Блок живлення трансформатора Тесла з мікроконтролерним керуванням. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Зовнішній вигляд пропонованого блоку разом з трансформатором, що харчується від нього. Тесла показано на рис. 1.

Рис. 1

Блок зібраний у корпусі від стандартного комп'ютерного. БП. До його виходу підключена первинна обмотка трансформатора, що складається з п'яти витків ізольованого монтажного дроту перерізом 2,5...4 мм2, намотаних на відрізку пластикової сантехнічної труби зовнішнім діаметром 110 мм. Каркас вторинної обмотки – пластикова пляшка з-під кефіру об'ємом 0,8 л. Емальований провід діаметром 0,2 мм намотаний на неї в один ряд виток до витка до заповнення (загалом близько 1000 витків). Нижній кінець цієї обмотки заземлено - підключено до третього контакту (РЕ) мережевої "єврорезетки". Верхній кінець має мідний штир, навколо якого і спостерігаються різні високовольтні ефекти. Вторинна обмотка захищена від механічних пошкоджень та міжвиткових пробоїв кількома шарами епоксидної смоли. Між первинною та вторинною обмотками обов'язковий повітряний проміжок шириною, достатньою для виключення пробоїв між обмотками та коронних розрядів.

Індуктивність вторинної обмотки та її власна ємність утворюють коливальний контур, за рахунок резонансу в якому відбувається багаторазове підвищення напруги в порівнянні зі значенням, розрахованим, виходячи лише з відношення числа витків обмоток, аналіз показує, що основний фактор, що визначає резонансну частоту вторинної обмотки - її розміри.

Виміряти цю частоту досить легко. Для цього достатньо, як показано на рис. 2, подати на первинну обмотку виготовленого трансформатора напругу від генератора, що перебудовується, сигналів G1.

Рис. 2

Резистор R1 обмежує струм, його потужність повинна бути не меншою за потужність генератора. Поблизу трансформатора встановлюють осцилограф з підключеною до його входу антеною WA1 - відрізком будь-якого дроту довжиною 100...200 мм. Перебудовуючи генератор знімають залежність розмаху сигналу на екрані осцилографа від частоти. Для описаного вище трансформатора вона вийшла такою, як на рис. 3.

Рис. 3

Резонансна частота відповідає головному максимуму кривої й у разі дорівнює 600 кГц. Наявні в Інтернеті програми розрахунку трансформатора Тесла дали свої результати: 632 кГц. За відсутності осцилографа його можна замінити простим індикатором електромагнітного поля, зібравши за схемою, зображеною на рис. 4.

Рис. 4

Антена WA1 являє собою два припаяні до висновків діода VD1 і направлені в різні сторони відрізка дроту довжиною близько 100 мм кожен. Резонанс визначають за максимальною яскравістю світіння світлодіоду HL1. Схема блоку живлення трансформатора. Тесла зображено на рис. 5.

Рис. 5 (натисніть , щоб збільшити)

Т3 – власне цей трансформатор. На елементах DD1.1, DD1.2 зібрано генератор імпульсів, що випливають із частотою, близькою до резонансної частоти його вторинної обмотки. Посилені мікросхемою DA3 (драйвером польового транзистора) і потужним польовим транзистором VT1, що працює в ключовому режимі, ці імпульси надходять на обмотку I трансформатора. Змінним резистором R1 регулюють частоту імпульсів, домагаючись найбільш яскравого світіння газорозрядної (наприклад, "енергозберігаючої") лампи, розташованої поблизу трансформатора.

Мікроконтролер формує на своєму виході Р85 імпульси, які надходять на вхід EN драйвера DA3, дозволяють і забороняють роботу драйвера. Ці імпульси модулюють імпульсну послідовність, що надходить на обмотку I трансформатора Т3, а отже, і висока напруга на його обмотці II.

Передбачено п'ять режимів роботи мікроконтролера, що перемикаються по кільцю натисканням кнопки SB1. Кожен перехід підтверджується блиманням світлодіода HL1, число його спалахів дорівнює номеру включеного режиму. У першому режимі генеруються імпульси тривалістю 1 мс із паузами між ними 8 мс. У другому тривалість пауз збільшена до 10 мс, у третьому – до 12 мс, у четвертому – до 14 мс та у п'ятому – до 20 мс.

Зміна режимів впливає характер звуків, що видаються електричними розрядами, і навіть їх кількість і довжину. Чим триваліша пауза, тим більше встигає деіонізуватися повітря в області розряду до початку наступної пачки імпульсів високої напруги. змінивши програму, можна промодулювати імпульсну послідовність складнішими сигналами.

