyon ng daloy ng mga magnetic field.

Kapag binabalot mo ang konduktor sa paligid ng isang ferrous metal tulad ng bakal o bakal, ang mga magnetikong patlang ng coiled conductor ay nagsasama at nakahanay, ito ay tinatawag na electromagnet. Ang magnetikong larangan ay naglalakbay mula sa gitna ng likaw na pumasa sa isang dulo ng electromagnet sa paligid ng labas ng likaw at sa tapat na dulo pabalik sa gitna ng likaw.

Ang mga magnet ay mayroong hilaga at timog na poste, upang mahulaan kung aling dulo ang Hilaga o Timog na poste sa isang likid, muli mong ginagamit ang kanang panuntunan sa kamay. Sa oras lamang na ito gamit ang iyong kanang kamay sa likid, ituro ang iyong mga daliri sa direksyon ng kasalukuyang daloy sa coiled conductor. (Mga Pulang Paso) Sa iyong kanang hinlalaki na tumuturo sa kipot sa likid, dapat itong ituro sa hilagang dulo ng pang-akit.

Hakbang 2: Paano Gumagana ang Mga Transformer

Kung paano ang isang pabagu-bago na kasalukuyang sa isang pangunahing likaw ay lumilikha ng isang kasalukuyang sa isang pangalawang coil wirelessley ay tinatawag na batas ni Lenz.

Wikipedia

Ang lahat ng mga coil sa isang transpormer ay dapat na sugat sa parehong direksyon.

Pipigilan ng isang likid ang isang pagbabago sa isang magnetiko; patlang kaya kapag ang AC o isang kasalukuyang pag-pulso ay inilapat sa pangunahing likaw, lumilikha ito ng isang pabagu-bago na magnetic field sa pangunahing likaw.

Kapag ang fluctuating magnetikong patlang ay umabot sa pangalawang likaw lumikha ito ng isang salungat na magnetic field at isang taliwas na kasalukuyang sa pangalawang likaw.

Maaari mong gamitin ang kanang panuntunan sa kanang coil at ang pangalawang upang mahulaan ang output ng pangalawang.

Nakasalalay sa bilang ng mga liko sa pangunahing likaw, at ang bilang ng mga liko sa pangalawang likaw, ang boltahe ay nagbabago sa isang mas mataas o mas mababang boltahe.

Kung mahahanap mo ang positibo at negatibong mahirap sundin sa pangalawang likaw; isipin ang pangalawang likaw bilang isang mapagkukunan ng kuryente o isang baterya kung saan lumalabas ang kuryente, at isipin ang pangunahin bilang isang pagkarga kung saan natupok ang lakas.

Ang mga Tesla coil ay mga air core transformer, ang mga magnetic field at kasalukuyang gumagana sa parehong paraan tulad ng iron o ferrite core transformer.

Hakbang 3: Winding’s

Bagaman hindi ito iginuhit sa eskematiko; ang mas mataas na pangalawang likaw ng isang Tesla coil ay nasa loob ng mas maikli na pangunahing likaw, ang setup na ito ay tinatawag na isang self resonating oscillator.

Kunin ang kanan ng iyong paikot-ikot; kapwa ang pangunahin at pangalawang paikot-ikot na dapat na sugat sa parehong direksyon. Hindi mahalaga kung i-wind mo ang mga coil na may kanang pag-ikot ng kamay o isang pag-ikot ng kaliwang kamay hangga't ang parehong mga coil ay sugat sa parehong direksyon.

Kapag paikot-ikot ang pangalawang siguraduhin na ang iyong paikot-ikot na hindi magkakapatong o sa magkakapatong ay maaaring maging sanhi ng isang maikling sa pangalawang.

Ang pag-cross winding ng mga coil ay maaaring maging sanhi ng feedback mula sa pangalawang nakatali sa base ng transistor o sa gate ng mosfet na maling polarity at mapipigilan nito ang circuit mula sa pag-oscillate.

Ang pangunahing coil positibo at negatibong mga lead ay apektado ng pag-ikot sa paikot-ikot na. Gumamit ng kanang panuntunan sa kanang coil. Siguraduhin na ang hilagang poste ng pangunahing likid ay tumuturo patungo sa tuktok ng pangalawang likaw.

