Tesnilne tuljave v trdnem stanju in njihovo delovanje: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Visokonapetostna elektrika je lahko NEVARNA, pri delu s Teslovimi tuljavami ali katero koli drugo visokonapetostno napravo vedno uporabljajte ustrezne varnostne ukrepe, zato se igrajte varno ali se ne igrajte.

Tesline tuljave so transformator, ki deluje na principu samorezonirajočega oscilatorja, ki ga je izumil Nicola Tesla, srbski ameriški znanstvenik. Uporablja se predvsem za proizvodnjo ultra visoke napetosti, vendar nizkega toka, visokofrekvenčne izmenične moči. Teslova tuljava je sestavljena iz dveh skupin povezanih resonančnih vezij, včasih treh skupin. Nicola Tesla je preizkusil veliko število konfiguracij različnih tuljav. Tesla je uporabil te tuljave za izvajanje poskusov, kot so električna razsvetljava, rentgen, elektroterapija in prenos radijske energije, prenašanje in sprejemanje radijskih signalov.

V Teslinih tuljavah res ni bilo veliko napredka od njihovega izuma. Razen polprevodniških komponent se Teslove tuljave v zadnjih 100 letih niso bistveno spremenile. Večinoma namenjeni izobraževanju in igračkam znanosti, skoraj vsakdo lahko kupi komplet na spletu in zgradi Teslino tuljavo.

Ta Instructable je namenjen izdelavi lastne trdne Tesline tuljave, njihovemu delovanju in nasvetom ter trikom, s katerimi lahko odpravite težave.

Zaloge

12 -voltni napajalnik, ki sem ga uporabil, je bil 12 -voltni 4 amper.

Torus lepilo za namestitev sekundarne tuljave.

Termična silikonska mast za pritrditev tranzistorja na hladilnik.

Spajkanje

Orodja za sestavljanje kompleta, spajkalnik in stranski rezalniki.

Multimeter

Osciloskop

Korak: Elektromagnet

Če želite razumeti Tesline tuljave in transformatorje, morate razumeti elektromagnete. Ko tok (rdeča puščica) deluje na prevodnik, ustvari magnetno polje okoli prevodnika. (Modre puščice) Za napovedovanje smeri toka magnetnih polj uporabite pravilo desne roke. Roko položite na prevodnik s palcem, usmerjenim v smeri toka, s prsti pa v smeri toka magnetnih polj.

Ko ovijete vodnik okoli železne kovine, kot je jeklo ali železo, se magnetna polja navitega prevodnika združijo in poravnajo, kar se imenuje elektromagnet. Magnetno polje, ki potuje od središča tuljave, prehaja en konec elektromagneta okoli zunanje strani tuljave, na nasprotnem koncu pa nazaj v sredino tuljave.

Magneti imajo severni in južni pol, če želite predvideti, kateri konec je severni ali južni pol v tuljavi, spet uporabite pravilo desne roke. Samo tokrat z desno roko na tuljavi usmerite prste v smeri toka v navitem prevodniku. (Rdeče puščice) Z desnim palcem, usmerjenim vzdolž tuljave, naj kaže na severni konec magneta.

2. korak: Kako delujejo transformatorji

Kako nihajoči tok v primarni tuljavi ustvari tok v brezžičnem omrežju sekundarne tuljave, se imenuje Lenzov zakon.

Wikipedia

Vse tuljave v transformatorju je treba naviti v isto smer.

Tuljava se bo upirala spremembi magneta; polje, tako da, ko se na primarno tuljavo napaja izmenični tok ali impulzni tok, ustvari nihajoče magnetno polje v primarni tuljavi.

Ko nihajoče magnetno polje doseže sekundarno tuljavo, ustvari nasprotno magnetno polje in nasprotni tok v sekundarni tuljavi.

Za predvidevanje izhoda sekundarne tuljave lahko uporabite pravilo desne roke na primarni tuljavi in sekundarni.

Odvisno od števila obratov primarne tuljave in števila obratov sekundarne tuljave se napetost spremeni v višjo ali nižjo napetost.

