Схема катушки тесла на транзисторе
Во-первых, стоит понять, что это вообще за штука и с чем её едят.
Если вы все-таки решились на сборку сего устройства, я расскажу вам об основных составляющих и принципе работы Трансформатора Тесла. Итак, поехали.
Каков же принцип работы? Все очень просто и сложно одновременно. Вообще, катушка Тесла – это в первую очередь трансформатор, повышающий напряжение. В разных видах этого устройства принцип трансформации одинаков – в первичной катушке вызываются высокочастотные колебания, а уже во вторичной обмотке возникает высокое напряжение высокой частоты. Повышается оно не только с помощью коэффициента трансформации, но и при участии резонанса. Добиваются его путем уравнивания частоты колебаний в первичной обмотке и собственной частоты вторичной катушки. При этом напряжение во вторичной обмотке возрастает в сотни раз.
Существует много видов данного устройства. Самые популярные из них:
1. SGTC (Spark Gap Tesla Coil) — классическая катушка Тесла — высокочастотные колебания в первичной обмотке вызываются электрическим пробоем в конденсаторе при его перенапряжении. Данный вид катушки опасен поражением током из конденсаторов и сложен в исполнении для новичка, поэтому на нем останавливаться не будем.
2. SSTC (Solid State Tesla Coil) – в первичной катушке колебания вызываются генератором импульсов на транзисторах. Этот вид легок в исполнении и не требует больших затрат (не нужны высоковольтные конденсаторы), а так же не требует настройки резонанса (хотя при его достижении длина разрядов увеличивается). На этом виде остановимся подробнее. Как я уже сказал, генератором высокой частоты в SSTC является транзистор. Чаще всего используется высокочастотные биполярные n-p-n транзисторы. Трансформатор Тесла, собранный на нем, называют «качер Бровина». Вдаваться в подробности названия не буду, но скажу, что это самый простой вид катушки Тесла. Так же используются и полевые MOSFET транзисторы. Они выдерживают большее напряжение питания и намного мощнее. Далее я расскажу вам об особенностях сборки каждого из транзисторных видов.
Во-первых, вам нужно намотать саму вторичную катушку. Обмоточный провод используется диаметром от 0.15 до 0.3 мм. Сразу скажу, что чем тоньше провод, тем лучше эффект. Сам провод найдете в дросселях или в силовых трансформаторах. Мотайте на трубу диаметром от 3 см (чем больше, тем лучше), сами трубы найдете в магазинах сантехники, там они очень дешевые. Для первичной обмотки используйте провод от 3 мм в диаметре, желательно в изоляции. Количество витков подбирайте экспериментально (обычно 4-5 в самый раз).
Сразу дам рекомендации для обеих версий «качеров»: 1) Первичную обмотку располагайте в одном сантиметре от вторичной. Расположите дальше – уменьшится индуктивная связь, ближе – начнет пробивать. 2) Если схемы вдруг не запустились – прозвоните саму катушку мультиметром, провод тонкий, вдруг обрыв. Так же проверьте, хорошо ли связан конец вторички со схемой – чаще всего или плохо снята изоляция с кончика, либо он плохо контактирует со схемой. 3) Так же поменяйте выводы первички (сделайте это после первого запуска, если не заработает). 4) Следите за тем, чтобы обе обмотки были намотаны в одну сторону, это очень важно (!). 5) Намотка свыше 1500 витков бесполезна, так как от нее такой же эффект, как и от 1000 витков. 6) Вторичную катушку обязательно покройте лаком, верхний и нижний край катушки обмотайте изолентой. 7)Что касаемо корпуса, то для обеих версий следует использовать корпус из дерева или других непроводящих ток материалов.
Для сборки по первой схеме нам понадобится:
Катушка: первичная и вторичная, о них я уже сказал
Транзистор: биполярный, n-p-n, его вы найдете в блоках питания компьютера, в телевизорах, или, на крайний случай, в энергосберегающих лампах, а можете и купить. Отлично подходят D13009, D13007, КТ808, КТ908. На крайний случай используйте D13003, КТ805.
Резистор: один от 1 кОм, второй на 150 Ом, мощность не важна. Конденсатор: на 25 вольт, емкость которого чем больше, тем лучше.
Питание: от 12 до 36 вольт, больше подавать не стоит, транзистор не переживет.
Итак, собираем схему, запускаем. При правильной сборке на конце вторичной катушки появится небольшой стример, газонаполненные лампы будут засвечиваться. Если ничего этого не происходит, то проверьте на работоспособность транзистор (делается это мультиметром в режиме проверки диодов, проверяется каждый из p-n переходов. Так же ищите другие ошибки, о них я сказал выше.) На верх катушки можете прицепить тороид – он станет дополнительной емкостью для вторички и в какой-то степени увеличит мощность.
