Wraz z upływem czasu i rozwojem nauki i technologii uwaga naukowców skierowała się w inne kierunki, jednak indywidualni entuzjaści nadal gromadzili, badali i udoskonalali klasyczne osiągnięcia z zakresu wysokich napięć, elektrostatyki, fizyki plazmy - niektórzy ze względu na ich nieśmiertelna wiara w teorię eteru i darmowa energia, niektórzy z ciekawości lub w celu rozwiązania wysoce specjalistycznych problemów stosowanych, inni po prostu dlatego, że mu się podobało.
Ostatnio, mniej więcej od końca lat 90-tych, ta gałąź zadań inżynierskich przeżywa renesans związany z zainteresowaniem show-biznesu i przemysłu rozrywkowego efektownymi wyładowaniami cewek Tesli, które nasiliło się w ostatniej dekadzie wraz z wynalezieniem DRSSTC, będący obecnie najbardziej zaawansowanym technicznie typem cewki Tesli, wykorzystujący tranzystory mocy zamiast klasycznego iskiernika, co pozwala na szybką – w ciągu kilku okresów oscylacji – zmianę częstotliwości wyładowania (BPS) i, jako W rezultacie odtwarzaj muzykę bezpośrednio za pomocą pojawiającej się błyskawicy. Jednym z przykładów jest dobrze znany model produkcyjny OneTesla, który pomimo całego nieprzemyślanego projektu zaproponowanego przez autorów, jest całkiem funkcjonalny przy pewnej liczbie rąk.
W chwili obecnej transformatory Tesli i urządzenia z nimi związane (drabiny Jacoba, generatory Marxa i Cockcrofta-Waltona, kolumny plazmowe, generatory Van de Graaffa itp.) różnej wielkości i rozrywkowe są na bieżąco wykorzystywane w szeregu projektów pokazowych organizowanych wokół ich w USA (Arc Attack), Rosji (TeslaFX), Wielkiej Brytanii (Lords of Lightning), Chinach (niestety, nie uczono hieroglifów) i innych krajach, okresowo błyszczą w showbiznesie (efekty specjalne w Harrym Potterze, The Sorcerer's Apprentice, Metallica koncerty itp.), a także są obecne jako eksponaty w każdym szanującym się muzeum nauki.
Rozmiar ma znaczenie
Krótko mówiąc, w pewnym momencie grupa inżynierów-amatorów, od dawna i mocno zaznajomionych ze zbiorową konstrukcją Tesli, stwierdziła, że nudzą się już bawiąc się w piaskownicy, robiąc małe cewki wewnętrzne (a nawet średniej wielkości zewnętrzne) i postanowiła zrobić to coś wyjątkowego. Mieliśmy już wtedy (jak nam się wydawało) wystarczające doświadczenie w opracowywaniu cewek Tesli o różnych topologiach, a istniejący model matematyczny pozwalał na skalowanie standardowy projekt parokrotnie. Tak naprawdę jedynymi wyraźnie zauważalnymi ograniczeniami były wymiary dostępnej przestrzeni, moc gniazdka i finanse (choć, co tu dużo mówić, wszystko ostatecznie sprowadza się do finansów). Po oszacowaniu budżetu, roboczogodzin i innych nudnych szczegółów zdecydowano ograniczyć wymiary instalacji do około trzech metrów wysokości, przy czym moc projektowania około 30-40 kW. Dla znających się na rzeczy:Ostateczne specyfikacje techniczne
- Technologia: DRSSTC
- Wysokość całkowita: 3,3 metra
- Waga całkowita: ~130 kg
- Zasilanie: 3 fazy 380 V
- Częstotliwość rezonansowa: ~50 kHz
- Wymiary uzwojenia wtórnego: 310x1800 mm, drut 1,06 mm
- Topologia sekcji mocy: pełny mostek, tranzystory CM600DU-24NFH
- Szczytowy pobór mocy: ~35 kW
- Moc szczytowa pętli: ~2 MW
- Szczytowy prąd pętli: 3800 A
- Pojemność obwodu pierwotnego: 1,2 µF
- Pojemność elektrolitu falownika: 18000 uF, 900 woltów
- Maksymalna zarejestrowana długość wstrząsu: 6 metrów
Technologia została oczywiście wybrana przez DRSSTC, ponieważ przy właściwym podejściu i braku błędów jej koszt (a także waga i wymiary) okazuje się znacznie niższy niż w przypadku innych opcji (iskiernik lub lampa radiowa) o takich samych parametrach końcowych. I oczywiście można na nim odtwarzać muzykę.
Zasada modułowa
Projektując początkowo odpowiednio dużą cewkę Tesli, projekt można podzielić na kilka modułów (uzwojenie pierwotne, uzwojenie wtórne, toroid, obudowa, falownik, sterownik, panel sterowania, pomocnicze wyposażenie elektryczne itp.), z których każdy jest projektowany i produkowane osobno, po czym łączą się, są stale dostosowywane i usuwane błędy, aż w końcu eksplodują i zaczynają emitować błyskawice. Zwykle większość transformatorów Tesli montują od początku do końca sami entuzjaści, ale my, po pierwsze, mieliśmy już mniej więcej zgrany zespół z podziałem funkcji (menedżer projektu, projektant, programista (czyli tester) i kilka osób na rękę - instalator, mechanik itd.), a po drugie samo zadanie było dość ambitne i chciałem je wykonać bez dodatkowych kosztów, ale jednocześnie mniej więcej wysokiej jakości, w miarę możliwości dla prototyp i unikalny projekt. Dlatego każdy mógł robić swoje, komunikując się równolegle, aby zsynchronizować moduły ze sobą, a ja, będąc tym samym kierownikiem projektu, mogę porozmawiać o każdym z modułów z osobna, a także pokazać, co ostatecznie się wydarzyło.Przygotowanie i obróbka materiału
Po dyskusji, zrozumieniu i różnym słownictwie na ten temat ogólna koncepcja została zatwierdzona wspólną decyzją i narysowałem prymitywny szkic w 3ds max. Szkic był potrzebny, aby zrozumieć skalę zadania, zrozumieć podstawowe względne proporcje modułów, jako punkt wyjścia do projektowania i podnieść morale zespołu. Na podstawie szkicu projektant zmontował projekt w programie Creo Elements (wówczas Pro/Engineer), przestrzegając określonych wymiarów, sposobu łączenia ze sobą części i innych niuansów. Na podstawie wyników tego projektu powstały rysunki: części obudowy, podstawy uzwojenia pierwotnego, toroidu, skrzynki automatyki i elektryki oraz bloku kondensatorów obwodu pierwotnego (MMC).
Jak materiały budowlane zastosowaliśmy laminat z włókna szklanego o grubości 18 mm wycinany strumieniem wody (ze względu na dużą stabilność strukturalną i termiczną inne metody obróbki okazały się nieopłacalne), w korpusie zastosowano grubą sklejkę, a w części automatyki (w celu osłony przed uderzeniami) kompozyt aluminiowo-plastikowy silny front zakłóceń elektromagnetycznych wytwarzanych przez cewkę, negatywnie wpływających na jej własne obwody sterujące), a także w wielu miejscach poliwęglan. Sklejkę i plastik poddano obróbce na routerze CNC, którego właścicielem był sąsiad w fabryce, gdzie nasza ekipa zajmowała się całą tą nieprzyzwoitością. Creo Elements umożliwia natychmiastowe tworzenie gotowych programów sterujących dla CNC, co bardzo pomogło w tym procesie - tak naprawdę po prostu wypożyczyliśmy maszynę i zrobiliśmy to, czego potrzebowaliśmy, kiedy tego potrzebowaliśmy.
Pierwotne i wtórne
Uzwojenie wtórne nawinięte zostało na klasycznej ramie - dużej pomarańczowej rurze kanalizacyjnej z PCV (serio, jest to najlepsza dostępna opcja dla cewek Tesli dowolnej wielkości pod względem ceny, dostępności i przydatności do zadania). Emaliowany drut (średnica 1,06 mm) nawinięty z kolei w jednej warstwie, a następnie pokryty żywicą epoksydową, zamienił rurę w ogromną cewkę indukcyjną, niecierpliwie czekającą na swój moment chwały – wtórną wersję gigantycznej cewki Tesli. Ostateczne wymiary rury wynosiły 310x1800 mm.