Če na sekundarni tuljavi težko sledite pozitivnemu in negativnemu; pomislite na sekundarno tuljavo kot vir energije ali baterijo, kjer pride do napajanja, na primarno pa kot na obremenitev, pri kateri se porabi energija.

Tesline tuljave so transformatorji z zračnim jedrom, magnetna polja in tok delujejo enako kot železni ali feritni transformatorji.

3. korak: navijanje

Čeprav v shemi ni narisan; višja sekundarna tuljava Teslove tuljave je znotraj krajše primarne tuljave, ta nastavitev se imenuje samorezonančni oscilator.

Naj bo vaše navijanje pravilno; primarno in sekundarno navitje morata biti navita v isto smer. Ni pomembno, ali navijate tuljave z zvijanjem z desno ali levo roko, dokler sta obe tuljavi naviti v isto smer.

Pri navijanju sekundarnega se prepričajte, da se navitja ne prekrivajo ali pa lahko prekrivanje povzroči kratki stik v sekundarnem.

Tuljave z navzkrižnim navijanjem lahko povzročijo napačno polariteto povratnih informacij iz sekundarnega vezja na osnovo tranzistorja ali vrata MOSFET -a, kar lahko prepreči nihanje vezja.

Na pozitivne in negativne vodi primarnih tuljav vpliva zasuk v navitjih. Na primarni tuljavi uporabite pravilo desne roke. Prepričajte se, da je severni pol primarne tuljave usmerjen proti vrhu sekundarne tuljave.

Navzkrižno ožičenje primarne tuljave lahko povzroči napačno polariteto povratnih informacij iz sekundarne, vezane na osnovo tranzistorja ali vrata MOSF, kar lahko prepreči nihanje vezja.

Dokler so tuljave navite v isto smer; Neuspeh pri nihanju naredi prečkanje ožičenja primarne tuljave je večino časa enostavno popraviti, samo obrnite vodi primarne tuljave.

4. korak: Kako deluje trdna Teslova tuljava

Osnovna polprevodnikova Teslina tuljava ima lahko le pet delov.

Vir energije; v tej shemi je baterija.

Upor; odvisno od tranzistorja 1/4 vata 10 kΩ in več.

Tranzistor NPN s hladilnikom se tranzistor v teh vezjih segreje.

Primarna tuljava iz 2 ali več zavojev je navita v isto smer kot sekundarna tuljava.

Sekundarna tuljava do 1 000 obratov ali več 41 AWG je navita v isto smer kot primarna.

Korak 1. Ko je napajanje prvič priključeno na osnovno polprevodniško Teslino tuljavo, je tranzistor v vezju odprt ali izklopljen. Napajanje gre skozi upor do osnove tranzistorjev, ki zapre tranzistor, tako da omogoči tok skozi primarno tuljavo. Trenutna sprememba ni takojšnja, traja pa kratek čas, da tok preide iz ničelnega toka v največji tok, temu pravimo čas porasta.

Korak 2. Hkrati magnetno polje v tuljavi preide od nič do določene jakosti polja. Medtem ko se magnetno polje v primarni tuljavi povečuje, se sekundarna tuljava upira spremembi, ki ustvarja nasprotno magnetno polje in nasprotni tok v sekundarni tuljavi.

Korak 3. Sekundarna tuljava je vezana na osnovo tranzistorja, tako da bo tok v sekundarni tuljavi (Povratna informacija) tok potegnil stran od osnove tranzistorjev. S tem se odpre tranzistor, ki izklopi tok na primarno tuljavo. Tako kot čas porasta tudi trenutna sprememba ni takojšnja. Traja kratek čas, da tok in magnetno polje preideta iz maks. Na nič, to imenujemo čas padca.

Nato se vrnite na korak 1.

Ta vrsta vezja se imenuje samoregulacijski nihajni krog ali resonančni oscilator. Ta vrsta oscilatorja je po frekvenci omejena z zakasnitvijo vezja in tranzistorja ali MOSFET -a. (Čas porasta Čas padca in čas planote)

5. korak: Učinkovitost

To vezje ni zelo učinkovito, saj proizvaja kvadratni val, primarna tuljava proizvaja tok le v sekundarni tuljavi med magnetnimi polji, ki prehajajo iz ničelne jakosti polja v polno jakost polja in nazaj v ničelno jakost polja, imenovano čas vzpona in jesenski čas. Med časom vzpona in časom padca je plato, pri katerem je tranzistor zaprt ali vklopljen, tranzistor pa odprt ali izklopljen. Ko je tranzistor izklopljen, plato ne uporablja toka, ko pa je tranzistor na planoti, uporablja in zapravlja segrevanje tranzistorja.

Uporabite lahko najhitrejši preklopni tranzistor, ki ga lahko dobite. Z višjimi frekvencami lahko magnetno polje prehaja bolj, kot je plato, zaradi česar je Teslova tuljava učinkovitejša. Vendar to ne bo preprečilo segrevanja tranzistorja.

Z dodajanjem 3 -voltne LED na osnovo tranzistorjev podaljša čas vzpona in padca, zaradi česar tranzistorji delujejo bolj kot trikotni val kot kvadratni val.

Obstajata še dve stvari, ki jih lahko naredite, da se tranzistor ne segreje. Za odvajanje odvečne toplote lahko uporabite hladilnik. Uporabite lahko tranzistor z visoko močjo, da tranzistor ne bo preobremenjen.

Korak 6: Mini Tesla tuljava

To 12 -voltno Mini Tesla Coil sem dobil od spletnega prodajalca.

Komplet je vključeval:

1 x PVC plošča

1 x monolitni kondenzator 1nF

1 x 10 kΩ upor

1 x 1 kΩ upor

1 x 12V vtičnica

1 x hladilnik

1 x tranzistor BD243C

1 x sekundarna tuljava 333 obratov

1 x pritrdilni vijak

2 x Led

1 x Neonska svetilka

Komplet ne vsebuje:

12 -voltni napajalnik, ki sem ga uporabil, je bil 12 -voltni 4 amper.

Torus

Lepilo za pritrditev sekundarne tuljave.

Termična silikonska mast za pritrditev tranzistorja na hladilnik.

Spajkanje

7. korak: Testiranje

Ko sem sestavil Mini Tesla Coil, sem ga preizkusil na neonski svetilki, CFL (kompaktna fluorescentna luč) in fluorescentni cevi. Kovčeg je bil majhen in dokler sem ga dal v 1/4 palca, osvetljuje vse, kar sem poskusil.

Tranzistor se zelo segreje, zato se ne dotikajte hladilnika. 12 -voltna Teslova tuljava ne bi smela močno segreti 65 -vatnega tranzistorja, razen če se približate največjim parametrom tranzistorjev.

8. korak: poraba energije

Tranzistor BD243C je NPN, 65 vatov 100 voltov 6 amp 3MHz tranzistor, pri 12 voltih ne sme porabiti več kot 5,4 ampera, da ne preseže 65 vatov.

Ko sem preveril tok ob zagonu, je bil 1 amp, po minuti teka je tok padel na 0,75 ampera. Pri 12 voltih, zaradi česar je obratovalna moč 9 do 12 vatov, kar je daleč pod 65 vati za tranzistor.

Ko sem preveril čas porasta in padca tranzistorjev, dobim trikotni val, ki je skoraj vedno v gibanju, zaradi česar je zelo učinkovito vezje.

9. korak: Zgornja obremenitev

Najvišje obremenitve omogočajo nabiranje naboja, namesto da samo iztekajo v zrak, kar vam daje večjo moč.

Brez največje obremenitve se naboji zbirajo na šiljastih konicah žice in odtekajo v zrak.

Najboljše zgornje obremenitve so okrogle kot Torus ali krogle, tako da iz naboja v zrak ne iztekajo točke.

Največjo obremenitev sem naredil iz žogice, ki sem jo rešil iz miške, in jo pokril z alufolijo, ni bila popolnoma gladka, vendar je delovala dobro. Zdaj lahko prižgem CFL do palca stran.