Katı Hal Tesla Bobinleri ve Nasıl Çalışırlar: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Yüksek voltajlı elektrik TEHLİKELİ olabilir, Tesla bobinleri veya başka herhangi bir yüksek voltajlı cihazla çalışırken her zaman uygun güvenlik önlemlerini alın, bu nedenle güvenli oynayın veya oynamayın.

Tesla bobinleri, Sırbistan kökenli Amerikalı bilim adamı Nicola Tesla tarafından icat edilen, kendi kendine rezonans eden osilatör prensibine göre çalışan bir transformatördür. Esas olarak ultra yüksek voltaj, ancak düşük akım, yüksek frekanslı AC güç üretmek için kullanılır. Tesla bobini, birleştirilmiş iki grup rezonans devresinden, bazen birleştirilmiş üç gruptan oluşur. Nicola Tesla, çeşitli bobinlerin çok sayıda konfigürasyonunu denedi. Tesla, bu bobinleri elektrik aydınlatması, X ışını, elektroterapi ve radyo enerjisi iletimi, radyo sinyallerini iletme ve alma gibi deneyleri gerçekleştirmek için kullandı.

Tesla bobinlerinde icatlarından bu yana gerçekten çok fazla ilerleme olmadı. Katı hal bileşenleri dışında Tesla bobinleri 100 yılı aşkın süredir pek değişmedi. Çoğunlukla eğitime ve bilimin oyuncaklarına havale edilen hemen hemen herkes çevrimiçi bir kit satın alabilir ve bir Tesla bobini yapabilir.

Bu Eğitilebilir Kitap, kendinize ait bir katı hal Tesla bobini, nasıl çalıştıkları ve yol boyunca herhangi bir sorunu gidermek için sorun giderme ipuçları ve püf noktaları oluşturmaya yöneliktir.

Gereçler

12 volt güç kaynağı kullandığım SMP kaynağı 12 volt 4 amper idi.

Sekonder bobini monte etmek için Torus Glue.

Transistörü ısı emiciye monte etmek için Termal Silikon Gres.

Lehim

Kiti monte etmek için araçlar, havya ve yan kesiciler.

multimetre

Osiloskop

Adım 1: Elektromıknatıs

Tesla bobinlerini ve transformatörlerini anlamak için elektromıknatısları anlamanız gerekir. Bir iletkene akım (Kırmızı Ok) uygulandığında, iletken çevresinde bir manyetik alan oluşturur. (Mavi Oklar) Manyetik alanların akışının yönünü tahmin etmek için sağ el kuralını kullanın. Başparmağınız akım yönünü gösterecek şekilde elinizi iletkenin üzerine koyun ve parmaklarınız manyetik alanların akış yönünü gösterecektir.

İletkeni çelik veya demir gibi bir demirli metalin etrafına sardığınızda, sarmal iletkenin manyetik alanları birleşir ve hizalanır, buna elektromıknatıs denir. Bobinin merkezinden hareket eden manyetik alan, elektromıknatısın bir ucunu bobinin dışından geçirir ve karşı ucunda bobinin merkezine geri döner.

Mıknatısların bir kuzey ve bir güney kutbu vardır, bir bobinde hangi ucun Kuzey veya Güney kutbu olduğunu tahmin etmek için yine sağ el kuralını kullanırsınız. Sadece bu sefer sağ eliniz bobinin üzerindeyken parmaklarınızı bobinli iletkendeki akımın yönüne doğrultun. (Kırmızı Oklar) Sağ başparmağınız bobin boyunca boğazı işaret ederken, mıknatısın kuzey ucunu göstermelidir.

Adım 2: Transformatörler Nasıl Çalışır?

Birincil bobindeki dalgalı bir akımın ikincil bobin wirelessley'de nasıl akım oluşturduğuna Lenz yasası denir.

Wikipedia

Bir transformatördeki tüm bobinler aynı yönde sarılmalıdır.

Bir bobin, bir manyetik değişime direnecektir; Böylece birincil bobine AC veya darbeli bir akım uygulandığında, birincil bobinde dalgalı bir manyetik alan oluşturur.

Dalgalanan manyetik alan ikincil bobine ulaştığında, ikincil bobinde karşıt bir manyetik alan ve karşıt bir akım oluşturur.

İkincil çıkışını tahmin etmek için birincil bobin ve ikincil üzerinde sağ el kuralını kullanabilirsiniz.