Uzwojenie pierwotne - również klasyczne - uzwojyliśmy miedzianą rurką do klimatyzatorów o średnicy 22 mm (7/8 cala). Cewki zgrabnie wpadły w rowki wycięte we włóknie szklanym przez strumień wody ze ścierniwem pod ciśnieniem tysięcy atmosfer i teraz dwa moduły, pierwotny i wtórny – szkielet każdej cewki Tesli – zostały ze sobą połączone. Projekt stopniowo nabierał kształtu i koloru.
Toroid
Z toroidem niezbędny element jakakolwiek potężna cewka Tesli, jednak wszystko okazało się bardziej skomplikowane. Początkowo planowano także pójść sprawdzoną drogą i wykorzystać do wentylacji karbowanie aluminiowe. W praktyce okazało się, że jest to rozwiązanie wyjątkowo jednorazowe – fałda błyskawicznie marszczy się pod wpływem nieostrożnych ruchów, a biorąc pod uwagę planowane wymiary, będzie trzeba ją wymieniać przy każdym transporcie urządzenia.
Dlatego po rozeznaniu tematu ukradłem pomysł i natknąłem się w internecie na jedną ciekawą opcję, a projektant wymodelował ją z uwzględnieniem naszej skali i wydał projekt do montażu. Faktem jest, że głównym wymaganiem dla toroidu cewki Tesli jest jego „gładkość” z punktu widzenia pól elektromagnetycznych, ponieważ wszelkie ostre punkty lub nieregularności reprezentują punkty powstawania wyładowania koronowego, które powoduje rozpad powietrza zanim zostanie on osiągnięty maksymalna moc, a ponadto zajmują część użytecznej długości błyskawicy. Ale jest tu jeden niuans, ponieważ linie energetyczne pola zdają się otaczać toroid strefami ekwipotencjalnymi, dzięki czemu można go złożyć komponenty, które po prawidłowym złożeniu tworzą pole wystarczająco gładkie, gdy cewka Tesli działa, aby zapobiec wystąpieniu wyładowania tam, gdzie nie jest ono potrzebne.
Ogólnie rzecz biorąc, wynik okazał się bardzo nietypowy pod względem wyglądu, stosunkowo prosty w produkcji, niezawodny w działaniu i zaskakująco skuteczny w porównaniu z innymi znane warianty wykonanie tej ważnej części cewki Tesli. Średnica aluminiowej rury wynosi 50 mm, a całkowity rozmiar całego powstałego obiektu, przypominającego UFO, ma około dwóch metrów średnicy. Krążki dystansowe do rurek wyciąłem ze sklejki na tej samej frezarce CNC, a ramę środkową zespawałem z kątownika stalowego.
Na tym etapie w zasadzie część konstrukcyjna została zakończona.
Część mocy
W falowniku zasilanym dużymi cewkami Tesli często stosuje się moduły IGBT - rodzaj czarnych (lub białych) cegieł z dwoma lub trzema (czasem do 10) zaciskami zasilania i kilkoma pinami sterującymi, zwykle stosowanymi w przetwornicach mocy - mocne jednostki ładujące, podstacje transformatorowe, przetwornice częstotliwości do silników, pojazdów elektrycznych itp. Ze względu na duży rozmiar kryształów moduły te są w stanie wytrzymać znaczne krótkotrwałe przeciążenie prądu roboczego (do 10-krotności prądu znamionowego), co jest niezwykle korzystne w przypadku falownika impulsowego z cewką Tesli wykorzystującego Technologia DRSSTC, ponieważ cykl pracy (czas, w którym występują oscylacje w obwodach i przepływ prądu przez tranzystory, nagrzewając ich kryształy), wynosi zwykle około 5-10%. Ale z drugiej strony zdecydowana większość tych modułów IGBT jest zaprojektowana dla częstotliwości roboczych rzędu kilku, rzadziej kilkudziesięciu kiloherców (jednak ostatnio sytuacja się poprawia i nowoczesne moduły mogą pracować do 100 kHz) . Używanie ich przy wyższych częstotliwościach często prowadzi do problemów ze sterowaniem roletami, przegrzaniem i eksplozjami (gdzie doszłoby do eksplozji).
Koszt jednego modułu, nawet używanego, może być stosunkowo wysoki (od kilku do setek tysięcy rubli), dlatego postanowiliśmy nie ryzykować i dostarczyć dwa moduły CM600DU-24NFH (prąd ciągły 600 amperów, 1200 woltów, dwa tranzystory ) z rezerwą prądu impulsowego w połączeniu półmostkowym) zgodnie ze schematem „pełnego mostka” (jak wiadomo, pełny mostek składa się z dwóch półmostków - K.O.) lub po prostu „mostkiem”. Umieszczone na grzejniku odpowiadającym ich wymiarom za pomocą kilku łyżek pasty termoprzewodzącej KPT-8, połączono je miedzianymi szynami zbiorczymi i wyposażono w niezbędny zestaw body - kondensatory elektrolityczne mocy i foliowe.
Istnieje wiele sprytnej empirycznej wiedzy dotyczącej znalezienia rzeczywistego sposobu połączenia tych części ze sobą, zaprojektowanego w celu zmniejszenia ryzyka i maksymalizacji niezawodności takich projektów, ale marginesy tego posta są zbyt wąskie, abym mógł o nich mówić , jeśli wiesz, co mam na myśli. Nie było gwarancji, że powstały przedmiot nie eksploduje przy pierwszej próbie włączenia go, ale wówczas wydawało się to akceptowalnym ryzykiem.
Automatyka i elektryka
Elektryka sterująca nie zawierała niczego szczególnie interesującego. Konieczne było zapewnienie płynnego ładowania elektrolitów (aby nie wybiły wyłączników w panelu po włączeniu urządzenia) - poradził sobie z tym automatyczny rozrusznik (w zasadzie przekaźnik dużej mocy) i kilka rezystorów mocy.
Sieć prostowała mostkiem diodowym o mocy 150 amperów (swoją drogą cała konstrukcja została stworzona oczywiście na zasilanie trójfazowe, co wiązało się z wieloma różnymi ciekawe odkrycia- wcześniej nie robiliśmy nic dla trzech faz, szczególnie o takiej mocy), wentylatory dmuchały przez mostek diodowy i jednocześnie radiator sekcji mocy, a lampki na przednim panelu reprezentowały sygnalizację świetlną, uprzejmie informowanie, kiedy można dotykać rękami części cewki, kiedy lepiej tego nie robić, a kiedy pożądane jest przebywanie w jak największej odległości od niej, aby nie złapać wyładowania na czubku głowy .
Ponieważ pilot sprzedawany był w postaci zlutowanej i okablowanej płytki z rozproszonymi częściami zdalnymi, musieliśmy opracować dla niego obudowę, która pomieściłaby samą płytkę, zasilacz, cztery enkodery, cztery przyciski, wyświetlacz i liczne złącza (cztery optoprzekaźniki, wejście MIDI, wejście USB, slot na kartę SD). Po drodze odkryto wiele różnego rodzaju niedociągnięć autora, w szczególności brak jakiejkolwiek kontroli mocy (zasilany przez Krona? Litowo-jonowy? Nie, nie słyszałem), co trzeba było poprawione i uzupełnione tak, aby można było z niego korzystać zgodnie z jego przeznaczeniem. Powstała chimera, pomimo szeregu obrzydliwych usterek w niefortunnych warunkach, do dziś skutecznie radzi sobie ze swoim głównym zadaniem. Jakoś nie udało mi się znaleźć jego zdjęcia, ale widać to w jednej z ramek poniżej, w akapicie „wstępne sprawdzenie” – czarna skrzynka obok kabla zasilającego po prawej stronie zdjęcia. Jest też kadr z filmu od autora układu i oprogramowania - oto on.