Ang pag-cross ng kable ng pangunahing likaw ay maaaring maging sanhi ng feedback mula sa pangalawang nakatali sa base ng transistor o sa gate ng mosfet na maling polarity at mapipigilan nito ang circuit mula sa pag-oscillate.

Hangga't ang mga coil ay sugat sa parehong direksyon; Ang kabiguang i-oscillate gawin upang i-cross ang mga kable ng pangunahing likaw ay isang madaling ayusin halos lahat ng oras, baligtarin lamang ang mga lead ng pangunahing likaw.

Hakbang 4: Paano gagana ang isang Solid State Tesla Coil

Ang pangunahing solidong estado na Tesla Coil ay maaaring magkaroon ng kaunting limang bahagi.

Isang mapagkukunan ng kuryente; sa eskematiko na ito isang baterya.

Isang risistor; depende sa transistor ng 1/4 watt 10 kΩ at pataas.

Ang isang NPN transistor na may heat sink, ang transistor sa mga circuit na ito ay may posibilidad na maiinit.

Ang isang pangunahing likaw mula sa 2 o higit pa ay nagiging sugat sa parehong direksyon tulad ng pangalawang likaw.

Ang pangalawang coil hanggang sa 1, 000 ay lumiliko o higit pa sa 41 AWG na sugat sa parehong direksyon tulad ng pangunahin.

Hakbang 1. Kapag ang kapangyarihan ay unang inilapat sa isang pangunahing solidong estado na Tesla coil ang transistor sa sa circuit ay bukas o naka-off. Ang kapangyarihan ay dumadaan sa risistor sa base ng transistors na nagsasara ng transistor na pinapayagang mapadaloy ang kasalukuyang sa pangunahing coil. Ang kasalukuyang pagbabago ay hindi madalian, ito ay tumatagal ng isang maikling oras para sa kasalukuyang upang pumunta mula sa zero kasalukuyang sa max kasalukuyang, ito ay tinatawag na pagtaas ng oras.

Hakbang 2. Sa parehong oras ang magnetic field sa coil ay nagmumula sa zero hanggang sa ilang lakas sa larangan. Habang ang magnetikong patlang ay dumarami sa pangunahing likaw ang pangalawang likaw ay lumalaban sa pagbabago ng pagbili ng paglikha ng isang taliwas na magnetic field at isang taliwas na kasalukuyang sa pangalawang likaw.

Hakbang 3. Ang pangalawang likaw ay nakatali sa base ng transistor kaya ang kasalukuyang sa pangalawang likaw, (Feedback) ay iguhit ang kasalukuyang malayo sa base ng transistors. Bubuksan nito ang transistor na papatayin ang kasalukuyang sa pangunahing likaw. Tulad ng oras ng pagtaas ng kasalukuyang pagbabago ay hindi madalian. Ito ay tumatagal ng isang maikling oras para sa kasalukuyang at ang magnetic field upang pumunta mula sa max hanggang zero, ito ay tinatawag na taglagas.

Pagkatapos ay bumalik sa Hakbang 1.

Ang ganitong uri ng circuit ay tinatawag na isang self regulating oscillating circuit, o isang resonant oscillator. Ang ganitong uri ng oscillator ay limitado sa dalas ng mga oras ng pagkaantala ng circuit at transistor o mosfet. (Oras ng Pagbagsak ng Oras ng Rise at Oras ng Plateau)

Hakbang 5: Kahusayan

Ang circuit na ito ay hindi masyadong mahusay, na gumagawa ng isang parisukat na alon, ang pangunahing likaw ay gumagawa lamang ng isang kasalukuyang sa pangalawang likaw habang ang mga magnetic field na lumilipat mula sa zero na lakas ng patlang hanggang sa buong lakas ng patlang at bumalik sa zero na lakas ng patlang, na tinatawag na pagtaas ng oras at ang tag lagas. Sa pagitan ng oras ng pagtaas at oras ng taglagas ay may talampas na sarado o nakabukas ang transistor at bukas o patay ang transistor. Kapag ang transistor ay nasa labas ng talampas ay hindi gumagamit ng kasalukuyang, subalit kapag ang transistor ay nasa talampas ay gumagamit at nagsasayang ng kasalukuyang pag-init ng transistor.

