Как работает генератор Тесла. Какие компоненты нужны для сборки. Пошаговая инструкция по изготовлению катушки Тесла своими руками. Меры безопасности при работе с высоковольтным устройством.
Что такое генератор Тесла и как он работает
Генератор Тесла (катушка Тесла) — это устройство, способное создавать высокочастотное высокое напряжение. Его изобрел знаменитый ученый Никола Тесла в 1891 году. Принцип работы генератора основан на резонансе двух связанных колебательных контуров:
- Первичный контур состоит из конденсатора, разрядника и первичной обмотки трансформатора
- Вторичный контур включает вторичную обмотку и «верхнюю» емкость (тороид)
При работе генератора в первичном контуре возникают высокочастотные колебания, которые индуцируют еще более высокое напряжение во вторичной обмотке. В результате на выходе генератора образуются эффектные электрические разряды — стримеры.
Основные компоненты для сборки генератора Тесла
Для изготовления простейшего генератора Тесла своими руками понадобятся следующие компоненты:
- Первичная обмотка — медная трубка или толстый провод
- Вторичная обмотка — тонкий эмалированный провод
- Каркасы для намотки обмоток
- Тороид — алюминиевая фольга или труба
- Конденсатор
- Разрядник
- Источник питания
Важно правильно подобрать параметры компонентов, чтобы обеспечить резонанс контуров. От этого зависит эффективность работы генератора.
Пошаговая инструкция по сборке генератора Тесла
Процесс изготовления генератора Тесла своими руками включает следующие основные этапы:
- Намотка вторичной обмотки на каркас (500-1000 витков тонкого провода)
- Изготовление первичной обмотки (5-10 витков толстого провода)
- Сборка тороида и установка его на вершину вторичной обмотки
- Изготовление или подбор конденсатора нужной емкости
- Сборка разрядника
- Монтаж компонентов на общее основание
- Подключение источника питания
Важно обеспечить надежную изоляцию высоковольтных частей устройства. Все соединения должны быть качественными, без потерь энергии.
Настройка и проверка работы генератора
После сборки необходимо настроить генератор для получения максимального эффекта:
- Отрегулировать зазор разрядника
- Подобрать оптимальное число витков первичной обмотки
- Настроить резонансную частоту контуров
Проверить работу можно по длине получаемых стримеров. При правильной настройке они должны достигать 30-50 см. Также можно использовать люминесцентную лампу — она будет светиться на расстоянии от катушки.
Меры безопасности при работе с генератором Тесла
Генератор Тесла является источником высокого напряжения, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
- Не прикасаться к работающему устройству и его компонентам
- Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей
- Не допускать попадания влаги на генератор
- Не включать устройство вблизи легковоспламеняющихся предметов
- Соблюдать осторожность при настройке — возможны сильные разряды
При соблюдении мер безопасности генератор Тесла является увлекательным устройством для экспериментов с высоким напряжением.
Области применения генераторов Тесла
Несмотря на кажущуюся простоту, генераторы Тесла находят применение в различных областях:
- Научные исследования высоковольтных процессов
- Создание спецэффектов в кино и на сцене
- Демонстрационные и учебные цели
- Тестирование высоковольтной изоляции
- Беспроводная передача энергии на небольшие расстояния
Современные промышленные генераторы Тесла могут создавать напряжение в миллионы вольт и используются для научных экспериментов.
Часто задаваемые вопросы о генераторах Тесла
При сборке генератора Тесла своими руками у новичков часто возникают вопросы:
Какое напряжение создает генератор Тесла?
Напряжение на выходе генератора может достигать сотен тысяч и даже миллионов вольт. Точное значение зависит от параметров конкретного устройства.
Опасен ли генератор Тесла для здоровья?
При неосторожном обращении возможны сильные электрические удары. Однако из-за высокой частоты тока его воздействие менее опасно, чем от обычной электросети. Тем не менее, следует соблюдать меры предосторожности.
Какой источник питания нужен для генератора Тесла?
Для небольших моделей подойдет источник постоянного тока на 12-24 В. Более мощные генераторы питаются от сети 220 В через повышающий трансформатор.
Заключение
Генератор Тесла — удивительное устройство, позволяющее получать эффектные электрические разряды. Его сборка своими руками — увлекательный процесс, дающий возможность на практике изучить принципы работы высоковольтных устройств. При соблюдении мер безопасности эксперименты с катушкой Тесла совершенно безопасны и могут стать отличным хобби.
как своими руками собрать трансформатор, принцип работы
Работа кинескопных телевизоров, люминесцентных и энергосберегающих лампочек, дистанционная зарядка аккумуляторов обеспечивается специальным устройством — трансформатором (катушкой) Тесла. Для создания эффектных световых зарядов фиолетового цвета, напоминающих молнию, также применяется катушка Тесла. Схема на 220 В позволяет понять устройство этого прибора и при необходимости сделать его своими руками.
- Механизм работы
- Исходные материалы
- Схема подключения
- Применение трансформатора
Механизм работы
Катушка Тесла представляет собой электроаппарат, способный в несколько раз увеличивать напряжение и токовую частоту. Во время её работы образуется магнитное поле, которое может влиять на электротехнику и состояние человека. Попадающие в воздух разряды способствуют выделению озона. Конструкция трансформатора состоит из следующих элементов:
- Первичной катушки.
Имеет в среднем 5−7 витков провода с диаметром сечения не меньше 6 мм². - Вторичной катушки. Состоит из 70−100 витков диэлектрика с диаметром не более 0,3 мм.
- Конденсатора.
- Разрядника.
- Излучателя искрового свечения.
Трансформатор, созданный и запатентованный Николой Тесла в 1896 году, не имеет ферросплавов, которые в других аналогичных приборах используются для сердечников. Мощность катушки ограничивается электрической прочностью воздуха и не зависит от мощности источника напряжения.
При попадании напряжения на первичный контур на нём генерируются высокочастотные колебания. Благодаря им на вторичной катушке возникают резонансные колебания, результатом которых является электрический ток, характеризующийся большим напряжением и высокой частотой. Прохождение этого тока через воздух приводит к возникновению
Колебания контуров, возникающие в процессе работы катушки Тесла, могут быть сгенерированы разными способами.