Bateria kondensatorowa
Jako kondensator rezonansowy wybraliśmy kondensatory foliowe mocy jednego z krajowych producentów, opracowane specjalnie (zgodnie z katalogiem producenta) do impulsowych trybów pracy. Pięć elementów o łącznej pojemności około 1,2 mikrofaradów i maksymalnym napięciu 20 kilowoltów, połączonych miedzianą szyną zbiorczą za pomocą mosiężnych śrub. Nawiasem mówiąc, w całym projekcie wykorzystano znaczną ilość łączników mosiężnych - ze względu na ogromne prądy w kiloamperach, w połączeniu z silnym polem magnetycznym z uzwojenia pierwotnego, zarówno łączniki ze stali ocynkowanej, jak i ze stali nierdzewnej błyskawicznie nagrzewają się do czerwoności, co może ostatecznie doprowadzić do nieplanowanych efektów specjalnych (tak, tak, eksplozji). Dlatego też w szynie zbiorczej kondensatorów i w ogóle we wszystkich połączeniach zasilających w obwodzie pierwotnym należało zastosować wyłącznie miedź i mosiądz. Już pierwsze testy wykazały naiwność prób włożenia czegoś ferromagnetycznego i/lub takiego, który nie przepuszcza dostatecznie prądu elektrycznego.
Wstępna kontrola
Kolejnym krokiem była konfiguracja sterownika. Aby to zrobić, wystarczy złożyć obwód pierwotny w jedną całość (bateria kondensatorów, uzwojenie pierwotne i mostek), podłączyć sterownik do tranzystorów mostka i płynnie przystąpić do podawania napięcia, monitorując przebiegi przebiegów na oscyloskopie w różne obszary schematy. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, wówczas w obwodzie pierwotnym nastąpi samogeneracja przy częstotliwości projektowej (w naszym przypadku około 50 kHz). W tym przypadku nie jest potrzebny układ wtórny i nie występują żadne wyładowania, ale zebrane dane wystarczą, aby ustawić predyktor, OCD i wykryć błędy w montażu lub wybranych parametrach części. Ta część okazała się prosta i łatwa (nawiasem mówiąc, w tym trybie uzwojenie pierwotne może równie dobrze działać kuchenka indukcyjna do gotowania – istnieją precedensy smażenia jajecznicy na patelni stojącej na górze pierwotnej) i razem z prawie urodzonym dzieckiem wybraliśmy się do jednego dużego i na wpół opuszczonego warsztatu fabrycznego, aby w końcu przetestować nasze dzieło in vivo.
Test okazał się szybki, jasny i trochę przewidywalny: po wygenerowaniu kilku czterometrowych wyładowań cewka Tesli powiedziała „Mam cię dość, odchodzę” i przestała działać z głośnym hukiem gdzieś w obudowie . Późniejsze badanie tego zjawiska wykazało, że w procesie doboru optymalnej częstotliwości popełniliśmy błąd o jeden obrót uzwojenia pierwotnego, a niedopasowanie powstałe przy przełączaniu tranzystorów im wystarczyło, jak to mówią w profesjonalnej budowie Tesli argot, zgwałcić, czyli stać się całkowicie bezużytecznym na skutek przejścia zawartego w nich krzemu w stan gazowy (jak w dowcipie, że tranzystory działają na magicznym dymie - jak wyjdzie, przestają działać). W laboratorium pozostał zapasowy komplet tranzystorów i przez resztę wyznaczonego czasu leniwie się kłóciliśmy i odpalaliśmy kolejne cewki Tesli, które zabraliśmy ze sobą w ramach próby do festiwalu GEEK PICNIC (który zbiegł się z premierą projektu).
Sklonuj PI-W, a teraz przyszedł czas na wykonanie monofonicznej cewki poszukującej. A ponieważ obecnie borykam się z pewnymi trudnościami finansowymi, stanąłem przed trudnym zadaniem - samodzielnie wykonać kołowrotek z możliwie najtańszych materiałów.
Patrząc w przyszłość, od razu powiem, że podołałem temu zadaniu. W rezultacie otrzymałem taki czujnik:
Nawiasem mówiąc, powstała cewka pierścieniowa jest idealna nie tylko dla Clone, ale także dla prawie każdego innego generatora impulsów (Koschei, Tracker, Pirate).
Opowiem Ci szczegółowo, bo diabeł często tkwi w szczegółach. Co więcej, w Internecie można znaleźć dziesiątki opowiadań o robieniu rolek (np. weź to, potem odetnij, zawiń, sklej i gotowe!), ale zaczynasz to robić sam i okazuje się, że najważniejsze zostało wspomniane mimochodem, a o niektórych zupełnie zapomniano powiedzieć… I okazuje się, że wszystko jest bardziej skomplikowane, niż wydawało się na początku.
To się tutaj nie stanie. Czy jesteś gotowy? chodźmy!
Pomysł
Najłatwiejszy projekt do samodzielnego wykonania wydawał mi się taki: weź krążek z blachy o grubości ~4-6 mm. Średnicę tego dysku określa średnica przyszłego uzwojenia (w moim przypadku powinna wynosić 21 cm).
Następnie przyklejamy do tego naleśnika po obu stronach dwa krążki o nieco większej średnicy, aby zrobić szpulkę do nawijania drutu. Te. taka cewka ma znacznie większą średnicę, ale jest spłaszczona na wysokości.
Dla jasności spróbuję zobrazować to na rysunku: 
Mam nadzieję, że główna idea jest jasna. Tylko trzy dyski sklejone ze sobą na całej powierzchni.
Wybór materiału
Jako materiał planowałem zastosować plexi. Jest doskonale przetworzony i sklejony dichloroetanem. Ale niestety nie udało mi się go znaleźć za darmo.
Wszelkiego rodzaju materiały z gospodarstw kołchozowych takie jak sklejka, karton, pokrywy do wiader itp. Natychmiast je wyrzuciłem, uznając je za nieodpowiednie. Chciałem czegoś mocnego, trwałego i najlepiej wodoodpornego.
A potem mój wzrok skierował się na włókno szklane...
Nie jest tajemnicą, że włókno szklane (lub mata szklana, włókno szklane) służy do tworzenia tego, czego dusza zapragnie. Nawet łodzie motorowe i zderzaki do samochodów. Tkaninę impregnujemy żywicą epoksydową, nadajemy jej pożądany kształt i pozostawiamy do całkowitego utwardzenia. Rezultatem jest trwały, wodoodporny i łatwy w obróbce materiał. I właśnie tego nam potrzeba.
Musimy więc zrobić trzy naleśniki i uszy do przymocowania sztangi.
Produkcja poszczególnych części
Naleśniki nr 1 i nr 2
Obliczenia wykazały, że aby uzyskać arkusz o grubości 5,5 mm, należy wziąć 18 warstw włókna szklanego. Aby zmniejszyć zużycie żywicy epoksydowej, lepiej wstępnie pociąć włókno szklane na koła o wymaganej średnicy.
Na krążek o średnicy 21 cm wystarczyło 100 ml żywica epoksydowa.
Każdą warstwę należy dokładnie posmarować, a następnie cały stos umieścić pod prasą. Im większe ciśnienie, tym lepiej - nadmiar żywicy zostanie wyciśnięty, masa finalnego produktu stanie się nieco mniejsza, a wytrzymałość będzie nieco większa. Załadowałem na wierzch jakieś sto kilogramów i zostawiłem do rana. Następnego dnia wyszedł mi taki naleśnik: 
To najbardziej masywna część przyszłej cewki. Waży - bądź zdrowy! 
Następnie opowiem Ci, jak za pomocą tej części zamiennej będzie można znacznie zmniejszyć wagę gotowego czujnika.
Dokładnie w ten sam sposób wykonano krążek o średnicy 23 cm i grubości 1,5 mm. Jego waga wynosi 89 g.