Birincil bobindeki dönüş sayısına ve ikincil bobindeki dönüş sayısına bağlı olarak, voltaj daha yüksek veya daha düşük bir voltaja değişir.

Sekonder bobinde pozitif ve negatifi takip etmekte zorlanıyorsanız; ikincil bobini bir güç kaynağı veya gücün çıktığı bir pil olarak düşünün ve birincil bobini gücün tüketildiği bir yük olarak düşünün.

Tesla bobinleri hava çekirdekli transformatörlerdir, manyetik alanlar ve akım, demir veya ferrit çekirdekli transformatörlerle aynı şekilde çalışır.

Adım 3: Sargılar

Şematikte çizilmese de; Tesla bobininin daha uzun olan ikincil bobini daha kısa olan birincil bobinin içindedir, bu düzene kendi kendine rezonanslı osilatör denir.

Sargınızı doğru yapın; hem birincil hem de ikincil sargılar aynı yönde sarılmalıdır. Her iki bobin de aynı yönde sarıldığı sürece, bobinleri sağ büküm veya sol büküm ile sarmanız farketmez.

Sekonderi sararken sargılarınızın üst üste gelmemesine dikkat edin veya örtüşmeler sekonderde kısa devre yapabilir.

Bobinlerin çapraz sarılması, transistörün tabanına veya mosfet kapısına bağlı sekonderden gelen geri beslemenin yanlış polariteye sahip olmasına neden olabilir ve bu da devrenin salınmasını engelleyebilir.

Birincil bobinlerin pozitif ve negatif uçları, sargılardaki bükümden etkilenir. Birincil bobinde sağ el kuralını kullanın. Birincil bobinin kuzey kutbunun ikincil bobinin üst kısmına doğru baktığından emin olun.

Birincil bobinin çapraz kablolanması, transistörün tabanına veya mosfet kapısına bağlı ikincilden gelen geri beslemenin yanlış polarite olmasına neden olabilir ve bu, devrenin salınmasını engelleyebilir.

Bobinler aynı yönde sarıldığı sürece; Osilasyon hatası birincil bobini çapraz kablolamayı yapmak çoğu zaman kolay bir çözümdür, sadece birincil bobinin uçlarını ters çevirin.

Adım 4: Katı Hal Tesla Bobini Nasıl Çalışır?

Temel katı hal Tesla Bobini en az beş parçaya sahip olabilir.

Bir güç kaynağı; bu şemada bir pil.

Bir direnç; transistöre bağlı olarak 1/4 watt 10 kΩ ve üstü.

Soğutuculu bir NPN transistörü, bu devrelerdeki transistör ısınma eğilimindedir.

İkincil bobinle aynı yönde sarılmış 2 veya daha fazla dönüşten oluşan bir birincil bobin.

Birincil ile aynı yönde sarılmış 1.000 dönüş veya daha fazla 41 AWG'ye kadar ikincil bir bobin.

Adım 1. Temel bir katı hal Tesla bobinine güç ilk uygulandığında devredeki transistör açıktır veya kapalıdır. Güç, rezistörden geçerek transistör tabanına gider ve transistörü kapatarak akımın birincil bobinden akmasına izin verir. Akım değişikliği anlık değildir, akımın sıfır akımdan maksimum akıma geçmesi kısa sürer, buna yükselme zamanı denir.

Adım 2. Aynı zamanda bobindeki manyetik alan sıfırdan bir miktar alan kuvvetine gider. Birincil bobinde manyetik alan artarken, ikincil bobin, ikincil bobinde karşıt bir manyetik alan ve karşıt bir akım oluşturarak değişim satın alımına direnir.

Adım 3. İkincil bobin, transistörün tabanına bağlanır, böylece ikincil bobindeki akım (Geri Bildirim), akımı transistör tabanından uzağa çeker. Bu, birincil bobine giden akımı kapatan transistörü açacaktır. Yükselme süresi gibi, mevcut değişiklik anlık değildir. Akımın ve manyetik alanın maksimumdan sıfıra gitmesi kısa bir zaman alır, buna düşme zamanı denir.

Ardından Adım 1'e dönün.