Для сборки по второй схеме нам понадобится:
- Катушка: первичная и вторичная
- Дроссель: от ЛДС, на 38 Ватт, так же можно использовать первичку от силовых трансформаторов
- Транзистор: полевой, IRFP460, такой вы сможете только купить. Подойдут и другие полевые транзисторы, но уже нужно будет подбирать соответствующее питание.
- Диод: любой, на ток от 10 А
- Резистор: один на 50 кОм, другой на 2 кОм
- Конденсатор: один электролит на 100 мкФ, другой пленочный на 1 мкФ
- Стабилитрон: два на 12 вольт
- Лампа накаливания: 60 Вт
- Предохранитель: на 3 А
Итак, все собираем по схеме. Сразу скажу: сейчас техника безопасности превыше всего! Мы работаем с сетевым напряжением, поэтому старайтесь быть аккуратнее. При первом запуске включаем в цепь (до диода) последовательно лампу накаливания, и при неправильной сборке она лишь загорится в полный накал. В схему обязательно включаем стабилитроны, ибо при подскоке напряжения у вас 100% сгорит транзистор (полевики очень капризные), а стабилитроны защитят его от такой участи. С другой стороны, без них стримеры длиннее. Но зачем рисковать дорогостоящими деталями? В любом случае – дело ваше. Если у вас ничего не заработало, а лампа светится, но тускло, то вам стоит лишь поменять местами концы первичной обмотки. Если же вы слышите гудение дросселей – то у вас сгорел транзистор. При правильной сборке вы увидите длинные, красивые стримеры на конце вторички. Для увеличения мощности можете параллельно дросселям включить нагрузку (лампочку, утюг), но мощностью не больше 1000 Вт. Транзистор будет греться, это нормально.
Из своих наблюдений, при строительстве катушки, я заметил одну интересную вещь: от емкости электролитического конденсатора в какой-то степени зависит длина стримеров. Чем выше емкость, тем дольше соответственно будет заряжаться конденсатор и тем больше он отдаст тока при разряде. Длина стримеров увеличится, но катушка начнет работать в импульсном режиме: между разрядами будет проходить около 3-х секунд. Еще есть совет: никогда не цепляйте на верх катушки слишком большой тороид. Это убьет транзистор, и даже не стоит экспериментировать.
В начале статьи я что-то упоминал про резонанс. Большинство людей полагают, что катушка Тесла на полевом транзисторе не требует подстройки резонанса. Отчасти они правы: даже при кардинальном несовпадении частоты катушка будет работать, так как она автогенераторная. Но при достижении сего эффекта стримеры «вырастают» в несколько раз! Делается это легко: в концы первичной обмотки подключаем конденсатор. Экспериментируя с разными емкостями, вы обязательно добьётесь хорошего результата. Лично у меня с конденсатором в 10000 пФ стримеры «выросли» до 15 сантиметров! Согласитесь, это неплохо. Так же небольшой тороид поможет вам немного снизить собственную частоту катушки. Опять же – тут нужны вычисления. Формулы вы найдете в сети Интернет, смысла их тут выкладывать нет.
На этом я завершаю свою статью. В ней я рассказал большинство из того, что поможет новичку. Все взято из моего личного опыта. Спасибо за внимание и удачной сборки!
Так одним из действенных вариантов является собственноручная сборка какого-либо прибора, который наглядно демонстрирует работу законов. В этом материале я расскажу и покажу, как собрать Качер Бровина на одном транзисторе, который все привыкли называть катушкой Тесла. А также проведем зрелищные эксперименты, которые понравятся не только вашим детям, но и вам самим.
Что нужно подготовить для эксперимента
Итак, для того чтобы собрать нашу с вами катушку Тесла на одном транзисторе (Качер Бровина), нам с вами понадобится следующее:
1. Полиэтиленовая труба. Хватит одного куска диаметром от 50 мм и длиной 40 см. Это будет основание для нашей с вами вторичной катушки.
2. Намоточный провод в лаковой изоляции диаметром от 0,15 до 0,3 мм. Его можно найти в магазине радиолюбителей, а в крайнем случае можно разорить катушку силового трансформатора (конечно, ненужного). Главное при этом не повредить изоляционный слой жилы.
3. Медный провод сечением от 4 до 6 мм. Тоже покупается или находится. И из него будет сделана первичная обмотка установки.
4. Транзистор. Мной будет использован MJE 13006. Можете приобрести его или же воспользоваться аналогом (это не принципиально).
5. Парочка резисторов. Один номиналом 100 кОм, а другой регулируемый на 50 кОм.