Чаще всего это происходит с помощью разрядника, лампы или транзистора. Наиболее мощными являются устройства, в которых используются генераторы двойного резонанса.Исходные материалы
Человеку, обладающему основными знаниями в области физики и электрики, собрать трансформатор Тесла своими руками не составит труда. Необходимо лишь приготовить набор основных деталей:
- Источник питания с напряжением порядка 9−12 Вольт. Роль такого источника в самодельном устройстве может выполнять аккумулятор автомобиля, батарея для ноутбука либо понижающий трансформатор с диодным мостом для генерации постоянного тока.
- Первичный контур. Состоит из двух резисторов с номинальным сопротивлением 50 и 75 кОм, транзистора VT1 D13007 или аналогичного прибора, имеющего n-p-n cтpyктypу.
Обязательным элементом первичной катушки является охлаждающий радиатор, размер которого напрямую влияет на эффективность охлаждения оборудования.
В качестве обмотки может быть использована трубка из меди или провод диаметром 5−10 мм.Для вторичной обмотки рекомендуется использовать кабель с сечением от 0,1 до 0,3 мм², намотанный на диэлектрическую трубку из поливинилхлорида. Оптимальной считается длина трубки 25−40 см и диаметр порядка 3−5 см.
Вторичная катушка требует обязательной изоляции в виде обработки краской, лаком или другим диэлектриком. Дополнительной деталью этого контура является последовательно подключённый терминал. Его использование целесообразно только при мощных разрядах, при небольших стримерах достаточно вывести конец обмотки вверх на 0,5−5 см.
Схема подключения
Трансформатор Тесла собирается и подключается в соответствии с электрической схемой. Монтаж маломощного устройства следует проводить в несколько этапов:
- Установить источник питания с чётким соблюдением соответствия контактов.
- Прикрепить радиатор к транзистору.
- Собрать электрическую схему, используя фанеру, деревянную коробку или кусок пластика в качестве диэлектрической подложки.
- Изолировать катушку от схемы пластиной диэлектрика, имеющей отверстия для подключения проводов.
- Установить первичную обмотку, исключив её падение и соприкосновение с другой обмоткой. В центре предусмотреть отверстие для вторичной катушки, обеспечив расстояние между ними не менее 1 см.
- Закрепить вторичную обмотку, осуществить необходимые соединения, руководствуясь схемой.
Сборка более мощного трансформатора происходит по аналогичной схеме. Чтобы добиться большой мощности, потребуется:
- Увеличить размеры катушек и сечения обмоток в 1,1−2,5 раза.
- Установить источник переменного тока с напряжением 3−5 кВт.
- Добавить терминал в виде тороида.
- Обеспечить хорошее заземление.
Максимальная мощность, которую может достигать правильно собранный трансформатор Тесла, доходит до 4,5 кВт.
Такой показатель может быть достигнут с помощью уравнивания частот обоих контуров.
Собранную своими руками катушку Тесла обязательно необходимо проверить. Во время проверочного подключения следует:
- Установить переменный резистор в среднюю позицию.
- Отследить наличие разряда. При его отсутствии нужно поднести к катушке люминесцентную лампу или лампу накаливания. Её свечение будет свидетельствовать о наличии электромагнитного поля и о работоспособности трансформатора. Также исправность прибора можно определить по самостоятельно зажигающимся радиолампам и вспышкам на конце излучателя.
Первый запуск прибора должен осуществляться при отслеживании температуры. При сильном нагревании требуется подключить дополнительное охлаждение.
Применение трансформатора
Катушка может создавать разные виды зарядов. Чаще всего при её работе возникает заряд в форме дуги.
Свечение воздушных ионов в электрическом поле с повышенным напряжением называют коронным разрядом.
Он представляет собой голубоватое излучение, образующееся вокруг деталей катушки, имеющих значительную кривизну поверхности.
Искровой разряд или спарк проходит от терминала трансформатора до поверхности земли либо до заземлённого предмета в виде пучка быстро меняющих форму и гаснущих ярких полос.
Стример выглядит как тонкий слабо светящийся световой канал, имеющий множество разветвлений и состоящий из свободных электронов и ионизированных частиц газа, не уходящих в землю, а протекающих по воздуху.
Создание разного рода электроразрядов при помощи катушки Тесла происходит при большом увеличении тока и энергии, вызывающем треск. Расширение каналов некоторых разрядов провоцирует увеличение давления и образование ударной волны. Совокупность ударных волн по звуку напоминает треск искр при горении пламени.
Эффект от трансформатора такого рода ранее использовали в медицине для лечения заболеваний. Высокочастотный ток, протекая по коже человека, давал оздоровительный и тонизирующий эффект.
Он оказывался полезным только при условии невысокой мощности. При возрастании мощности до больших значений получался обратный результат, негативно влияющий на организм.
С помощью такого электроприбора разжигают газоразрядные лампы и обнаруживают течь в вакуумном пространстве. Также его успешно применяют в военной сфере с целью быстрого уничтожения электрооборудования на кораблях, танках или в зданиях. Мощный импульс, генерируемый катушкой за очень короткий период, выводит из строя микросхемы, транзисторы и прочие аппараты, находящиеся в радиусе десятков метров. Процесс уничтожения техники происходит бесшумно.
Самой зрелищной сферой применения являются показательные световые шоу. Все эффекты создаются благодаря формированию мощных воздушных зарядов, длина которых измеряется несколькими метрами. Это свойство позволяет широко применять трансформатор при съёмках фильмов и создании компьютерных игр.
При разработке этого устройства Никола Тесла планировал использовать его для передачи энергии в глобальном масштабе.
Идея учёного базировалась на применении двух сильных трансформаторов, располагающихся на разных концах Земли и функционирующих с равной резонансной частотой.
В случае успешного использования такой системы энергопередачи необходимость в электростанциях, медных кабелях и поставщиках электричества полностью бы отпала. Каждый житель планеты смог бы использовать электроэнергию в любом месте абсолютно безвозмездно. Однако в силу экономической нерентабельности замысел знаменитого физика до сих пор не был (и вряд ли когда-то будет) реализован.
Катушка Тесла своими руками в домашних условиях схема
В мире много изобретений, которые мы по праву считаем гениальными. Но лишь некоторые из них заставляют нас замирать от восторга, любуясь необычными визуальными эффектами, которые они создают. Катушка Тесла — одно из таких приспособлений.
Что такое катушка Теслы
Создатель прибора, физик-изобретатель Никола Тесла славился своей любовью к грандиозным демонстрациям научных открытий.
Однако этот прибор он создал не для того, чтобы поразить современников. Его цель была более амбициозной. Тесла грезил о вечном двигателе.
Чтобы понять задумку ученого, разберемся с устройством прибора и принципом его работы.
Устройство и принцип работы
Катушка Теслы представляет собой «аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала», как в сентябре 1896 года презентовал его сам Никола. По своей сути — это резонансный трансформатор, который создает электрический ток высокой частоты.
Трансформатор Теслы состоит из следующих элементов:
- Первичная обмотка. Представляет собой цилиндр или конус, также может быть горизонтальной плоскостью. Располагается она внизу устройства, к ней подводятся провода питания. Чтобы катушка производила стримеры (разряды молний), первичная обмотка должна быть обязательно заземлена. Главное условие — обмотка должна иметь низкое сопротивление, чтобы ток легко проходил по ней. Для первичной обмотки используют провода с большим размером сечения.
- Вторичная обмотка. Для вторичной обмотки применяют медную проволоку на 800-1000 витков, покрытую эмалью. Важное условие — чтобы витки проволоки плотно прилегали друг к другу и не расплетались. Для вторичной обмотки используют провода меньшего сечения.
- Тороид. Эта деталь изобретения Теслы призвана уменьшать резонансную частоту, накапливать энергию и увеличивать рабочее поле прибора. Важно, чтобы наружный диаметр тороида в два раза превосходил значение диаметра вторичной обмотки.
- Кольцо защиты. Это незамкнутый виток медного провода, превышающий толщину первичной обмотки, который нужен, если длина стримера больше длины вторичной обмотки. Он служит для защиты первичной обмотки от повреждения ее стримерами. Обязательно нужно заземлить защиту кабелем к земле.
- Заземление. Важная часть прибора. Если заземление будет недостаточным, стримеры будут ударять в катушку.
- Источник питания. Еще одна составляющая, без которой изобретение Теслы работать не будет.
Для первичной обмотки используют провода с большим размером сечения.
Принцип работы трансформатора основывается на существовании двух взаимосвязанных магнитных полей. Взаимодействие этих полей производит ионизирующий эффект, благодаря которому мы и видим разряды молний. Одно магнитное поле возникает, когда первичную обмотку подключают к внешнему источнику, второе — когда энергия через магнитное поле начнет передаваться ко вторичной обмотке. При этом все устройства, находящиеся в поле действия катушки, получают заряд энергии беспроводным путем. Ученый мечтал о передаче электричества на Земле таким способом, причем его изобретение позиционировалось как прототип вечного двигателя, когда энергия с одной катушки передается на другую, не ослабевая со временем.
Как рассчитать катушку Николы Теслы
Расчет в обязательном порядке необходимо производить, если речь идет о создании трансформатора Теслы промышленного масштаба.
Чтобы создать катушку Теслы для домашних опытов и наглядной демонстрации стримеров, делать такие сложные математические расчеты нет необходимости.
Что нужно для изготовления
Для изготовления трансформатора Теслы в домашних условиях понадобятся следующие детали:
- Каркас для первичной обмотки, который можно создать из медной трубки толщиной 5-6 мм. Диаметр каркаса должен быть на 2-3 сантиметра больше диаметра вторичной обмотки.
- Каркас для вторичной обмотки диаметром 4-7 см и длиной 15-30 см, обычно изготавливается из ПВХ, который можно купить в любом строительном магазине.
- 200 метров медного эмалированного провода диаметром от 0,1 мм до 0,3 мм.
- Алюминиевая гофра и гвоздь для создания и закрепления тороида.
- Транзистор (подойдут MJE13006-13009).
- Небольшая плата (изготавливается из ДСП).
- Несколько резисторов 5,75 килоом 0,25 Вт.
- Кулер для охлаждения прибора (можно использовать компьютерный).
Как самостоятельно сделать катушку в домашних условиях
Чтобы собрать прибор Тесла своими руками, нужно:
- Отрезать 15-30 см трубы диаметром 4-7 см для корпуса вторичной обмотки.
- Намотать на нее эмалированную медную проволоку. Витки необходимо располагать плотно друг к другу. В верхней части трубы вывести конец провода через стенку, чтобы он возвышался над ней на 2 см.
- Вырезать платформу. Для этих целей можно использовать обычный лист ДСП.
- Для изготовления первой катушки надо взять трубку из меди диаметром 6 мм, согнуть ее в 3-4 витка и прикрепить к каркасу. Если трубка будет меньшего диаметра, сделать нужно больше витков.
- Вторую катушку крепим на корпусе рядом с первой.
- Для изготовления тороида проще всего использовать алюминиевую гофру и обычный гвоздь для ее крепления на торчащем конце проволоки.
- Важно помнить про защитное кольцо.
- Дальше нужно соединить транзистор по схеме и прикрепить конструкцию к кулеру, который будет охлаждать установку.
- Последний шаг заключается в подводке питания к получившемуся прибору.
Схема простейшей модели на 12 вольт
Источник: sdelaitak24.ruВключение, проверка и регулировка
Собранный по данной инструкции трансформатор Николы Теслы обязательно нужно проверить и отрегулировать. Прежде чем включать катушку, рекомендуется убрать подальше все электрические приборы, включая мобильный телефон и часы.
Первое включение трансформатора нужно проводить со всеми мерами предосторожности:
- Переменный резистор выставить в среднее положение.
- Обратите внимание, появились ли разряды молнии. Если их не видно, поднесите к катушке любую лампочку.