Bu tip devre, kendi kendini düzenleyen salınımlı devre veya rezonans osilatör olarak adlandırılır. Bu tip osilatörün frekansı, devrenin ve transistörün veya mosfetin gecikme süreleri ile sınırlıdır. (Yükseliş Zamanı Düşüş Zamanı ve Yayla Zamanı)

Adım 5: Verimlilik

Bu devre çok verimli değildir, bir kare dalga üretir, birincil bobin yalnızca sıfır alan gücünden tam alan gücüne ve tekrar sıfır alan gücüne geçiş sırasında manyetik alanlar sırasında ikincil bobinde bir akım üretir, buna yükselme süresi denir. düşme zamanı. Yükselme zamanı ile düşme zamanı arasında, transistörün kapalı veya açık ve transistörün açık veya kapalı olduğu bir plato vardır. Transistör kapalıyken plato akımı kullanmaz, ancak transistör platodayken transistörü ısıtarak akımı kullanır ve boşa harcar.

Alabileceğiniz en hızlı anahtarlama transistörünü kullanabilirsiniz. Daha yüksek frekanslarda manyetik alan, platodan daha fazla geçiş yapabilir ve Tesla bobinini daha verimli hale getirir. Ancak bu, transistörün ısınmasını durdurmaz.

Transistör tabanına 3 voltluk bir LED ekleyerek yükselme ve düşme sürelerini uzatarak transistörlerin kare dalgadan ziyade üçgen dalga hareketini yapmasını sağlar.

Transistörün aşırı ısınmasını önlemek için yapabileceğiniz iki şey daha var. Fazla ısıyı dağıtmak için bir ısı emici kullanabilirsiniz. Transistörün fazla çalışmaması için yüksek voltajlı bir transistör kullanabilirsiniz.

Adım 6: Mini Tesla Bobini

Bu 12 voltluk Mini Tesla Bobini çevrimiçi bir satıcıdan aldım.

Kit İçeriği:

1 x PVC Kurulu

1 x Monolitik kapasitör 1nF

1 x 10 kΩ direnç

1 x 1 kΩ direnç

1 x 12V Güç Soketi

1 x Isı emici

1 x Transistör BD243C

1 x İkincil bobin 333 dönüş

1 x Sabitleme vidası

2 x Led

1 x Neon Lamba

Kit şunları içermez:

12 volt güç kaynağı kullandığım SMP kaynağı 12 volt 4 amper idi.

Torus

İkincil bobini monte etmek için yapıştırıcı.

Transistörü ısı emiciye monte etmek için Termal Silikon Gres.

Lehim

7. Adım: Test Etme

Mini Tesla Bobini monte ettikten sonra bir neon lamba, bir CFL (kompakt floresan ışık) ve bir floresan tüp üzerinde test ettim. Gemi küçüktü ve 1/4 inç içine koyduğum sürece, denediğim her şeyi aydınlatıyor.

Transistör çok ısınır, bu nedenle soğutucuya dokunmayın. 12 voltluk bir Tesla bobini, transistörlerin maksimum parametrelerine yaklaşmadığınız sürece 65 watt'lık bir transistörü çok sıcak yapmamalıdır.

8. Adım: Güç Kullanımı

BD243C transistörü bir NPN, 65 watt 100 volt 6 amp 3MHz transistördür, 12 voltta 65 watt'ı geçmemek için 5,4 amperden fazla çekmemelidir.

Başlangıçta akımı kontrol ettiğimde 1 amperdi, bir dakika çalıştıktan sonra akım 0.75 ampere düştü. Çalışan gücü 9 ila 12 watt yapan 12 voltta, transistörün derecelendirildiği 65 watt'ın çok altında.

Transistörlerin yükselme ve düşme sürelerini kontrol ettiğimde, neredeyse her zaman hareket halinde olan ve onu çok verimli bir devre yapan bir üçgen dalga alıyorum.

Adım 9: Üstten Yükleme

En yüksek yükler, size daha fazla güç çıkışı vererek sadece havaya karışmak yerine yükün birikmesine izin verir.

Bir üst yük olmadan yükler telin sivri uçlarında toplanır ve havaya karışır.

En iyi üst yükler bir Torus veya küre gibi yuvarlaktır, böylece yükü havaya uçuran hiçbir nokta olmaz.

En yükseğimi bir fareden kurtardığım bir toptan yaptım ve alüminyum folyo ile kapladım, mükemmel pürüzsüz değildi ama iyi çalıştı. Şimdi bir CFL'yi bir inç öteye kadar yakabilirim.