6. Радиатор. Он нужен для того, чтобы отводить избыточное тепло, выделяемое на транзисторе во время его работы. Если его (радиатор) не использовать, то транзистор выйдет из строя из-за перегрева. При этом чем больший радиатор вы примените, тем будет лучше. Я же в своей схеме буду применять компьютерный радиатор с кулером.
7. Соединительные провода.
Собираем катушку Тесла (Качер Бровина)
Итак, после того как подготовлены все необходимые комплектующие, можно приступать к непосредственной сборке установки вот по этой схеме:
И для того, чтобы надежно зафиксировать транзистор на радиаторе, было просверлено отверстие. Затем с помощью болта и термопасты был зафиксирован транзистор MJE 13006.
Следующим и, пожалуй, самым важным и ответственным элементом в нашей установке будет вторичная обмотка. Провод нужно наматывать на кусок трубы виток к витку очень плотно, при этом перехлесты недопустимы. Для того чтобы провод надежно фиксировался на трубе, по мере намотки обматывайте получившуюся катушку скотчем.
На катушке следует намотать порядка 1000 витков и на это уйдет минимум пару часов кропотливой работы. После того как вторичная катушка будет закончена, можно двигаться дальше.
Первичная же обмотка формируется гораздо проще. Главное условие, чтобы ее диаметр был несколько больше диаметра вторичной катушки.
После этого выполняем соединение всех комплектующих по схеме. И когда будете подключать регулируемый резистор, обратите внимание, что выводов на нем три, а нам нужно задействовать всего два. Причем именно те вывода, между которыми происходит изменение сопротивления при изменении положения рукоятки.
Важно. Обязательно следите за тем, чтобы направление витков вторичной обмотки совпадало с направлением витков первичной обмотки. Если будет наоборот, то установка не будет работать.
А в остальных моментах схема предельно проста и не должна вызвать у вас серьезных затруднений в сборке. В итоге у вас должно получиться примерно следующее:
Примечание. По причине использования активного охлаждения в моей схеме присутствует сразу два источника питания. При этом один питает саму схему, а другой питает отдельно вентилятор охлаждения.
После проверки правильности сборки схемы у переменного резистора регулировку ставим в среднее положение и запускаем схему.
Как только напряжение на блоке питания достигнет интервала 12-24 Вольт, должно получиться следующее:
Итак, наш свами Качер Бровина (трансформатор Тесла) работает и легко зажигает газ в энергосберегающей лампе на расстоянии примерно 25 см от катушки.
А стекающий заряд с обычной и автомобильной лампы выглядит очень эффектно.
Демонстрацию работы и опыты с лампами можно посмотреть в ниже представленном видеоряде.
Заключение
Совместная сборка этой или подобной установки и дальнейшая ее проверка работы порадует вашего ребенка (а, возможно, и вас тоже), и, скорее всего, вы услышите вопрос: «А как это работает?» И, вполне возможно, пробудит к изучению столь интересной и очень увлекательной науки как физика.
Понравился материал? Тогда оцените его и не забудьте подписаться, чтобы не пропустить еще больше интересных материалов. Спасибо за ваше внимание!
Представляем еще один HV проект - огромная катушка Тесла. После успехов с обычными высоковольтными генераторами, решено было построить что-то действительно большое. Конечно, это была DRSSTC.
Справка: QCW DRSSTC — особый тип транзисторных катушек Тесла, характеризующийся плавной накачкой: постепенным и плавным (а не резким как в обычных катушках) нарастанием напряжения и тока первичного контура.
Выбор пал на транзисторы Mitsubishi Electronic IGBT - CM300DY24HA, с номинальными параметрами: максимальный непрерывный ток - 300 A, максимум напряжения К-Э 1200 V. Тесты изготовителей tesla в США показали, что эти транзисторы способны выдерживать непрерывный импульс 4 кА (они взрываются примерно на 5 кА в результате насыщения) и могут безопасно использоваться с импульсными токами до 2 кА. Транзисторы защищены ТВС, способными рассеивать около 12 кВт, а также 5 мкФ / 1 кВ на электропитании.
Принципиальная схема DRSSTC
А это структурная схема генератора:
Технические характеристики Теслы
- В первичной цепи установлен ограничитель тока на 1400 А.
- Потребление энергии в сети около 20 А.
- Резонансная частота составляет 42 кГц.
- Предельная длина искры 3 метра.
- Тесла имеет более 2 метра в высоту.
- Диаметр верхнего тороида - около 1 метра.
Разумеется ни одна DRSSTC не может функционировать без хорошего резонансного конденсатора, и именно там появилась самая большая проблема - чем выше емкость, тем лучше эффект по искре, но и тоньше кошелек. Минимальное напряжение пробоя составляет 8 кВ, однако чем больше, тем лучше. После многих расчетов решено было принять параметры 600nF / 10kV, а это означает необходимость покупки 100 конденсаторов CDE942C20P15kF. Они не единственные конденсаторы подходящие для этой цели, но другие еще дороже.