- Если лампочка светится, значит прибор собран правильно. Если же лампочка не загорелась, нужно поменять полярность соединения первичной катушки.
Если же лампочка не загорелась, нужно поменять полярность соединения первичной катушки.При помощи различных положений резистора, можно выбрать необходимый режим яркости.
Важно следить, чтобы транзистор не перегревался. Лучше если охладитель будет включен во все время работы катушки.
Если прибор не работает, надо искать проблемы в конструкции. Скорее всего, неверно подобран диаметр тороида. Но прежде чем его менять, стоит проверить катушки на целостность Для этих целей оптимально использование амперметра и вольтметра.
Меры безопасности при изготовлении
Самое главное при изготовлении прибора Теслы — надежная изоляция обмоток друг от друга, иначе может случиться пробитие. Важно помнить, что на вторичной обмотке напряжение такое сильное, что поражение током приведет к неизбежной смерти при ее пробое.
Ведь катушка Тесла продуцирует силу тока 500-850 А. А максимальное значение, при которой у человека остается шанс на выживание — всего 10 А. На вторичной обмотке лучше сделать изоляцию между слоями витков, так как глубокая царапина на проволоке может спровоцировать опасный для человека мощный разряд.
В любом случае всегда нужно помнить о безопасности при работе с электричеством.
Трансформатор, созданный великим сербским ученым, — сложная, но интересная тема для изучения. Чтобы полностью разобраться в ней, потребуется не один час времени. Если из-за углубленных занятий физикой, у вас просядут оценки по другим дисциплинам, смело обращайтесь за помощью на образовательный ресурс Феникс.Хелп, где на помощь всегда рады прийти знающие эксперты.
Как сделать мини-катушку Теслы 9v
Будь то обычный школьный проект или умопомрачительный проект дугового разряда, катушку Тесла всегда интересно собирать, и она определенно сделает ваш проект крутым и привлекательным.
Катушка Тесла представляет собой простую катушку, которая создает электрическое поле высокого напряжения в воздухе, когда подается небольшая входная мощность (9 В), это электрическое поле достаточно сильное, чтобы светить маленькие лампочки. Этот принцип был изобретен Никола Тесла , которому также принадлежит заслуга в изобретении асинхронных двигателей, переменного тока, неоновых ламп, пультов дистанционного управления и т. д.
Эта мини-катушка Тесла очень проста и работает только с помощью 9-вольтовой батареи и очень небольшого количества общедоступных электронных компонентов, что делает ее очень простой в сборке (скрестим пальцы). Есть несколько человек, которые уже попробовали этот проект и не смогли получить результат; это в основном из-за нескольких часто встречающихся тонких ошибок. Таким образом, не имеет значения, отказались ли вы уже от катушек Теслы или вы совершенно новичок в этой теме, это руководство станет вашей последней остановкой в сборке и отладке вашей катушки Тесла и ее работе.
В этом мастер-классе мы изучим Как сделать простую катушку Тесла с батареей 9 В и передавать энергию по беспроводной сети .
Предупреждение: Это проект высокого напряжения, поэтому убедитесь, что вы всегда знаете, что делаете. Напряжение не смертельно, но все же может вызвать повреждение нервов и тканей при прямом контакте с любой дугой. Вам не нужно сильно бояться, но всегда помните, что нельзя прикасаться к катушке, пока она включена.
Компоненты, необходимые для сборки миниатюрной катушки Теслы
- Магнитный провод, также известный как Эмалированный медный провод
- Резистор 22К
- 2N2222 Транзистор
- Светодиод
- Обычная проволока для макета
- Любой непроводящий цилиндрический предмет
- Батарея 9 В (или питание 5 В)
- Макет
Мини-катушка Тесла Работа:
Прежде чем мы начнем собирать катушку Тесла, очень важно знать, как она работает.
Только тогда мы сможем успешно построить и отладить его. Катушка Тесла работает по принципу 9.0003 Электромагнитная индукция. Согласно которой при помещении проводника в переменное магнитное поле внутри проводника будет индуцироваться небольшой ток. Для катушки Тесла этот проводник будет называться вторичной катушкой , а переменное магнитное поле будет создаваться первичной катушкой за счет пропускания колебательного тока через первичную катушку.
Это может показаться немного запутанным, но давайте перейдем к принципиальной схеме, где все будет ясно.
Мини-катушка Теслы 9 В:
Принципиальная схема Мини-катушки Тесла проекта , приведенная ниже, очень проста. Итак, давайте разберемся, как это работает, и научимся его строить. Основным компонентом на этой схеме катушки мини-Тесла является вторичная катушка (золотого цвета), которая сделана путем намотки магнитного провода (эмалированного) вокруг цилиндрического объекта (подойдет любой непроводящий объект).
Сильноточный высокочастотный транзистор типа 2N2222 используется для подачи тока через первичную обмотку (фиолетового цвета). Вся установка питается от 9В батареи , как показано выше. Положительный конец батареи достигает коллектора транзистора через первичную катушку, а эмиттер заземлен. Это означает, что всякий раз, когда транзистор проводит ток, ток течет через первичную катушку. Светодиодный диод и один конец вторичной катушки также подключены к базе транзистора, чтобы заставить схему колебаться, таким образом, транзистор будет посылать колебательный ток в первичную катушку. Если вы хотите получить больше технических знаний и узнать, как колеблется ток, вы можете найти Google для « Цепь возбудителя Slayer » .
Итак, при таком расположении у нас есть первичная катушка, которая будет иметь колебательный ток и, следовательно, будет создавать вокруг себя переносящий магнитный поток.
Теперь эта катушка намотана на вторичную катушку, и, следовательно, в соответствии с законом электромагнитной индукции во вторичной катушке будет индуцироваться напряжение. Поскольку количество витков во вторичной катушке намного больше, чем в первичной, это напряжение будет очень высоким, и, следовательно, эта катушка будет иметь очень сильный электрический поток вокруг нее, который достаточно мощен, чтобы накалить обычные лампы CFL и используется в Беспроводная передача энергии .
Намотка вторичной катушки:
Одним из очень важных шагов в этом проекте является намотка вторичной катушки. Это трудоемкий процесс, поэтому не торопитесь в этой части. В первую очередь вам понадобится магнитная катушка, которую еще называют эмалированной проволочной катушкой. Эти провода можно найти внутри катушек реле, трансформаторов и даже двигателей. Вы можете либо использовать его повторно, либо купить себе новый. Чем тоньше проволока, тем лучше будет результат.
Когда вы закончите с магнитным проводом, вам понадобится цилиндрический предмет . Единственным правилом при выборе этого объекта является то, что он не должен быть токопроводящим , вы можете выбрать ПВХ трубы, картонный рулон или даже сложить вместе 4-5 листов формата А4 и свернуть их. Диаметр цилиндра может быть от 5 до 10 см, а длина должна быть не менее 10 см. Чем длиннее объект, тем большее количество витков он может поместить.
После получения катушки и цилиндрического объекта пришло время начать процесс намотки, просто намотайте несколько витков и используйте ленту, чтобы закрепить обмотку сначала, а затем продолжите полная обмотка. При намотке 9 убедитесь, что вы следуете приведенным ниже советам.0007
- Намотать катушки как можно ближе
- Не перекрывайте один виток катушки другим
- Постарайтесь получить как минимум 150 витков, значение 300 витков обычно будет хорошим.
Распространенные заблуждения:
Хотя эта схема работает и ведет себя как катушка Тесла, она далека от реальной катушки Тесла.
Правильное название этой схемы: Катушка Тесла для возбудителя убийцы или Катушка Тесла для бедняков. Вы можете учиться и зарабатывать деньги с этой схемой, но имейте в виду, что это не катушка Тесла. При этом давайте продолжим наш проект. Как только мы будем готовы с катушкой, мы почти на 90% завершим проект, после чего просто следуем принципиальной схеме и выполняем соединения, но есть несколько часто задаваемых вопросов: «Почему моя катушка тесла не работает?» вопросы, на которые вы можете найти ответы ниже.
- Не используйте обычный транзистор вместо 2N2222, если вы не знаете, как выбрать точный эквивалент для этого транзистора.
- Резистор 22К не обязательно должен быть точно таким же, он может быть от 12К до 30К.
- Убедитесь, что батарея 9 В, которую вы используете, совершенно новая, потому что дешевые батареи не будут работать более 5 минут с этой схемой. Если у вас есть Arduino или что-то еще, что может дать вам + 5 В, вы также можете использовать это.
- Совершенно нормально, если ваша катушка имеет любое количество витков, но она должна иметь как минимум не менее 150 витков, вам не нужно быть очень точным при подсчете.
- Схема может работать от 5В до 10В. Однако не пропускайте через него более 500 мА
- Светодиод имеет другое предназначение, кроме свечения, он фактически используется для переключения транзистора, поэтому не игнорируйте его, светодиод КРАСНОГО цвета будет работать нормально.
- Ваш светодиод может светиться или не светиться, когда на цепь подается питание, вам не о чем беспокоиться.
- Вы можете получить или не получить искру (дугу) на свободном конце вторичной обмотки, об этом также не нужно беспокоиться. Если вы получаете дугу, не трогайте ее.
- Всегда проверяйте, работает ли цепь, только используя обычную лампу компактной люминесцентной лампы.
- Добавление металлической нагрузки (бумаги из фольги) поверх вторичной обмотки не является обязательным, но это, безусловно, улучшит результаты, но не является обязательным для получения основных рабочих результатов.
- Вероятность того, что вы услышите какой-либо шипящий звук, очень мала, так что не ждите.
Изготовление и испытание 9-вольтовой мини-катушки Теслы:
Просто следуйте инструкциям по намотке катушки и используйте макетную плату для подключения, как показано на принципиальной схеме. Как только вы закончите со всем своим мини-катушка Тесла проекта будет выглядеть примерно так.
У меня нет резистора на 22 кОм или чего-либо поблизости, поэтому я использовал два резистора по 47 кОм параллельно, как показано на схеме. Теперь, наконец, пришло время повеселиться. Просто включите цепь с помощью новой батареи 9 В и поднесите лампу CFL близко к катушке, и вы сможете наблюдать, как лампа CFL светится без какого-либо подключения сама по себе, как показано в видео ниже. Вы также можете добиться такого же эффекта на ламповых светильниках. Идите вперед и поэкспериментируйте с этим, есть гораздо больше возможностей для улучшения проекта, увеличив номинальный ток или увеличив количество витков на вторичной обмотке, чтобы получить дуги на свободном конце вторичной обмотки.
Но все это осталось для нового туториала.
Вы также можете проверить работоспособность цепи с помощью мультиметра , просто переведите мультиметр в режим измерения напряжения. Прикоснитесь к черному щупу на земле цепи и оставьте красный щуп парящим в воздухе, мультиметр должен показывать очень высокое напряжение, как показано ниже, где мультиметр показывает очень высокое напряжение 1247 В. Вас уже предупредили, будьте очень осторожны с этими установками высокого напряжения. Узнайте здесь, как пользоваться цифровым мультиметром .
Вы также можете проверить наличие флюса с помощью мультиметра клещевого типа в режиме NCV. Когда вы поднесете мультиметр к катушке, он начнет издавать звуковой сигнал с мигающим светом.
Но, подождите!!!…., что если ваша лампочка не горит. Не волнуйтесь, это должна быть очень тонкая проблема. Наиболее распространенным решением, которое можно попробовать в первую очередь, является изменение полярности вашей первичной катушки, то есть подключение коллекторного конца первичной катушки к плюсу батареи, а положительного конца батареи к контакту коллектора.
Это должно помочь вам решить проблему. Если нет, попробуйте использовать новый 9V или какой-либо другой надежный источник питания.
Даже в этом случае, если вы столкнетесь с какой-либо проблемой, убедитесь, что вы прочитали заголовок распространенного заблуждения выше, и проверьте подключение вашей цепи. Если все не удается, не стесняйтесь опубликовать свою проблему в качестве комментария ниже. Я сделаю все возможное, чтобы ваша схема работала.
Сборка катушки BaTESLA | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
Я люблю рассматривать патенты прошлого и часто задаюсь вопросом, что изобретатель сделал бы с современным оборудованием. Недавно я просматривал патенты Теслы, описывающие печально известную катушку Теслы, и задавался вопросом, как г-н Тесла реализовал бы свою концепцию беспроводной передачи энергии, если бы у него был доступ к электронным компонентам 21-го века, таким как транзисторы и диэлектрики.
Я всегда хотел построить катушку Тесла, но меня отталкивала утомительная настройка искровых промежутков и работа с опасно высокими напряжениями. Я решил попробовать построить что-то на основе оригинальной катушки Теслы, используя гораздо более низкое и безопасное входное напряжение, которое, по крайней мере, могло бы быть достаточно мощным, чтобы наслаждаться эффектами Теслы, такими как беспроводное освещение ближайших КЛЛ (компактных люминесцентных ламп), и изучить концепцию. Эта статья представляет собой обзор того, как я приступил к созданию собственной версии твердотельной настольной катушки, похожей на Теслу, с использованием обычных готовых деталей. Он не совсем осветит город, но играть с ним очень весело.
Чем отличается этот дизайн?
Я не собираюсь подробно объяснять и объяснять теорию этой технологии. Вместо этого я попрошу вас посетить любой из многочисленных интернет-сайтов, освещающих специфику. Достаточно сказать, что в обычной катушке Тесла первичная и вторичная катушки индуктивности имеют общую ось и расположены близко друг к другу.
Таким образом, магнитное поле, создаваемое одним индуктором, может генерировать ток в другом.
Схема На рис. 1 показаны основные компоненты катушки Тесла.
РИСУНОК 1.
Первичный генератор (или колебательный контур) состоит из плоской спиральной катушки индуктивности с несколькими витками, конденсатора, источника напряжения для зарядки конденсатора и переключателя или разрядника для подключите конденсатор к дросселю. Вторичный генератор содержит большую плотно намотанную катушку индуктивности с множеством витков и конденсатор, образованный землей на одном конце и выходной клеммой (обычно сферой или тороидом) на другом.
Высоковольтный источник питания заряжает конденсатор. Когда конденсатор достигает достаточно высокого напряжения, искровой разрядник срабатывает. Искровой разрядник подобен выключателю в том, что он проводит, когда напряжение становится высоким, и выключается, когда напряжение падает. Когда искровой разрядник срабатывает, энергия, накопленная в конденсаторе, сбрасывается в повышающий трансформатор 1:100.
Первичка — около 10 витков толстого провода. Вторичная обмотка — около 1000 витков тонкого провода. С этим соотношением, если вы подаете 10 000 вольт, вы получаете 1 000 000 вольт. Все это происходит со скоростью более 120 раз в секунду, часто создавая множественные разряды во многих направлениях.
Катушка BaTESLA не использует колебательный контур для колебаний и, что, пожалуй, лучше всего, имеет функцию автонастройки. В моей конструкции PIC генерирует частоту и подает ее на первичную катушку с помощью мощного NPN-транзистора, который ограничивает максимальный потенциал в зависимости от характеристик устройства. Обычные биполярные силовые транзисторы рассчитаны на напряжение от 100 до 200 вольт. Я обнаружил, что возбуждение первичной обмотки на высокой частоте с использованием напряжения от источника всего 12 В приводит к упомянутым выше эффектам, подобным Тесла.
Более поздние конструкции катушки Тесла представляют собой твердотельные устройства, в которых используются мощные МОП-транзисторы или устройства IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором), которые могут создавать очень высокие потенциалы без необходимости использования электромеханических устройств для передачи энергии на первичную обмотку.
Эти конструкции очень дороги, чрезвычайно сложны и очень опасны в работе.
Сложность любой конструкции Теслы заключается в том, чтобы заставить резонировать первичную и вторичную катушки. Именно здесь дизайн, описанный в этой статье, отличается от более старых и даже большинства современных дизайнов. Вместо того, чтобы испытывать на себе бремя настройки вашего дизайна, чтобы он резонировал, мой метод использует простой микроконтроллер для выполнения большей части грязной работы.
Программное обеспечение, работающее с проектом, автоматически регулирует частоту и рабочий цикл, обеспечивающие наибольшую выходную мощность вторичной обмотки. Эта функция автонастройки позволяет значительно сократить время проектирования и будет работать практически с любыми размерами катушек и соотношением первичных и вторичных обмоток. Представленная здесь конструкция может быть легко модифицирована для получения гораздо более высоких уровней мощности.
Все конструкции производят большое количество радиочастотной энергии, которая может нанести ущерб ближайшим неэкранированным чувствительным электронным схемам.
Эта схема предназначена для демонстрации эффекта индукции, не представляя опасности для близлежащей электроники и вряд ли причинит вред вам. Пожалуйста, соблюдайте осторожность при работе с этой схемой, если у вас установлен кардиостимулятор или имеются какие-либо имплантированные металлические конструкции.
Обзор схемы
Сердцем нашей схемы является микроконтроллер PIC. Схема, показанная на рисунке 2 , является фактической схемой, включая автоматический тюнер.
РИСУНОК 2.
Используемые змеевики довольно просты в изготовлении, но это самая трудоемкая часть проекта. Внутренний диаметр передатчика вторичной катушки не должен быть меньше, чем тот, который используется в этом проекте для достижения наилучших характеристик, а длина должна примерно в восемь раз превышать внутренний диаметр катушки. Металлическая конструкция, прикрепленная к концу вторичной катушки L2, служит конденсатором и используется для формирования LC-цепи вторичной обмотки.
Если вы отклонитесь от представленного здесь дизайна, вам нужно будет поэкспериментировать, чтобы обнаружить надлежащие характеристики этого элемента.
Изготовление катушек
Вторичная катушка намотана проводом 30 AWG. Выбор диаметра катушки будет определять, какой длины должен быть один провод, чтобы создать достаточное количество витков для желаемого эффекта индукции. Если мы используем слишком маленький диаметр, катушка становится довольно высокой. При слишком большом диаметре трубы длина провода становится неразумной. Я обнаружил, что трубки диаметром от 1,5 до трех дюймов позволяют намотать примерно 450 витков длиной около восьми дюймов. При диаметре 1,5 дюйма для 450 обмоток потребуется около 200 футов эмалированного магнитного провода.
Магазины бытовой электроники продают небольшие катушки магнитной проволоки необходимой для этого проекта длины. Трубка, которую я использовал для вторичной катушки для прототипа, продавалась как контейнер для нескольких катушек с нитками, но подойдет любая трубка аналогичного размера (например, труба из ПВХ).
Начните сборку, прикрепив один конец проволоки к форме примерно на расстоянии от половины до одного дюйма от конца, оставив шесть дюймов длины проволоки. Наматывайте витки с натяжением так, чтобы витки не болтались и располагались как можно ближе друг к другу, как показано на рис. 9.0003 Рисунок 3 .
РИСУНОК 3.
Заранее отрежьте небольшие отрезки ленты, чтобы использовать их для любых перерывов в процессе намотки. Когда закончите наматывать вторичную обмотку, закрепите конечную обмотку так же, как и начальную. Удалите всю временную ленту, использованную между первой и последней обмоткой, и распылите на катушку прозрачный акриловый аэрозоль и дайте ему высохнуть. (Большинству акриловых спреев требуется около 30 минут для высыхания.) Просверлите три небольших отверстия на каждом конце трубки, чтобы создать компенсатор натяжения, который позволит соединить многожильный провод с магнитным проводом, как показано на рис. 9.
0003 Рисунок 4 .
РИСУНОК 4.
Первичная обмотка очень проста в изготовлении. Площадь поверхности является наиболее важным показателем, который можно получить с помощью изолированного провода большого диаметра или медной трубки. Положение первичного может быть в любой точке вокруг вторичного.
Глядя на схему , можно увидеть, что первичная и вторичная катушки поляризованы. Если вы наматываете вторичную обмотку по часовой стрелке, первичная обмотка также должна быть намотана по часовой стрелке, чтобы возникла индукция. Посмотрите в разделе ПВХ вашего местного оборудования формы первичной катушки. Хорошим выбором формы будет расширение или уменьшение муфты примерно на два-три дюйма. Оберните два-три витка провода, используемого для шнура питания 120 В, вокруг формы, как показано на рис. 9.0003 Рисунок 5 .
РИСУНОК 5.
Как работает самонастройка?
Пара катушек приводится в резонанс за счет осциллирующего постоянного потенциала, приложенного к первичной катушке.
Это достигается за счет соединения коллектора на одном конце первичной обмотки с входом питания схемы. Мощность создается путем регулирования выхода трансформатора на 24 вольта и используется для питания первичной обмотки. База управляющего транзистора включается и выключается с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с помощью вывода C2 на PIC. Простая программа, работающая на PIC, сканирует частотный диапазон, поскольку она производит выборку выходного сигнала небольшой катушки индуктивности с ферритовым сердечником, установленной под вторичной обмоткой.
Ток индуцируется в небольшой приемной катушке, расположенной в ЭМ-поле вторичной обмотки и действующей как приемник энергии, как показано на рис. 6 .
РИСУНОК 6.
Обратная связь от напряжения, которое возникает на малой катушке индуктивности, подается на вывод АЦП (аналогово-цифровой контроллер) на контроллере. Напряжение питания действует как ссылка на входное значение и делит это аналоговое напряжение на цифровой диапазон от нуля до 255.
Если питание составляет три вольта, входное напряжение 1,5 вольта составляет 127, или половину опорного напряжения. Как только регулируемый выход приемника достигает того же или большего значения потенциала, приложенного для запуска микроконтроллера, он фиксируется на этой частоте. Если вы сконструируете катушки, близкие к приведенным спецификациям, первичная обмотка будет индуцировать большую мощность со значительной полосой пропускания около 3 кГц или более по обе стороны от резонансной частоты. Вы должны заметить, что беспроводная мощность для CFL начинается с 700 кГц и достигает 3 МГц.
Конструкция цепи
Всю схему можно легко разместить на приподнятой платформе, поддерживающей первичную и вторичную обмотки. Чтобы построить конструкцию, подобную той, что показана здесь, вам потребуются следующие элементы оборудования и инструменты. Начните проектирование с вырезания квадратного куска макетной платы размером 3,5 дюйма и просверлите отверстия диаметром 1/8 дюйма в углах, как показано на Рисунок 7 .
РИСУНОК 7.
Основание конструкции изготовлено из лексана 1/8” или аналогичного пластика. Разрежьте два куска Lexan на один квадрат размером 3,5 дюйма и один размером 3,5 дюйма x 5 дюймов и просверлите отверстия 1/8 дюйма в углах, используя печатную плату (PCB) в качестве направляющей. Используя восемь алюминиевых стоек с резьбой один дюйм, смоделируйте сборку печатной платы и квадратов Lexan, как показано на рисунке 9.0003 Рисунок 8 , чтобы убедиться, что все выровнено правильно.
РИСУНОК 8.
Наиболее важным соображением является наличие источника питания. Я разработал прототип этой конструкции со встроенным трансформатором, который требует достаточно высоких стоек, обеспечивающих зазор. Я также предусмотрел внешний источник питания, используя выпрямленный входной разъем, как указано на схеме. Это позволяет вам экспериментировать с различными источниками питания в цепи. Трубка для вторичной катушки крепится к верхней части Lexan, приклеивая одну из торцевых заглушек к 1,5-дюймовому отверстию, вырезанному в пластике, как показано на рис.
9.0003 Рисунок 9 .
РИСУНОК 9.
Просверлите небольшое отверстие в нижней части крышки трубки и протяните через него шестидюймовый провод для соединения с печатной платой. Я использовал пару разъемов SIP «папа» и «мама» для удобного подключения к печатной плате. Я сконструировал тор для катушки из двух банок из-под газировки. Чтобы создать тороид, отпилите один дюйм дна двух алюминиевых банок и отшлифуйте этикетки с обеих половинок вместе с пластиковым покрытием изнутри. Просверлите отверстие в центре обоих днищ; когда банки соединены вместе, вы сможете проверить соединение сверху вниз с помощью мультиметра. Вырежьте соответствующее отверстие в центре торцевой крышки другой трубки и соберите две нижние половины банок, как показано на рис. 9.0003 Рисунок 10 .
РИСУНОК 10.
Наконечник под пайку — удобный способ соединения с концом катушки. После подключения тороида проверьте соединение нижнего провода вторичной обмотки с верхней частью тороида.
Сопротивление должно быть таким же, как значение сопротивления только катушки. Вы можете прикрепить проволоку или кусок металла с острыми краями к самой верхней точке тороида, чтобы обеспечить точку прорыва для коронного разряда, если хотите (показано на рис. 9).0003 Рисунок 11 ). Если вы правильно сконструируете первичную и вторичную геометрию, корона должна саморазряжаться без близлежащего пути заземления.
РИСУНОК 11.
Попробуйте прикрепить тонкие алюминиевые или оловянные детали с острыми концами специально разработанными для лучшего коронного эффекта. Используйте проволоку или жесткий свинцовый компонент, чтобы приподнять металлическую форму. Интенсивность короны зависит от емкости вашего тороида. Конструкция вертушки, использующая круговой массив точек, будет фактически вращаться, когда заряд покидает острые края.
Сборка печатной платы
Расположение деталей на печатной плате не имеет решающего значения.
Если вы устанавливаете трансформатор 25 В на основание, вы можете захотеть согнуть печатную плату, чтобы она подошла, как показано на Рисунок 12 .
РИСУНОК 12.
Гнездо питания, расположенное в левом нижнем углу печатной платы, представляет собой параллельное соединение с выходом 25 В переменного тока трансформатора. Его можно использовать в качестве альтернативного источника входного напряжения.
Вход 120 В трансформатора подключается к цепи с помощью литого двухконтактного разъема. RF может мешать программированию, поэтому вы можете разомкнуть подачу +V на катушку с помощью дополнительного переключателя SPST, показанного на рисунке 9.0003 схема . Это позволяет программирующему напряжению присутствовать на контроллере, но отключает выход катушки. Конденсатор С4, подключенный к катушке, должен быть расположен как можно ближе к первичной обмотке. Этот большой конденсатор может быть интегрирован в форму катушки, используемой для первичной обмотки.
Этот высоковольтный конденсатор важен, и для наилучшей работы он должен выдерживать потенциал не менее 1600 В.
Конденсатор изготовлен из металлизированного полипропилена и специально разработан для контуров горизонтального резонанса цветных телевизоров и мониторов. Эти конденсаторы может быть трудно найти и дорого купить, и их лучше всего утилизировать с печатных плат монитора или телевизора.
Как это продемонстрировать
На емкостной структуре на конце вторичной катушки будет накапливаться высокий потенциал. По соглашению он обычно имеет форму сферы или тороида, чтобы избежать острых краев. Большинство катушек Теслы демонстрируют красивые электрические дуги или короны, которые разряжаются от тороида с помощью какой-либо точки разрыва. Размер тороида, который вы сконструируете, повлияет на то, как будет разряжаться электричество. Если вы используете тороид меньшего размера, электричество будет разряжаться быстрее, но дуги будут не такими длинными. Если вы используете тороид большего размера, электричество будет разряжаться медленнее, но дуги будут намного длиннее.
Следующей по популярности демонстрацией будет беспроводное освещение газонаполненных трубок, таких как флуоресцентные или даже неоновые. Я намеренно снизил мощность в этой конструкции из соображений безопасности, но вы сможете увидеть короны от одного до трех дюймов от тороида, если прикрепите точку прорыва. При входном напряжении всего 12 В на первичную обмотку пятифутовая КЛЛ светится очень ярко, потребляя всего 100 мА. При 30 вольтах очень ярко выражены короны и издают шипящий звук, и только начинают воздействовать на близлежащую электронику. Риск поражения электрическим током невелик, но может быть риск радиочастотных ожогов от находящихся рядом металлов. Материал не нагревается, а на самом деле создает дугу на коже на высоких частотах.
Программное обеспечение
Код, управляющий катушкой, представляет собой небольшую программу Basic в Рисунок 13 .
setfreq m32 ‘примечание заданная частота 32 МГц
b2 = 3 : b4 = 8 ‘примечание устанавливает начальные значения для b2 и b4 (2 МГц, коэффициент заполнения 50%)
symbol FRQ = b2: symbol DUTY = b4 ‘примечание символизирует переменные FRQ и DUTY
Do while b0<255 'отмечать цикл до тех пор, пока напряжение на приемной катушке не станет максимальным
readadc c.
4,b0 ‘примечание считать напряжение на приемной катушке1200 b0>150, затем TESLA ‘примечание Если напряжение на катушке датчика MAX, повторите цикл
, возврат
РИСУНОК 13.
Проверка напряжения
приблизительно 38 В постоянного тока. Если напряжения нет, убедитесь, что на первичной обмотке трансформатора есть напряжение 120 В переменного тока. Если присутствует напряжение 120 В переменного тока, проверьте целостность цепи на клеммах переменного тока мостового выпрямителя, отмеченных знаком ~. Напряжение переменного тока должно быть приблизительно 24 В переменного тока. Если это напряжение присутствует, проверьте целостность электролита C2. Если конденсатор подключен правильно, выпрямитель может быть неисправен.
2) Во второй точке напряжения, обозначенной TP2, должно быть около 3,7 В постоянного тока, от которого питается 08M2. Если напряжение отсутствует, проверьте ориентацию стабилитрона Z1. Если диод установлен правильно, убедитесь, что резистор R3 подключен к потенциалу +V постоянного тока на TP1.
Заключение
Несмотря на то, что конструкция специально разработана для обеспечения безопасности, всегда существует вероятность поражения электрическим током. Если вы не уверены в работе с какой-либо частью схемы, обратитесь за помощью в проектировании к более опытному специалисту. Надеюсь, этот проект вызовет у вас интерес. NV