Naleśnik nr 3
Trzeciego dysku nie trzeba było kleić. Miałem do dyspozycji arkusz włókna szklanego o odpowiedniej wielkości i grubości. To było PCB z jakiegoś starożytnego urządzenia: 
Niestety w desce były metalizowane otwory, więc musiałem poświęcić trochę czasu na ich wiercenie.
Uznałem, że będzie to dysk górny, dlatego zrobiłem w nim otwór na wprowadzenie kabla. 
Uszy do sztangi
Pozostałości tekstuolitu wystarczyły na uszy, aby przymocować obudowę czujnika do pręta. Wyciąłem po dwie sztuki na każde ucho (aby było trwałe!) 
Powinieneś natychmiast wywiercić otwory w uszach na plastikową śrubę, ponieważ później będzie to bardzo niewygodne. 
Nawiasem mówiąc, jest to śruba mocująca deskę sedesową.
Tak więc wszystkie elementy naszej cewki są gotowe. Pozostaje tylko skleić to wszystko w jedną dużą kanapkę. I nie zapomnij poprowadzić kabla do środka.
Montaż w jedną całość
Najpierw przyklejono górny dysk wykonany z dziurawego włókna szklanego do środkowego naleśnika wykonanego z 18 warstw włókna szklanego. Na to wystarczyło dosłownie kilka mililitrów żywicy epoksydowej - tyle wystarczyło, aby pokryć obie powierzchnie przeznaczone do klejenia na całej powierzchni. 
Montaż na uchu
Rowki wycinam za pomocą wyrzynarki. Oczywiście w jednym miejscu trochę przesadziłem: 
Aby uszy dobrze przylegały, na krawędziach nacięć zrobiłem małą fazę: 
Teraz musieliśmy zdecydować, która opcja jest lepsza? Uszy można układać na różne sposoby... 
Bębny produkcja przemysłowa Najczęściej są one wykonane według prawej wersji, ale lewa bardziej mi się podoba. Generalnie często podejmuję decyzje lewicowe...
Teoretycznie właściwa metoda jest lepiej wyważona, ponieważ Mocowanie pręta znajduje się bliżej środka ciężkości. Ale wcale nie jest faktem, że po odciążeniu cewki jej środek ciężkości nie przesunie się w tę czy inną stronę.
Lewy sposób montażu wygląda bardziej przyjemnie wizualnie (IMHO) i w tym przypadku całkowita długość Złożony wykrywacz metalu będzie o kilka centymetrów mniejszy. Dla kogoś, kto planuje nosić urządzenie w plecaku, może to mieć znaczenie.
Ogólnie dokonałem wyboru i zacząłem kleić. Obficie posmarował go boksytem, bezpiecznie umocował w żądanej pozycji i pozostawił do stwardnienia: 
Po stwardnieniu wszystko odstaje odwrotna strona przeszlifowałem papierem ściernym: 
Wejście kablowe
Następnie za pomocą okrągłego pilnika przygotowałem rowki na przewody, przez otwór włożyłem kabel przyłączeniowy i mocno go skleiłem: 
Aby zapobiec silnym załamaniom, kabel w miejscu wejścia musiał zostać w jakiś sposób wzmocniony. Do tych celów użyłem tego małego gumowego przedmiotu, który dostałem od Bóg wie skąd: 
Pozostało tylko przykleić trzeci naleśnik (dół).
Wykończenie ramy
Do sklejenia trzeciego naleśnika potrzeba było kilku mililitrów boksytu i kilku godzin, aby wszystko stwardniało. Oto wynik: 
W ten sposób otrzymałem sztywną i trwałą ramę, w pełni przygotowaną do nawinięcia drutu.
Uszczelnienie uzwojenia
Jako drut nawojowy zastosowano emaliowany drut miedziany o średnicy 0,71 mm. Po nakręceniu 27 zwojów czujnik stał się cięższy o kolejne 65 gramów: 
Teraz trzeba było jakoś uszczelnić uzwojenie. Jako szpachlówkę użyłem mieszanki żywicy epoksydowej i drobno posiekanego włókna szklanego (o tym super przepisie dowiedziałem się z).
Krótko mówiąc, wyciąłem trochę włókna szklanego: 
i dokładnie wymieszano z boksytem z dodatkiem pasty do długopisów. Rezultatem była lepka substancja przypominająca mokre włosy. Dzięki tej kompozycji możesz bez problemu pokryć wszelkie pęknięcia: 
Kawałki włókna szklanego nadają szpachli niezbędną lepkość, a po stwardnieniu zapewniają zwiększona siła szew klejowy.
Aby mieszanina była odpowiednio zagęszczona, a żywica nasyciła zwoje drutu, owijam wszystko taśmą elektryczną dla szczelności: 
Taśma elektryczna musi być zielona lub, w najgorszym przypadku, niebieska.
Gdy wszystko już dokładnie zamarzło, zastanawiałem się, jak mocna okazała się konstrukcja. Okazało się, że kołowrotek bez problemu udźwignie moją wagę (około 80 kg).
Tak naprawdę nie potrzebujemy aż tak wytrzymałego kołowrotka, ważniejsza jest jego waga. Zbyt duża masa czujnika z pewnością spowoduje ból barku, szczególnie jeśli planujesz prowadzić długie poszukiwania.
Ułatwianie
Aby zmniejszyć wagę cewki, zdecydowano się wyciąć niektóre sekcje konstrukcji: 
Dzięki tej manipulacji udało mi się schudnąć 168 gramów nadwaga. Jednocześnie siła czujnika praktycznie się nie zmniejszyła, co widać na tym filmie:
Teraz, z perspektywy czasu, rozumiem, że cewka mogła być nieco lżejsza. Aby to zrobić, trzeba było wcześniej zrobić duże dziury w środkowym naleśniku (przed sklejeniem wszystkiego). Coś takiego: 
Pustki wewnątrz konstrukcji nie miałyby prawie żadnego wpływu na wytrzymałość, ale zmniejszyłyby całkowitą masę o kolejne 20-30 gramów. Teraz oczywiście jest już za późno na pośpiech, ale będę o tym pamiętać na przyszłość.
Innym sposobem uproszczenia konstrukcji czujnika jest zmniejszenie szerokości pierścienia zewnętrznego (w miejscu ułożenia zwojów drutu) o 6-7 milimetrów. Oczywiście można to zrobić już teraz, ale na razie nie ma takiej potrzeby.
Zakończ malowanie
Znalazłem doskonałą farbę do włókna szklanego i wyrobów z włókna szklanego - żywicę epoksydową z dodatkiem barwnika o pożądanym kolorze. Ponieważ cała konstrukcja mojego czujnika jest wykonana na bazie boksytu, farba na bazie żywicy będzie miała doskonałą przyczepność i będzie pasować jak oryginał.
Stosowany jako czarny barwnik emalia alkidowa PF-115, dodając go aż do uzyskania pożądanego krycia.
Jak pokazuje praktyka, warstwa takiej farby trzyma się bardzo mocno i wygląda, jakby produkt był zanurzony w płynnym plastiku: 
W tym przypadku kolor może być dowolny w zależności od użytej emalii.
Ostateczna waga cewki wraz z kablem po malowaniu wynosi 407 g 
Kabel osobno waży ~80 gramów.
Badanie
Gdy nasza domowa cewka wykrywacza metalu była już całkowicie gotowa, musieliśmy sprawdzić ją pod kątem wewnętrznych przerw. Najprostszym sposobem sprawdzenia jest użycie testera do pomiaru rezystancji uzwojenia, która normalnie powinna być bardzo niska (maksymalnie 2,5 oma).
W moim przypadku rezystancja cewki wraz z dwoma metrami kabla przyłączeniowego okazała się wynosić około 0,9 Ohm.
Niestety w ten prosty sposób nie uda się wykryć zwarcia międzyzwojowego, dlatego przy nawijaniu trzeba polegać na swojej dokładności. Zwarcie, jeśli wystąpi, ujawni się natychmiast po uruchomieniu obwodu - wykrywacz metalu będzie pobierał zwiększony prąd i będzie miał wyjątkowo niską czułość.