Следующим шагом было проектирование механической части, расположение ключевых элементов и т. д. Первичка вызвала немало проблем. Одной из концепций была коническая обмотка, но с другой стороны, из-за гораздо лучшего распределения поля остановились на плоской. Обмотка выполнена из мягкой меди диаметром 15 мм с толщиной стенки 1 мм.
Другим важным элементом катушки Тесла является вторичная обмотка. Это классическое решение, которое заключается в использовании в качестве формы под неё канализационной трубы из ПВХ диаметром 200 мм и высотой 1 м. Катушка содержит около 2300 витков проволоки 0,4 мм. Это почти 2 кг меди и около 1,5 км кабеля. Обмотка традиционно залита лаком.
Тороиды представляют собой классическую конструкцию, изготовленную из вентиляционных гофрированных труб. Использование двух тороидов улучшает распределение электрического поля вокруг обмоток, благодаря чему искры неохотно идут внутрь. Также использовались защитные катушки в количестве 2 штуки - одна выше, другая - под первичной плоскостью. Верхняя катушка провода является временной.
Нижняя часть корпуса электроники будет покрыта сеткой, пока закрыта только лицевая сторона, чтобы иметь легкий доступ к деталям во время ввода Теслы в эксплуатацию.
Разумеется, для мощных транзисторов требуется массивный радиатор. Он также охлаждается двумя мощными 120-миллиметровыми вентиляторами. Хотя общее количество выделяемого тепла не велико - большой радиатор и кулеры нужны обязательно, как результат - во время работы радиатор практически холоден.
Следующий ключевой элемент - силовые фильтрующие конденсаторы. Поскольку устройство работает с мощным импульсом, для импульсной работы требуются высоковольтные электролиты значительной мощности и низким импедансом (low esr).
Получение постоянного напряжения 650 В DC несложно, достаточно удвоить напряжение сети 220 В.
Необходимо поставить диодный мост с напряжением выше 320 В (после выпрямления), в частности около 600 В постоянного тока, также были необходимы электролиты способные работать с таким напряжением, однако самое высокое напряжение, которое когда-либо встречалось на любом электролите, было 500 В, но и этого все еще недостаточно. Поэтому необходимо последовательно подключать два электролитических конденсатора, что означает половину емкости и потребность сразу в четырех конденсаторах.
Контроллер управляет промежуточным мостом на MOSFET. Однако на этот раз промежуточный мост питается стабилизированным напряжением 80 В, которое выдает специально сконструированный трансформатор, управляющий затворами транзисторов IGBT. Трансформация этого трансформатора составляет 4: 1: 1: 1: 1. Эта конструкция позволяет получить типичные 20V на затворах, и его применение направлено на значительное сокращение времени их перезарядки.
Молнии безумно громкие и невероятно яркие, но красота требует жертв, поэтому расходы превышают 1000 долларов.
В последнее время интерес к Катушкам Тесла все больше, а редкие детали, необходимые для сборки становятся все доступнее широкому кругу людей.
В этой статье я хочу подробно описать процесс сборки Транзисторной Катушки Тесла или SSTC (Solid State Tesla Coil).
ВНИМАНИЕ!
1. В схеме Катушки Тесла действуют смертельно опасные напряжения (310В постоянного тока).
2. Приведенная ниже конструкция Катушки Тесла работает от бытовой сети 220В БЕЗ гальванической развязки.
3. При неаккуратном обращении, сами разряды от Катушки Тесла могут привести к ожогам различной степени тяжести.
4. Катушка Тесла является источником мощного электромагнитного излучения высокой частоты, которое может вывести из строя электронные устройства, находящиеся поблизости. А также, ото всех металлических предметов, находящихся в непосредственной близости от катушки можно тоже получить ожоги.
5. Во время наладки схемы осколки взрывающихся транзисторов могут нанести увечья.
Автор статьи не несет ответственности за травмы полученные вами при сборке данной схемы. Подумайте дважды, прежде чем решите собирать устройство представляющее такую опасность для вашего организма.
1. Вторичная катушка
Итак, первым делом, для пущей мотивации двигаться дальше, нам надо намотать саму Катушку Тесла (КТ). Это самая трудоемкая деталь всей конструкции. В качестве каркаса подойдет любой прочный диэлектрический цилиндр, лучше всего использовать серые канализационные трубы. Для данной схемы не имеет смысла делать слишком большую катушку, потому что не получится раскрыть полностью её возможности, оптимальная длина: 20-30 см и диаметр равный примерно 1/3 длины. В своей конструкции я использовал каркас 25х7 см. Наматывать следует эмалированой медной проволокой диаметром 0.2-0.3 мм в один слой виток к витку ни в коем случае не допуская нахлеста витков друг на друга. После намотки следует сразу же покрыть катушку слоем лака или эпоксидки, иначе через пару часов витки ослабнут и начнут сползать - многочасовой труд на смарку.