Трансформатор Т1 з випрямлячем за схемою подвоєння напруги на діодах VD1, VD2 живить напругою 40...60 каскад на польовому транзисторі VT1 є ще один трансформатор живлення - Т2. Від нього через випрямний міст VD3 і інтегральний стабілізатор DA1 напругою 12 живиться драйвер DA3. Вихідна напруга стабілізатора DА2 (5 В) призначена для мікроконтролера DD2 та мікросхеми DD1.

Креслення друкованої плати блоку показано на рис. 6.

Рис. 6

Транзистор VT1 має ребристе тепловідведення. Значна частина поверхні плати вільна від деталей та друкованих провідників. Тут зміцнюють трансформатори Т1 та Т2. Як SA1 використано вимикач, що вже є в комп'ютерному блоці живлення, в корпус якого поміщена плата. Її довжина (145 мм), вказана малюнку, може бути змінена залежно від розмірів використаного корпусу. Якщо в ньому є вентилятор, його можна включити, подавши напругу 12 з виходу стабілізатора DA1. Це допоможе знизити температуру транзистора VT1, проте стабілізатор у цьому випадку теж потрібно забезпечити тепловідведення.

Мікросхему 74НС14 можна замінити вітчизняною КР1564ТЛ2 або іншою логічною мікросхемою, що містить тригери Шмітта, інвертори, елементи І-НЕ, АБО-НЕ. При необхідності на вільними елементах, що залишилися, можна зібрати генератор імпульсів, що замінює мікроконтролер. Однак буде втрачено можливість оперативно змінювати режими роботи та створювати, змінюючи програму мікроконтролера, нові візуальні та звукові ефекти.

Заміну транзистору IRFP460 слід підбирати з допустимою напругою сток-виток не менше 200 В і максимальним струмом стоку не менше 10 А. Трансформатор Т1 повинен мати вторинну обмотку з напругою 20...30 В при струмі навантаження 3 А. Якщо знайдеться більший трансформатор напругою вторинної обмотки від подвоєння напруги в підключеному до неї випрямлячі (діоди VD1, VD2, конденсатори С1, С2) можна відмовитися і застосувати звичайний мостовий випрямляч.

Після виготовлення блоку та установки в нього запрограмованого мікроконтролера, конфігурація якого повинна відповідати показаній у таблиці (саме такий її встановлюють на заводі-виробнику), рекомендується не підключаючи до блоку трансформатора. Т3, подати напругу 220, 50 Гц тільки на обмотку I трансформатора Т2. Світлодіод HL1 має блимати двічі, підтверджуючи працездатність мікроконтролера.

Тепер потрібно перевірити напругу на виходах інтегральних стабілізаторів DA1, DA2 та наявність імпульсів на входах та виході драйвера DA3. На екрані осцилографа, підключеного до його входу IN (висновок 2), повинні спостерігатися прямокутні імпульси амплітудою близько 5, частота проходження яких регулюється змінним резистором R1 в межах як мінімум 300 ... 900 кГц. Якщо це не так, необхідно перевірити генератор на елементах DD1.1, DD1.2.

Параметри імпульсів, що надходять на вхід EN (висновок 3) драйвера від мікроконтролера, повинні відповідати зазначеним при описі режимів блоку.

На виході драйвера (висновках 6 і 7) і затворі польового транзистора VT1 повинні спостерігатися пачки високочастотних імпульсів з відповідними вибраному режиму паузами.

Переконавшись, що все гаразд, можна підключити до блоку трансформатор Т3 і подати мережеву напругу на первинну обмотку трансформатора Т1.

Помістивши поряд з обмоткою II трансформатора Т3 енергозберігаючу лампу і обертаючи двигун змінного резистора R1, потрібно досягти максимально яскравого свічення лампи. Навколо штиря, з'єднаного з верхнім виведенням обмотки, повинні утворитися розряди (стримери), подібні до показаних на рис. 7.

Світіння газорозрядних ламп, що нікуди не підключені, а просто утримуються в руці - найбільш простий ефект, що виникає при роботі з трансформатором Тесла. Це результат на газ всередині лампи високочастотного електромагнітного поля, що оточує трансформатор. З конструкцією, що розглядається, ефект спостерігається на відстані до 20 см від трансформатора і справляє велике враження на глядачів, не знайомих з його сутністю. Розряди можна спостерігати і всередині ламп, заповнених газом під порівняно високим тиском (рис. 8), зокрема звичайних ламп розжарювання (рис. 9). але цього їх треба підключати одним висновком до виходу трансформатора.