Wniosek
Uważam zatem, że zadanie zostało wykonane pomyślnie: udało mi się zrobić z najnowocześniejszego, bardzo wytrzymałego, wodoodpornego i niezbyt ciężkiego kołowrotka. materiały odpadowe. Lista wydatków:
- Arkusz włókna szklanego 27 x 25 cm - gratis;
- Arkusz włókna szklanego 2 x 0,7 m - gratis;
- Żywica epoksydowa, 200 g - 120 rubli;
- Emalia PF-115, czarna, 0,4 kg - 72 RUR;
- Drut nawojowy PETV-2 0,71 mm, 100 g - 250 rub;
- Kabel połączeniowy PVS 2x1,5 (2 metry) - 46 rubli;
- Wejście kablowe jest bezpłatne.
Teraz stoję przed zadaniem zrobienia dokładnie takiej samej sztangi zbójeckiej. Ale to już wszystko.
Jednym ze słynnych wynalazków Nikoli Tesli była cewka Tesli. Przedmiotem wynalazku jest transformator rezonansowy wytwarzający podwyższone napięcie o wysokiej częstotliwości. W 1896 roku wydano patent na wynalazek, który nazwano aparatem edukacyjnym prąd elektryczny wysoki potencjał i częstotliwość.
Projekt i działanie
Elementarny transformator Tesli składa się z dwóch cewek, toroidu, kondensatora, iskiernika, pierścienia ochronnego i .
Toroid spełnia kilka funkcji:
- Zmniejszenie częstotliwości rezonansowej, zwłaszcza dla typu cewki Tesli z przełącznikami półprzewodnikowymi. słabo radzą sobie z wyższymi częstotliwościami.
- Akumulacja energii przed wystąpieniem łuk elektryczny. Jak większy rozmiar toroidalny, tym więcej energii jest zgromadzonej. W momencie załamania powietrza toroid uwalnia zgromadzoną energię w łuk elektryczny, zwiększając ją w ten sposób.
- Powstawanie pola elektrostatycznego, które odpycha łuk od uzwojenia wtórnego. Część tej funkcji pełni uzwojenie wtórne. Jednak toroid pomaga jej w tym. Dlatego łuk elektryczny nie uderza w uzwojenie wtórne najkrótszą drogą.
Zazwyczaj OD toroid jest dwukrotnie większy od średnicy uzwojenia wtórnego. Toroidy są wykonane z tektury falistej aluminium i innych materiałów.
Uzwojenie wtórne Transformator Tesli jest głównym elementem konstrukcyjnym. Zwykle długość uzwojenia odnosi się do jego średnicy 5:1. Średnicę przewodu cewki dobiera się tak, aby pomieścić około 1000 zwojów, które powinny być ciasno ułożone. Zwoje uzwojenia pokryte są kilkoma warstwami lakieru lub żywicy epoksydowej. Jako ramę wybiera się rury PCV, które można kupić w sklepie z narzędziami.
Pierścień ochronny służy do ochrony przed awarią elementów elektronicznych w przypadku przedostania się łuku elektrycznego do uzwojenia pierwotnego. Pierścień ochronny instaluje się, jeśli rozmiar streamera (łuku elektrycznego) jest większy niż długość cewki wtórnej. Pierścień ten wykonany jest w postaci otwartego przewodu miedzianego, uziemionego oddzielnym drutem do wspólnego uziemienia.
Uzwojenie pierwotne najczęściej wykonany z rurki miedzianej, stosowany w klimatyzatorach. Rezystancja uzwojenia pierwotnego powinna być niewielka, ponieważ przepływa przez nią duży prąd. Najczęściej wybierana rura ma grubość 6 mm. Do uzwojenia można również zastosować przewody o dużym przekroju. Uzwojenie pierwotne jest rodzajem elementu strojenia w cewkach Tesli, w którym pierwszy obwód jest rezonansowy. Dlatego lokalizacja przyłącza zasilania jest ustalana z uwzględnieniem jego ruchu, za pomocą którego zmienia się częstotliwość rezonansowa obwodu pierwotnego.
Kształt uzwojenia pierwotnego może być inny: stożkowy, płaski lub cylindryczny.
Cewka Tesli musi mieć grunt. Jeśli go tam nie ma, streamery uderzą w samą cewkę, aby zamknąć prąd.
Obwód oscylacyjny tworzy kondensator wraz z uzwojeniem pierwotnym. Do tego obwodu podłączona jest także iskiernik, który jest elementem nieliniowym. W uzwojeniu wtórnym powstaje również obwód oscylacyjny, w którym pojemność toroidu i pojemność międzyzwojowa cewki działają jak kondensator. Najczęściej w celu zabezpieczenia przed przebiciem elektrycznym uzwojenie wtórne pokrywane jest lakierem lub żywicą epoksydową.
W rezultacie cewka Tesli, czyli inaczej transformator, składa się z dwóch połączonych ze sobą obwodów oscylacyjnych. Nadaje to transformatorowi Tesli niezwykłe właściwości i jest główną cechą odróżniającą go od konwencjonalnych transformatorów.
Po osiągnięciu napięcia przebicia pomiędzy elektrodami iskiernika następuje elektryczny rozkład gazu przypominający lawinę. W tym przypadku kondensator jest rozładowywany na cewkę poprzez iskiernik. W rezultacie obwód obwodu oscylacyjnego, który składa się z kondensatora i uzwojenia pierwotnego, pozostaje zamknięty w stosunku do iskiernika. W tym obwodzie występują oscylacje o wysokiej częstotliwości. W obwód wtórny Powstają oscylacje rezonansowe, w wyniku których powstaje wysokie napięcie.
We wszystkich typach cewek Tesli głównym elementem są obwody: pierwotny i wtórny. Jednakże oscylator wysokiej częstotliwości może różnić się konstrukcją.
Cewka Tesli zasadniczo składa się z dwóch cewek, które nie mają metalowego rdzenia. Współczynnik transformacji cewki Tesli jest kilkadziesiąt razy większy niż stosunek liczby zwojów obu uzwojeń. Dlatego napięcie wyjściowe transformatora osiąga kilka milionów woltów, co zapewnia potężne wyładowania elektryczne o długości kilku metrów. Ważnym warunkiem jest utworzenie obwodu oscylacyjnego przez uzwojenie pierwotne i kondensator oraz rezonans tego obwodu z uzwojeniem wtórnym.
Odmiany
Od czasów Nikoli Tesli pojawiło się wiele różnych typów transformatorów Tesli. Rozważmy popularne główne typy transformatorów, takie jak cewka Tesli.
OWU– cewka działająca na wyładowaniu iskrowym ma klasyczne urządzenie stosowane przez samego Teslę. W tej konstrukcji elementem przełączającym jest iskiernik. W przypadku urządzeń małej mocy ogranicznik wykonany jest w postaci dwóch odcinków grubego przewodu umieszczonych w określonej odległości. W urządzeniach większej mocy stosowane są ograniczniki obrotowe o złożonej konstrukcji wykorzystujące silniki elektryczne. Transformatory takie produkowane są wtedy, gdy konieczne jest uzyskanie streamera o dużej długości, bez żadnych efektów.
VTTC– cewka oparta na lampie elektronowej, będąca elementem przełączającym. Takie transformatory mogą pracować w trybie ciągłym i dostarczać wyładowania o dużej grubości. Ten typ zasilacza jest zwykle używany do tworzenia cewek wysokiej częstotliwości. Tworzą efekt streamera w postaci pochodni.
SSTC- cewka, w konstrukcji której jako klucz zastosowano element półprzewodnikowy w postaci mocnego. Ten typ transformatora może również pracować w trybie ciągłym. Zewnętrzny kształt streamerów z takiego urządzenia może być bardzo różny. Sterowanie za pomocą klucza półprzewodnikowego jest prostsze; istnieją cewki Tesli, które mogą odtwarzać muzykę.
DRSSTC– transformator posiadający dwa obwody rezonansowe. Elementy półprzewodnikowe pełnią także rolę kluczy. Jest to transformator najtrudniejszy w konfiguracji i sterowaniu, jednakże pozwala uzyskać imponujące efekty. W takim przypadku uzyskuje się duży rezonans w obwodzie pierwotnym. Najjaśniejsze grube i długie serpentyny w postaci błyskawic powstają w drugim obwodzie.
Rodzaje efektów z cewki Tesli
- Wyładowanie łukowe – występuje w wielu przypadkach. Jest to typowe dla transformatorów lampowych.
- Wyładowanie koronowe jest świeceniem jonów powietrza w polu elektrycznym Wysokie napięcie, tworzy piękną niebieskawą poświatę wokół elementów urządzenia pod wysokim napięciem, a także ma dużą krzywiznę powierzchni.
- Iskra inaczej zwane wyładowaniami iskrowymi. Płynie od terminala do ziemi lub do uziemionego obiektu w postaci pęczka jasnych rozgałęzionych pasków, które szybko znikają lub zmieniają się.
- Streamerzy – Są to cienkie, słabo świecące kanały rozgałęzione zawierające zjonizowane atomy gazu i wolne elektrony. Nie wnikają w ziemię, lecz ulatniają się w powietrze. Streamer to jonizacja powietrza wytwarzana przez pole transformatora wysokiego napięcia.
Działaniu cewki Tesli towarzyszy trzaskający dźwięk prądu elektrycznego. Streamerzy mogą zamienić się w kanały iskrowe. Towarzyszy temu duży wzrost prądu i energii. Kanał streamera szybko się rozszerza, ciśnienie gwałtownie wzrasta, w wyniku czego powstaje fala uderzeniowa. Połączenie takich fal jest jak trzask iskier.
Mało znane efekty cewki Tesli
Niektórzy uważają transformator Tesli za jakieś specjalne urządzenie o wyjątkowych właściwościach. Istnieje również opinia, że takie urządzenie może stać się generatorem energii i maszyną perpetuum mobile.
Czasami mówi się, że za pomocą takiego transformatora można przesyłać energię elektryczną na znaczne odległości bez użycia przewodów, a także wytworzyć antygrawitację. Takie właściwości nie zostały potwierdzone ani przetestowane przez naukę, ale Tesla mówił o rychłym udostępnieniu takich zdolności dla ludzi.
W medycynie, przy długotrwałym narażeniu na prądy i napięcia o wysokiej częstotliwości, choroby przewlekłe i inne negatywne zjawiska. Również obecność człowieka w polu wysokiego napięcia negatywnie wpływa na jego zdrowie. Gazy wydzielające się podczas pracy transformatora bez wentylacji mogą spowodować zatrucie.
Aplikacja
- Napięcie na wyjściu cewki Tesli osiąga czasami miliony woltów, co powoduje powstawanie znacznych wyładowań elektrycznych w powietrzu o długości kilku metrów. Dlatego takie efekty wykorzystuje się do tworzenia pokazów pokazowych.
- Cewka Tesli znalazła zastosowanie w medycynie na początku ubiegłego wieku. Pacjentów leczono prądami o małej mocy i wysokiej częstotliwości. Prądy takie przepływają po powierzchni skóry, działają leczniczo i tonizująco, nie wyrządzając przy tym szkody organizmowi ludzkiemu. Silne prądy o wysokiej częstotliwości mają jednak negatywny wpływ.
- Cewka Tesli jest używana w sprzęcie wojskowym do szybkiego niszczenia sprzętu elektronicznego w budynku, na statku lub w zbiorniku. W tym przypadku powstaje silny impuls fal elektromagnetycznych na krótki okres czasu. W rezultacie tranzystory, mikroukłady i inne elementy elektroniczne spalają się w promieniu kilkudziesięciu metrów. Urządzenie to działa absolutnie bezgłośnie. Istnieją dowody na to, że częstotliwość prądu podczas pracy takiego urządzenia może osiągnąć 1 THz.
- Czasami taki transformator służy do zapłonu lampy wyładowcze, a także poszukiwanie nieszczelności w próżni.
Efekty cewki Tesli są czasami wykorzystywane w produkcjach filmowych, gry komputerowe. Obecnie nie znaleziono cewki Tesli szerokie zastosowanie w praktyce w życiu codziennym.
Cewka Tesli włączona przyszły
Obecnie kwestie, którymi zajmował się naukowiec Tesla, pozostają aktualne. Uwzględnienie tych problematycznych zagadnień pozwala studentom i inżynierom instytutów spojrzeć szerzej na problemy naukowe, ustrukturyzować i uogólnić materiał oraz porzucić stereotypowe myśli.
Poglądy Tesli są dziś aktualne nie tylko w technologii i nauce, ale także w pracach nad nowymi wynalazkami i wykorzystaniem nowych technologii w produkcji. Nasza przyszłość wyjaśni zjawiska i efekty odkryte przez Teslę. Położył podwaliny pod nowoczesną cywilizację na trzecie tysiąclecie.
Dla nikogo nie jest tajemnicą, kim jest słynny Nikola Tesla. Mistyczne historie, które się o nim opowiadają, nie są dziś omawiane. Przypomnijmy słynne wynalazki, nad którymi do dziś dyskutuje się.
Najważniejsze wynalazki
- Bezprzewodowy przesył energii na duże odległości;
- Fluorescencyjny blask;
- Zegar elektryczny;
- Turbina;
- Piece elektryczne;
- Lampy fluorescencyjne;
- Mikroskop elektronowy.
Po prostu nie sposób wymienić wszystkich jego 800 wynalazków. Za jeden z wynalazków, który zadziwia jasnymi zjawiskami w postaci błysków w kształcie błyskawic, uważa się cewki Tesli o wysokiej częstotliwości. Są transformatorem rezonansowym. Urządzenie to od kilkudziesięciu lat imponuje mocą dużych wyładowań. Widząc działanie urządzenia, nie będziesz mógł zapomnieć niesamowitego zjawiska, które tworzy jasne efekty świetlne przypominające kontrolowane błyskawice. Używając cewek o średnicy 60 metrów i słupa wykonanego z miedzianej kuli, Tesla umieścił je nad laboratorium i wygenerował wyładowania. Ich długość sięgała ponad czterdziestu metrów.
Takie strzały tworzyły efekty niesamowitej urody, a dźwięk grzmotu (wyzwolona energia) był słyszalny w odległości 25 kilometrów. Nad wieżą unosiła się świetlista kula o średnicy co najmniej 30 metrów. Ludzie byli zdumieni niezwykłym spektaklem iskier tańczących po ziemi. Ponadto, gdy ktoś próbował otworzyć kran z wodą otrzymał naręcze kolorowych światełek. Podobny eksperymentalny start miał miejsce w 1904 roku.
Jeśli jesteś specjalistą-amatorem, marzysz o powtórzeniu dzieła genialnego wynalazcy, wówczas spróbujemy dowiedzieć się, jak złożyć cewkę Tesli. Pomimo tego, że sama praca nie jest trudna, wielu nie jest w stanie sobie z nią poradzić. Aby wszystko się udało, trzeba znać zasadę działania cewki Tesli. Urządzenie ma kilka nazw, ale wszystkie oznaczają to samo:
- Transformator Tesli (nazwa główna);
- Cewka Tesli;
- Tesli.
Zasada działania cewki Tesli.
Należy pamiętać, że jest to uniwersalna konstrukcja transformatora, która składa się z dwóch uzwojeń, które nie mają wspólnego rdzenia, ponieważ zwiększa to wzajemną indukcję. Jest do niego podłączona pierwsza (pierwotna) cewka napięcie przemienne, który wytwarza pole magnetyczne. Za jego pomocą otrzymana energia cewki pierwotnej jest przekazywana do drugiego uzwojenia. 
Drugi model również tworzy obwód (oscylacyjny), z tą różnicą, że kondensat zastępuje pojemność toroidu. Cała otrzymana energia określony czas jest magazynowany w tym obwodzie w postaci napięcia. Prowadzi to do wniosku: im więcej energii zgromadzimy, tym wyższe będzie powstałe napięcie. Moc wyjściowa wynosi nie mniej niż miliony woltów. Dzięki temu można obserwować niesamowity spektakl wyładowań elektrycznych. Długość impulsu sięga kilku metrów. Aby odtworzyć wynalazek, pierwszym pytaniem, które się pojawia, jest sposób montażu cewki Tesli. Aby to zrobić, będziesz potrzebować:
- Toroid. Spełnia trzy główne funkcje - redukuje częstotliwości rezonansowe, tworzy akumulację energii, formuje pola magnetyczne. Toroidy produkowane są ze stali aluminiowej lub tektury falistej;
- Model cewki wtórnej (część główna) musi mieć znaczną indukcyjność;
- Pierwotna cewka o niskiej indukcyjności. Do produkcji wykorzystywane są rury miedziane;
- Pierścień ochronny służy do zapobiegania uszkodzeniom elektroniki;
- Obowiązkowe uziemienie;
- Drut metalowy o różnych średnicach;
Po przygotowaniu wszystkich niezbędnych materiałów przejdź do krok po kroku tworzenia wynalazku.
Praca zaczyna się od uzwojenia.
Aby wykonać uzwojenie na pierwszej cewce, przygotuj specjalną formę. Powinien być stożkowy lub cylindryczny. Owiń wokół niego drut ze stopu miedzi. Powinno być co najmniej dziesięć obrotów. Zwoje powinny być wykonane ciasno, ale jednocześnie muszą być kontrolowane, aby nie zachodziły na siebie. Po zakończeniu uzwojenia należy zaizolować i wzmocnić powstałe zwoje lakierem. Pamiętać!!! Długość drutu wpływa na indukcyjność i może być mała tylko na pierwszej cewce. 
Model wtórny tworzony jest w podobny sposób, ale liczba zwojów wzrasta. Powinno ich być co najmniej tysiąc, a współczynnik transformacji jest pięćdziesiąt razy większy w stosunku ilościowym drugiego uzwojenia do pierwotnego. Uzwojenie wtórnej cewki Tesli powinno być mocniejsze. Ale jednocześnie musi mieć częstotliwość równą uzwojeniu pierwotnemu, ponieważ różnica doprowadzi do spalenia pierwszej cewki.
Po zakończeniu pierwszego etapu pracy przystąp do przygotowania transformatora. Należy go dobrać bardzo ostrożnie, musi ściśle odpowiadać wymiarom cewki. Używając małych kondensatorów o jednakowych rozmiarach, połącz je razem w obwód. Zapewni to możliwość równomiernego magazynowania energii w obwodzie pierwotnym. Aby był wystarczająco mocny, powstały kondensator musi być stale ładowany. Po otrzymaniu głównych elementów połącz wszystko za pomocą dławika. Powstałe urządzenie zacznie działać dopiero po podłączeniu transformatora.
Rodzaje otrzymanych zrzutów:
- Streamery to cienkie kanały o dużej liczbie rozgałęzień, wytwarzające słaby blask i zawierające zjonizowane atomy gazu. Wyładowania służą do jonizacji powietrza;
- Iskra jest ślizgającym się wyładowaniem iskier;
- Wyładowanie koronowe to świecenie jonów znajdujących się w polu elektrycznym o wysokim napięciu;
- Wyładowanie łukowe.
Bez użycia przewodów, dzięki temu urządzeniu o wysokiej częstotliwości, będziesz w stanie utrzymać świecenie lamp. Ponadto na krawędzi uzwojenia powstanie jasna, piękna iskra, można ją dotknąć rękami, ponieważ jest to stosunkowo bezpieczne. Jednak zgodnie z zaleceniami ekspertów nie należy włączać urządzenia transformatorowego w pobliżu komputera, telefonów lub innych urządzeń gospodarstwa domowego, ponieważ mogą one ulec awarii. Jeśli uda Ci się samodzielnie stworzyć taką cewkę, to przed przystąpieniem do testu powinieneś przestrzegać kilku zasad:
- Urządzenie może uszkodzić wszystkie urządzenia elektryczne podłączone do sieci elektrycznej;
- Trzymaj się z daleka od przedmiotów wykonanych z metalu, ponieważ możesz się poparzyć.
Podziel się swoją wiedzą i doświadczeniem w zakresie skutecznego tworzenia cewki Tesli
Słynny wynalazca Nikola Tesla ma wiele zasług dla nauki i technologii, ale tylko jeden wynalazek nosi jego imię. Jest to transformator rezonansowy, znany również jako cewka Tesli.
Transformator Tesli składa się z uzwojenia pierwotnego i wtórnego, obwodu dostarczającego energię do uzwojenia pierwotnego przy częstotliwości rezonansowej uzwojenia wtórnego oraz opcjonalnie dodatkowej pojemności na wyjściu wysokiego napięcia uzwojenia wtórnego. Końcówka zamontowana na dodatkowym pojemniku zwiększa natężenie pola elektrycznego, ułatwiając rozbicie powietrza. Dodatkowa pojemność zmniejsza częstotliwość roboczą, zmniejszając obciążenie tranzystorów i, według niektórych danych, zwiększa długość wyładowań. Kawałek rura kanalizacyjna PCV. Uzwojenie wtórne składa się z około 810 zwojów emaliowanego drutu o średnicy 0,45 mm. Uzwojenie pierwotne składa się z ośmiu zwojów drutu o przekroju 6 mm2. Obwód mocy opiera się na zasadzie samooscylacji i zbudowany jest na tranzystorach mocy.
Istota wynalazku Tesli jest prosta. Jeżeli transformator zasilany jest prądem o częstotliwości równej częstotliwości rezonansowej jego uzwojenia wtórnego, napięcie wyjściowe wzrasta dziesiątki, a nawet setki razy. W rzeczywistości jest on ograniczony wytrzymałością elektryczną otaczającego powietrza (lub innego medium) i samego transformatora, a także stratami spowodowanymi promieniowaniem fal radiowych. Kołowrotek jest najbardziej znany w showbiznesie: potrafi rzucać piorunami!
Forma i treść
Transformator wygląda bardzo nietypowo – wydaje się, że został specjalnie zaprojektowany dla show-biznesu. Zamiast zwykłego, masywnego żelaznego rdzenia z grubymi uzwojeniami, zastosowano długą pustą rurkę wykonaną z dielektryka, na którą nawinięty jest drut w tylko jednej warstwie. Ten dziwny wygląd wynika z konieczności zapewnienia maksymalnej wytrzymałości elektrycznej konstrukcji.
Oprócz tego, co niezwykłe wygląd, transformator Tesli ma jeszcze jedną cechę: koniecznie ma pewien system, który wytwarza prąd w uzwojeniu pierwotnym dokładnie przy częstotliwości rezonansowej uzwojenia wtórnego. Sam Tesla zastosował tzw. obwód iskrowy (SGTC, Spark Gap Tesla Coil). Jego zasada polega na ładowaniu kondensatora ze źródła prądu, a następnie podłączaniu go do uzwojenia pierwotnego. Razem tworzą obwód oscylacyjny.
Pojemność kondensatora i indukcyjność uzwojenia dobiera się tak, aby częstotliwość oscylacji w tym obwodzie pokrywała się z wymaganą. Przełączanie odbywa się za pomocą iskiernika: gdy tylko napięcie na kondensatorze osiągnie określoną wartość, w szczelinie pojawia się iskra, zamykając obwód. Często można spotkać stwierdzenia, że „iskra zawiera pełne spektrum częstotliwości, więc zawsze jest tam ta rezonansowa, tak właśnie działa transformator”. Ale tak nie jest - bez prawidłowy wybór pojemność i indukcyjność nie mogą wytworzyć naprawdę wysokiego napięcia wyjściowego.
Decydując się na wykonanie własnego transformatora Tesli, zdecydowaliśmy się na bardziej postępowy obwód - tranzystorowy. Generatory tranzystorowe potencjalnie pozwalają na uzyskanie dowolnego kształtu i częstotliwości sygnału w uzwojeniu pierwotnym.