2. Тороид
Для увеличения длины разрядов, понижения рабочей частоты, экранирования верхней части катушки и придания ей каноничного вида, следует сделать тороид. Обычно его делают из гофрированной алюминиевой трубы воздуховода свернутой в "бублик". Не желательно, чтобы диаметр трубы тороида превышал диаметр вторичной обмотки, а его внешний диаметр не должен быть больше её высоты. К примеру, при размерах вторички 24х8, тороид можно сделать тоже 8х24. В качестве трубы для тороида для небольших катушек подходит воздуховод инжектора от автомобилей ВАЗ. При закреплении тороида на верху катушки следует поднять его нижний край над краем намотки вторички на 2-5см. И не забудьте электрически соединить верхний вывод катушки с тороидом.
Так же, необходимо разместить разрядный терминал - кусок толстой медной или алюминиевой проволоки, конец которого должен выступать над верхним краем тороида не менее чем на 1/2 его толщины. Длиннее - тоже плохо, влияет на длину стримера. Короче - есть риск пробоя разряда с нижней части тороида в первичную обмотку.
Практически сферическая Катушка Тесла в вакууме. Размеры 24х8 у всего.
В моем случае диаметр трубы тороида 11см при диаметре вторички 7см, из-за этого я хлебнул много проблем на первых порах, но итоговая конструкция работает хорошо. Не советую так делать новичкам.
3. Первичная катушка
Первичная катушка может наматываться либо на цилиндрическом каркасе диаметром х2 диаметра вторички, либо, что лучше, делать её конусообразной: нижний диаметр равен диаметру вторички, а верхний - трем диаметрам, высота намотки - треть высоты вторички. Наматывать можно коаксиальным кабелем типа RG-58, объединив центральную жилу и экран. Количество витков - 5-6.
Мой вариант намотки.
4. Электроника
Ну вот мы и добрались до самого интересного. Ниже представлена схема всей электронной части Катушки Тесла.
Рассмотрим её сверху вниз и слева направо. Напряжение через выключатель SW1 поступает на понижающий трансформатор TR1. Пунктир, которым обведен выключатель означает, что он вынесен за пределы корпуса, т.к. Катушка Тесла наводит во всех металлических предметах сильное ВЧ напряжение, то ни в коем случае нельзя располагать выключатели и другие средства управления катушкой в том же корпусе, где располагается электроника, иначе при попытке выключить катушку вы рискуете получит ожоги. Необходимо сделать проводной пульт управления. В нем должны располагаться: тумблер питания платы управления, тумблер питания силовой части, тумблер CW режима, ручки управления прерывателем. Длина проводов не менее метра!
Лицевая сторона пульта управления
Трансформатор TR1 должен обеспечивать выходное действующее напряжение 15В и ток до 1А. Далее идет диодный мост, конденсаторы фильтров и линейные стабилизаторы напряжения U1 и U2 на 15 и 5 вольт соответственно, обвязанные керамическими конденсаторами 0.1мкФ с двух сторон. U2 обязательно должна иметь теплоотвод. Номинальное напряжение конденсатора С1 - 25В, С4, С7 - 16В.
Микросхема U3 это простой генератор сигнала прямоугольной формы, он является необязательным элементом схемы, но с ним намного проще производить отладку. Номиналы времязадающей RC-цепочки R2-C8 подбираются исходя из резонансной частоты вашей вторичной обмотки. Джампер JP1 служит для переключения тестового режима отладки и нормального режима работы.
Плата драйвера
Трансформатор TR2 это трансформатор тока (ТТ), он представляет собой ферритовое кольцо магнитной проницаемостью не менее 2000, диаметром около 2см, вторичная обмотка содержит 50 витков провода в изоляции, диаметр провода не принципиален, главное чтобы 50 витков там поместились и осталось отверстие по центру. Первичная обмотка этого трансформатора это просто прямой провод, проходящий через центр кольца, идущий от нижнего вывода вторички КТ к заземлению. Лично я использовал длинный болт М4, который крепит трансформатор тока корпусу и одновременно является проводником.