Maaari mong gamitin ang pinakamabilis na paglipat ng transistor na maaari mong makuha. Sa mas mataas na mga frequency, ang magnetic field ay maaaring lumipat nang higit pa kaysa sa talampas na ginagawang mas mahusay ang Tesla coil. Gayunpaman hindi nito pipigilan ang transistor mula sa pag-init.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang 3 volt LED sa base ng transistors pinahahaba nito ang pagtaas at pagbagsak ng mga oras na ginagawang higit pa sa isang tatsulok na alon ang mga aksyon ng transistors kaysa sa isang square wave.

Mayroong dalawang iba pang mga bagay na maaari mong gawin upang mapanatili ang transistor mula sa labis na pag-init. Maaari mong gamitin ang isang heat sink upang mawala ang labis na init. Maaari kang gumamit ng isang mataas na wattage transistor upang ang transistor ay hindi labis na magtrabaho.

Hakbang 6: Mini Tesla Coil

Nakuha ko ang 12 volt Mini Tesla Coil na ito mula sa isang online retailer.

Kasama ang Kit:

1 x Lupon ng PVC

1 x Monolithic capacitor 1nF

1 x 10 kΩ risistor

1 x 1 kΩ risistor

1 x 12V Power Socket

1 x Heat sink

1 x Transistor BD243C

1 x Pangalawang likawin 333 liko

1 x Pag-aayos ng tornilyo

2 x Pinangunahan

1 x Neon Lamp

Hindi kasama sa Kit ang:

12 boltahe na supply ng supply ng SMP na ginamit ko ay 12 volts 4 amps.

Torus

Pandikit upang mai-mount ang pangalawang likaw.

Thermal Silicone Grease para sa pag-mount ang transistor sa heat sink.

Panghinang

Hakbang 7: Pagsubok

Matapos tipunin ang Mini Tesla Coil sinubukan ko ito sa isang neon lamp, isang CFL (compact florescent light), at isang florescent tube. Ang arka ay maliit at hangga't inilalagay ko ito sa loob ng 1/4 ng isang pulgada ay sinisindi nito ang lahat ng sinubukan ko ito.

Napakainit ng transistor kaya huwag hawakan ang heat sink. Ang isang 12 volt Tesla coil ay hindi dapat gumawa ng isang 65 watt transistor na napakainit maliban kung lumapit ka sa mga maximum na parameter ng transistors.

Hakbang 8: Paggamit ng Kuryente

Ang BD243C transistor ay isang NPN, 65 watt 100 volt 6 amp 3MHz transistor, sa 12 volts hindi ito dapat gumuhit ng higit sa 5.4 amps na hindi lalagpas sa 65 watts.

Kapag sinuri ko ang kasalukuyang sa pagsisimula ito ay 1 amp, pagkatapos tumakbo ng isang minuto ang kasalukuyang bumaba sa 0.75 amps. Sa 12 volts na gumagawa ng tumatakbo na lakas na 9 hanggang 12 watts, malayo sa ibaba ng 65 watts na-rate ang transistor.

Kapag sinuri ko ang mga transistors na tumaas at bumagsak na mga oras nakakakuha ako ng isang tatsulok na alon na halos palaging gumagalaw ginagawa itong isang napaka mahusay na circuit.

Hakbang 9: Nangungunang Pag-load

Pinapayagan ng mga nangungunang pag-load ang singil na bumuo sa halip na dumudugo lamang sa hangin na magbibigay sa iyo ng isang mas malaking output ng kuryente.

Nang walang nangungunang pag-load ang mga singil ay natipon sa mga madurot na tip ng kawad at dumugo sa hangin.

Ang mga pinakamahusay na pang-top load ay bilugan tulad ng isang Torus o isang spheres upang walang mga puntos na dumudugo mula sa singil sa hangin.

Ginawa ko ang aking nangungunang pag-load mula sa isang bola na nakakuha ako mula sa isang mouse at tinakpan ito ng aluminyo foil, hindi ito perpektong makinis ngunit gumana ito ng maayos. Ngayon ay maaari kong sindihan ang isang CFL hanggang sa isang pulgada ang layo.