Wybrany przez nas obwód składa się z mikroukładu sterownika tranzystora mocy, małego transformatora izolującego ten sterownik od napięcia zasilania 220 V oraz półmostka złożonego z dwóch tranzystorów mocy i dwóch kondensatorów foliowych. Transformator jest nawinięty na pierścień ferrytowy o częstotliwości roboczej co najmniej 500 kHz; wykonane są na nim trzy zwoje po 10-15 zwojów drutu. Bardzo ważne jest podłączenie tranzystorów do uzwojeń transformatora tak, aby działały w przeciwfazie: gdy jeden jest otwarty, drugi jest zamknięty.
Wymagana częstotliwość występuje z powodu informacja zwrotna z uzwojeniem wtórnym (obwód opiera się na samooscylacjach). Sprzężenie zwrotne można przeprowadzić na dwa sposoby: albo stosując przekładnik prądowy o 50-80 zwojach drutu na tym samym pierścieniu ferrytowym, co transformator izolujący, przez który przechodzi przewód uziemiający dolnej części uzwojenia wtórnego, lub... po prostu kawałek drutu pełniący funkcję anteny, wychwytujący fale radiowe emitowane przez uzwojenie wtórne.
Zaszalejmy
Jako ramę uzwojenia pierwotnego wzięliśmy rurę kanalizacyjną z PCV o średnicy 9 cm i długości 50 cm. Do uzwojenia używamy emaliowanej drut miedziany o średnicy 0,45 mm. Ramę i cewkę drutu nawojowego umieszczamy na dwóch równoległych osiach. Osią ramy był kawałek rury PCV o mniejszej średnicy, a rolę osi cewki z drutem pełniła leżąca w redakcji łukowa strzała.
Istnieją trzy podstawowe opcje uzwojenia: płaska spirala, krótka spirala i stożkowe uzwojenie. Pierwszy zapewnia maksymalną wytrzymałość elektryczną, ale kosztem siły sprzężenia indukcyjnego. Przeciwnie, drugi tworzy najlepsze połączenie, ale im wyższy, tym większa szansa, że nastąpi awaria między nim a uzwojeniem wtórnym. Uzwojenie stożkowe jest opcją pośrednią, która zapewnia najlepszą równowagę pomiędzy sprzężeniem indukcyjnym a wytrzymałością dielektryczną. Nie spodziewaliśmy się rekordowych napięć, więc wybór padł na uzwojenie śrubowe: to nam pozwala osiągnąć maksymalna wydajność i łatwe do wykonania.
Jako przewodnik wzięliśmy kabel zasilający sprzęt audio o przekroju 6 mm², którego osiem zwojów nawinęliśmy na kawałek rury PCV o większej średnicy niż średnica ramy uzwojenia wtórnego i zabezpieczyliśmy zwykłą taśmą elektryczną . Opcji tej nie można uznać za idealną, ponieważ prąd o wysokiej częstotliwości płynie tylko po powierzchni przewodów (efekt naskórkowania), dlatego bardziej poprawne jest wykonanie uzwojenia pierwotnego z rura miedziana. Ale nasza metoda jest łatwa w produkcji i działa całkiem dobrze, jeśli moc nie jest zbyt duża.
Kontrola
Aby uzyskać informację zwrotną, początkowo planowaliśmy zastosować przekładnik prądowy. Okazało się jednak, że jest nieskuteczne przy niskich mocach cewek. Natomiast w przypadku anteny trudniej jest podać początkowy impuls, który zainicjuje oscylacje (w przypadku transformatora przez jego pierścień można przeprowadzić kolejny przewód, do którego można zewrzeć zwykłą baterię ułamek sekundy). W rezultacie otrzymaliśmy układ mieszany: jedno wyjście transformatora zostało podłączone do wejścia mikroukładu, a przewód drugiego nie był do niczego podłączony i służył jako antena.
Wstępnie założono, że zwarcia, przebicia tranzystorów i inne awarie są bardzo prawdopodobne, dlatego wykonano dodatkową tablicę sterowniczą z amperomierzem prądu przemiennego 10 A, bezpiecznikiem automatycznym 10 A i parą „neonów”: jeden pokazuje, czy jest napięcie na wejściu do pilota, a drugie to czy prąd płynie do cewki. Taki pilot pozwala wygodnie włączać i wyłączać cewkę, monitorować główne parametry, a także pozwala znacznie zmniejszyć częstotliwość wyjazdów do panelu sterowania w celu włączenia „wybitych” maszyn.
Ostatnią opcjonalną częścią transformatora jest dodatkowa pojemność w postaci przewodzącej kuli lub torusa na wyjściu wysokiego napięcia uzwojenia wtórnego. W wielu artykułach można przeczytać, że może znacznie wydłużyć wyładowanie (swoją drogą, to szerokie pole do eksperymentów). Zrobiliśmy taką pojemność 7 pF, łącząc ze sobą dwie stalowe półkuliste miseczki (z IKEA).
Montaż
Po wyprodukowaniu wszystkich komponentów końcowy montaż transformatora jest bardzo prosty. Jedyną subtelnością jest uziemienie dolnego końca uzwojenia wtórnego. Niestety, nie wszystkie domy domowe mają gniazda z oddzielnymi stykami uziemiającymi. A tam, gdzie są, to nie zawsze te styki są faktycznie połączone (można to sprawdzić multimetrem: między stykiem a przewodem fazowym powinno być około 220 V, a między stykiem a przewodem neutralnym powinno być prawie zero).
Jeśli posiadasz takie gniazda (znaleźliśmy je w naszej redakcji), to należy je za ich pomocą uziemić, wykorzystując odpowiednią wtyczkę do podłączenia cewki. Często zaleca się uziemienie akumulatora centralne ogrzewanie, ale nie jest to absolutnie zalecane, ponieważ w niektórych przypadkach może to prowadzić do tego, że baterie w domu zszokują niczego niepodejrzewających sąsiadów.
Ale potem nadchodzi kluczowy moment włączenia... I od razu pojawia się pierwsza ofiara pioruna - tranzystor obwodu mocy. Po wymianie okazuje się, że obwód jest w zasadzie całkiem funkcjonalny, choć przy małych mocach (200-500 W). Po osiągnięciu mocy projektowej (około 1-2 kW) tranzystory eksplodują spektakularnym błyskiem. I choć eksplozje te nie stwarzają zagrożenia, to tryb „jedna sekunda działania – 15 minut wymiany tranzystora” nie jest zadowalający. Niemniej jednak za pomocą tego transformatora możesz poczuć się w roli Zeusa Gromowładnego.
Szlachetne cele
Chociaż obecnie transformator Tesli, przynajmniej w swojej pierwotnej formie, jest najczęściej używany w różnych przedstawieniach, sam Nikola Tesla stworzył go do znacznie ważniejszych celów. Transformator jest potężnym źródłem fal radiowych o częstotliwości od setek kiloherców do kilku megaherców. W oparciu o potężne transformatory Tesli planowano stworzyć system radiofonii, telegrafu bezprzewodowego i telefonii bezprzewodowej.
Ale najbardziej ambitnym projektem Tesli, polegającym na wykorzystaniu jego transformatora, jest stworzenie globalnego bezprzewodowego systemu zasilania. Wierzył, że wystarczająco mocny transformator lub układ transformatorów będzie w stanie zmienić ładunek Ziemi i górnych warstw atmosfery w skali globalnej.
W takiej sytuacji transformator zainstalowany w dowolnym miejscu na świecie, mający tę samą częstotliwość rezonansową co transformator nadawczy, będzie źródłem prądu, a linie energetyczne nie będą już potrzebne.
To właśnie chęć stworzenia bezprzewodowego systemu przesyłu energii zrujnowała słynny projekt Wardenclyffa. Inwestorów interesowało pojawienie się jedynie systemu komunikacji, który będzie się opłacał. Natomiast przekaźnik energii, który mógłby zostać w niekontrolowany sposób odebrany przez każdego na świecie, wręcz przeciwnie, groził stratami firmy elektryczne i producentów drutu. A jednym z głównych inwestorów był udziałowiec elektrowni wodnej Niagara i zakładów produkujących miedź...