Трансформатор тока, сквозь него проходит болт, красный провод ушел в землю, белый к RC цепочке R10-C23, а с обратной стороны доски закреплен нижний вывод вторички
С ТТ сигнал поступает через резистор R3 (0.5 Вт) и конденсатор С9 на ограничитель напряжения на диодах D5-D6, а с них на вход логической микросхемы 74LS04, подойдет и наша К1533ЛН1 или, в принципе, любой ТТЛ инвертор, но нежелательно ставить КМОП. С инверторов сигнал поступает на мощные драйверы транзисторов U5, U6 - UCC37322 (прямой) и UCC37321 (инверсный), эти микросхемы сложно достать, проще заказать по интернету. Если вдруг у вас окажется только две микросхемы UCC37322 или две UCC37321, то можно подключить одну из них между инверторами U4:A и U4:B, так, чтобы на одну поступал прямой сигнал, а на другую инверсный, но лучше так не делать (я сделал именно так). На микросхемы U5, U6 необходимо приклеить на теплопроводный клей алюминиевый теплоотвод.
Конденсатор С15 - пленочный К73-17 2.2 мкФ х 63 В.
Трансформатор TR3 - это Gate Drive Transformer (GDT), наматывается на ферритовом кольце, можно взять такое же, как и для трансформатора тока. Мотается пучком из трех проводов и содержит 10 витков. Однако, первичную обмотку неплохо бы сделать на пару витков больше. Но не больше пары витков!
Разноцветный ГДТ, выше видна RC-цепочка R10-C23, соединенная с фольгой экрана
Микросхема U7 - 555 таймер, реализует прерыватель сигнала (Interrupter). Его выход подключен через резистор R5 ко входам Enable драйверов. Регуляторы частоты и скважности импульсов RV1 и RV2 располагаются во внешнем пульте, их следует соединить с платой управления экранированным кабелем. Экран соединить с общим экраном, про него мы поговорим позже. Тумблер SW3 - отключает прерыватель и подает на вход Enable драйверов напряжение питания, этим самым реализуя режим CW (Continious Wave).
5. Силовая часть
Вот мы и подошли к самому главному и серьезному - силовой части. Она выполнена на мощных IGBT транзисторах Q1, Q2 - IRGP50B60PD1. Использование MOSFET транзисторов себя не оправдало абсолютно, так что, если вы хотите, чтобы Катушка Тесла радовала вас разрядами, а не взрывами транзисторов, то разоритесь на ИГБТ. Я покупал их в магазине радиодеталей за 280р/шт. Резисторы R6-R9 - 10-12 Ом и не менее 2 Вт мощности. Диоды D9,D11 - любые Шоттки не менее чем на 20В и 2А. Диоды D10, D12 - это двунаправленные супрессоры (TVS) на 15В, можно поставить и на 16В. D13, D14 тоже супрессоры, но на 400В. Конденсаторы С19-С22 - К73-17 или импортные аналоги на напряжение 400 или лучше 630 В.
Транзисторы должны быть смонтированы на массивном алюминиевом теплоотводе, который, желательно, продувать компьютерным кулером.
Разводке платы для силовой части нужно уделить особое внимание, очень важно разделить силовые проводники и сигнальные.
Дорожки идущие от ГДТ должны быть проложены отдельно до самых ножек транзисторов, быть как можно короче и без изгибов. Силовые дорожки должны быть как можно толще.
Плата силовой части, видны на затворах резисторы 10Вт, это перебор, но в CW режиме и они нагреваются
6. Заземление и экран
Всю электронику необходимо экранировать, у меня в конструкции деревянный короб обклеен изнутри пищевой фольгой и проклеен алюминиевым скотчем. Верхняя крышка, на которой закреплена сама катушка, имеет разрез в фольге чуть дальше середины, такой, чтобы не образовывался замкнутый виток. С остальным экраном фольга соединяется со стороны противоположной разрезу.
Синие линии - изоляция, красная - соединение.
Общая шина питания платы драйверов соединяется с экраном. Плата силовой части и сетевые цепи изолированы ото всего.
Если вам повезло жить в новых домах с трехжильной проводкой, то заземление у вас есть в розетке и использовать следует именно его, нижний вывод вторичной катушки проходя через трансформатор тока, должен быть подключен к земле. К этой же земле подключается экран, но через RC-цепочку R10-C23, конденсатор С23 - 0.01мкФ на напряжение не менее 1000В типа К78-2, резистор 33-51кОм х 0.5-1Вт.
Если вы живете в доме, где нет заземления в розетке, то точкой заземления является емкостной делитель на конденсаторах С16-С17, К78-2 0,1мкФ х 2000В. Я на всякий случай ещё зашунтировал их резисторами 100кОм х 1Вт. (В случае наличия заземления в розетке, делитель все равно должен быть).
7. Отладка
После сборки конструкции, прежде чем её включать в розетку, что приведет к неминуемому фейерверку, надо все проверить. Переводим плату драйверов в режим отладки (джампер JP1 в верхнее положение) и в CW режим (тумблер SW3 замкнут).