Довжина званих стрімерами ниткоподібних високочастотних розрядів у повітрі, що виникають під час роботи аналізованого трансформатора досягає 20...30 мм. Вважається, що вона чисельно дорівнює вираженій в кіловольтах амплітуді трансформатора високочастотної напруги, що розвивається на вторинній обмотці. цікаво спостерігати зміну забарвлення стримерів при нанесенні на вістря штиря, яким закінчується обмотка різних хімічних речовин, наприклад, кухонної солі.

Розряди при роботі розглянутого пристрою виникають і гаснуть з частотою модуляції імпульсної послідовності, що подається на трансформатор. В результаті чутно характерний звук, основна частота якого дорівнює частоті модуляції. Оскільки в кожній паузі стримери гаснуть, а виникаючі після неї часто йдуть іншими шляхами, видиме число стримерів збільшується.

Якщо встановити вістря високовольтного штиря легку дротяну вертушку із загнутими в горизонтальній площині в різні боки кінцями, на цих кінцях виникнуть розряди. Іони, що утворюються в результаті, відштовхуючись від кінців вертушки, приведуть її в рух. Звичайно, щоб ця модель іонного двигуна запрацювала, вертушка має бути дуже легкою та добре збалансованою.

Позитивна властивість описаного джерела, що забезпечує безпеку роботи з ним - відсутність усередині високої постійної напруги. Виникають при роботі трансформатора. Тесла високочастотні практично безпечні для експериментаторів, тому що при розряді, що досяг тіла людини, його струм, оскільки він високочастотний, протікає тільки по шкірі, не досягаючи життєво важливих органів. Це відоме у радіотехніці явище називається скін-ефектом і проявляється при протіканні струму високої частоти за будь-якими провідниками. Звичайно, і такий струм може спричинити опіки, але це трапляється лише при розрядах у багато разів більшої потужності. Наявність в описаному пристрої мікроконтролера дає чималий простір експериментів.

Змінивши його програму, можна, наприклад, не вносячи жодних змін у схему, відтворювати нескладні ритми та мелодії, а замінивши мікроконтролер більш продуктивним, підключити до нього MIDI-клавіатуру або керувати пристроєм за допомогою комп'ютера.

Бо трансформатор. Тесла - джерело потужного електромагнітного поля, що не рекомендується включати його поблизу дорогого електронного обладнання або від носіїв важливої ​​інформації.

Автор: Єлюсєєв Д.

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву В'язка рідина з електронів, що тече в графені 06.03.2023 Вчені вперше безпосередньо виміряли "рідкий потік" електронів у графені з нанометровою роздільною здатністю. Фізики з Університету Вісконсіна в Мадісоні спостерігали, як потік електронів перетворюється на аналог в'язкої рідини при зіткненні з перешкодами всередині провідника. Графен - двомірний матеріал з вуглецю товщиною в атом, розташований у вигляді сот. Він є чистим електричним провідником, у якому електрони практично не відчувають опору. Для експерименту дослідники додали до графену перешкоди, розташовані на контрольованих відстанях, а потім подали через нього електричний струм. "У дослідженні ми показуємо, як заряд тече навколо домішки, і насправді бачимо, як ця домішка блокує струм і викликає опір, чого раніше не робили, щоб розрізняти газоподібний та рідкий потоки електронів", - каже Зак Кребс, аспірант фізичного факультету Вісконсіна Університету Вісконсіна в Медісоні та співавтор дослідження Дослідження показало, що при температурах, близьких до абсолютного нуля, електрони в графені поводяться як газ: вони рухаються в усіх напрямках і частіше стикаються з перешкодами, ніж взаємодіють один з одним. У цій ситуації опір вищий і потік електронів щодо неефективний, зазначають автори роботи. Навпаки, при більш високих температурах (близько 77 або -196 ° С) електрони починають взаємодіяти один з одним, в результаті вони починають рухатися подібно в'язкої (ньютонівської) рідини. Цей процес нагадує річку, що обтікає скелю. При цьому опір у графені нижче, а потік електронів ефективніший. Фізики встановили, що незалежно від відстані між перешкодами падіння напруги було набагато нижче за температури 77К, ніж при 4K.

Інші цікаві новини:

▪ Блакитна кров мечохвоста

▪ Крах банку

▪ Перший 200-вольтовий DirectFET транзистор від IR

▪ Вітри на Юпітері втричі швидше за торнадо на Землі

▪ Бездротовий шлюз CC3200+CC2650 підключає BLE-датчики до Інтернету

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Шпигунські штучки. Добірка статей

▪ стаття Зброя самооборони: класифікація, порядок застосування. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Що таке тертя? Детальна відповідь

▪ стаття Гватемальський індиго. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Чи бояться комарі ультразвуку? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Два передавачі на 144 МГц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024