1) В первую очередь проверяем фазировку подключения транзисторов, для этого подключим силовую часть к источнику постоянного напряжения, например, 24 или 36 вольт, через токоограничительный резистор 10-20 Ом и амперметр и отключим от неё первичную обмотку. С выключенной платой драйверов силовая часть не должна потреблять ток вообще. При включении платы драйверов сила тока, протекающего через силовую часть не должна быть больше 10мА при напряжении питания 36В. Если сила тока близка к своему максимально возможному значению, значит транзисторы включены синфазно и следует поменять местами выводы ГДТ у одного из них.
2) После этого подключаем первичную катушку и повторяем эксперимент. С подключенной первичной катушкой (в отсутсвии вторичной) ток потребления должен быть в районе 100-200мА.
3) Убираем токоограничительный резистор из цепи питания силовой части, устанавливаем вторичную катушку с тороидом внутрь первичной, подключаем к ней заземление через ТТ. Переводим плату драйверов в нормальный режим работы. Питание силовой части пока остается 36В, включаем всё. Берем любую неоновую лампочку, например из стартера ЛДС и подносим её к тороиду, если ток потребления силовой части есть, а лампочка никак не реагирует, меняем фазировку ТТ. После этого должны появится разряды на разрядном терминале, а лампочка должна светится. Ток потребления не должен превышать 3А. При этом не должно наблюдаться никакого нагрева транзисторов. Если все условия соблюдены, пробуем все собирать воедино и включать в сеть, выключив режим CW для начала.
Если все хорошо, то поздравляю, вы собрали Транзисторную Катушку Тесла и можете развлекать гостей невероятными электрическими шоу. Дальнейшая модернизация, увеличение длины разрядов и оптимизация конкретно вашей конструкции выходит далеко за рамки этой статьи, добро пожаловать на соответствующие форумы в интернете.
И напоследок фотосессия:
Малый тороид: 
Лампы ИН-8: 
Поваренная соль на терминале, большой тороид: 
И Видео:
Малый тороид:
Трансформатор Тесла изобрел знаменитый изобретатель, инженер, физик, Никола Тесла. Прибор является резонансным трансформатором, вырабатывающим высокое напряжение высокой частоты. В 1896 году, 22 сентября Никола Тесла запатентовал свое изобретение как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала». С помощью этого устройства он пытался передавать электрическую энергию без проводов на большие расстояния. В 1891 году Никола Тесла продемонстрировал миру наглядные эксперименты по передаче энергии от одной катушки к другой. Его устройство извергало молнии и заставляло светиться люминесцентные лампы в руках удивленных зрителей. Посредством передачи тока высокого напряжения высокой частоты ученый мечтал обеспечить бесплатной электроэнергией любое здание, частный дом и прочие объекты. Но, к сожалению, из-за большого потребления энергии и низкой эффективности, широкого применения катушка Тесла так и не нашла. Не смотря на это, радиолюбители из разных уголков планеты собирают небольшие катушки Тесла для развлечений и экспериментов.
Список радиодеталей для сборки Катушки Тесла:
- Провод эмалированный ПЭТВ-2 диаметр 0,2 мм
- Провод медный в полихлорвиниловой изоляции диаметр 2,2 мм
- Туба от силиконового герметика
- Фольгированный текстолит 200х110 мм
- Резисторы 2,2К, 500R
- Конденсатор 1mF
- Светодиоды 3-х вольтовые 2 шт
- Радиатор 100х60х10 мм
- Регулятор напряжения L7812CV или КР142ЕН8Б
- Вентилятор 12 вольтовый от компьютера
- Коннектор Banana 2 шт
- Труба медная диаметр 8 мм 130 см
- Транзистор MJE13006, 13007, 13008, 13009 из советских КТ805, КТ819 и аналогичные
Катушка Тесла состоит из двух обмоток. Первичная обмотка L1 содержит 2,5 витка медного провода в полихлорвиниловой изоляции диаметром 2,2 мм. Вторичная обмотка L2 содержит 350 витков в лаковой изоляции диаметром 0,2 мм.
Схема катушки Тесла или качера Бровина на одном транзисторе
Каркасом для вторичной обмотки L2 служит туба от силиконового герметика. Предварительно удалив остатки герметика, отрежьте часть тубы длиною 110 мм. Отступив по 20 мм от нижней и верхней части, намотайте 350 витков медного провода диаметром 0,2 мм. Провод можно добыть из первичной обмотки любого старого малогабаритного трансформатора на 220В, например, от китайского радиоприемника. Катушка мотается в один слой виток к витку, как можно плотнее. Концы провода следует пропустить во внутрь каркаса через предварительно просверленные отверстия. Готовую катушку для надежности покройте пару раз нитролаком. В поршень вставьте остро заточенный металлический стержень, подпаяйте к нему верхний вывод обмотки и закрепите термоклеем. После чего вставьте поршень в каркас катушки. От носика отрежьте колечко с резьбой, получится гайка, с помощью которой вы легко закрепите катушку на текстолитовой плате, накрутив получившуюся гайку на резьбу выходного отверстия тубы. В дне каркаса просверлите отверстие для светодиода и второго вывода обмотки.
В своей катушке я использовал транзистор MJE13009. Также подойдут Транзисторы MJE13006, 13007, 13008, 13009 из советских КТ805, КТ819 и другие аналогичные. Транзистор обязательно разместите на радиаторе, в процессе работы он будет очень сильно греться и по этому предлагаю установить вентилятор и немного усовершенствовать схему.
Поскольку, для питания катушки требуется напряжение более 12 вольт. Максимальную мощность катушка Тесла развивает при напряжении питания в 30 вольт. А так, как вентилятор рассчитан на 12 вольт, то в схему следует добавить регулятор напряжения L7812CV или советский аналог КР142ЕН8Б. Ну, а чтобы катушка выглядела более современной и привлекала внимание, добавим пару светодиодов синего цвета. Один светодиод подсвечивает катушку изнутри, а второй подсвечивает катушку снизу. Схема будет выглядеть так.
Схема катушки Тесла или качера Бровина с подсветкой и охлаждением
Все компоненты катушки Тесла разместите на печатной плате. Если вы не хотите изготавливать печатную плату, просто разместите все детали катушки Тесла на кусочке МДФ или рифленого картона от бумажной коробки и соедините между собой методом навесного монтажа.
Печатная плата катушки Тесла или качера Бровина с подсветкой и охлаждением
Готовая печатная плата будет выглядеть так. Один светодиод припаивается в центре, он подсвечивает пространство под печатной платой. Ножки сделайте из четырех глухих гаек, накрученных на винты.
Второй светодиод припаивается под катушкой, он будет подсвечивать ее изнутри.
Транзистор и регулятор напряжения обязательно намажьте термопастой и разместите на радиаторе размером 100х60х10 мм. Регулятор напряжения следует изолировать от радиатора с помощью теплопроводящих прокладок и изоляционных шайб.
Катушку вставьте в отверстие и затяните с обратной стороны пластиковой гайкой.
Первичную обмотку следует мотать в том же направлении, что и вторичную. То есть, если катушку L2 наматывали по часовой стрелке, значит катушку L1 тоже надо мотать по часовой стрелке. Частота катушки L1 должна совпадать с частотой катушки L2. Чтобы добиться резонанса, катушку L1 надо немного настроить. Делаем так, на каркасе диаметром 80 мм наматываем 5 витков оголенного медного провода диаметром 2,2 мм. К нижнему выводу катушки L1 припаиваем гибкий провод, к верхнему выводу прикручиваем гибкий провод, так чтобы его можно было перемещать.
Включаем питание, подносим неоновую лампу к катушке. Если она не светится, значит надо поменять местами выводы катушки L1. Далее опытным путем подбираем положение катушки L1 по вертикали и количество витков. Перемещаем провод прикрученный к верхнему выводу катушки вниз, добиваемся максимального расстояния на котором будет зажигаться неоновая лампа, это будет оптимальный радиус действия катушки Тесла. В итоге у вас должно получиться, как у меня 2,5 витка. После экспериментов изготавливаем катушку L1 из провода в полихлорвиниловой изоляции и припаиваем на место.
В автомобильной лампе появляется небольшая плазма исходящая от нити накаливания к стеклянной колбе лампы.
Чтобы значительно увеличить мощность катушки Тесла рекомендую изготовить торроид из медной трубки диаметром 8 мм. Диаметр кольца 130 мм. В качестве торроида можно использовать аллюминиевую фольгу скомканную в шарик, металлическую баночку, радиатор от компьютера и другие не нужные, объемные предметы.
После установки торроида мощность катушки значительно увеличилась. Из медной проволоки находящейся рядом с торроидом, появляется стример длиною 15 мм.
Теперь катушка Тесла может зажигать большие люминесцентные лампы на 220 вольт.
А это плазма возникающая в автомобильной лампочке при нахождении рядом с торроидом.
Делать торроид или нет, решать вам. Я всего лишь показал и рассказал вам о том, как я сделал катушку Тесла или качер Бровина на одном транзисторе, своими руками и о том, что у меня получилось. Моя катушка производит ток высокого напряжения высокой частоты, согласно законам физики. Спасибо Николе Тесла и Владимиру Ильичу Бровину за огромный вклад в науку!
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает катушка Тесла!
Читайте также: