Полумостовая транзисторная катушка Тесла

Приветствую, радиолюбители-самоделкины, также все неравнодушные к высоковольтным разрядам!

Знакомство с радиоэлектроникой также способности пайки открывают перед человеком массу новейших способностей. К примеру, если обыденные люди могут видеть прекрасные высоковольтные разряды молний только в небе, и то, во время грозы, то радиолюбитель же может сделать свою свою «молнию» прямо у себя дома, на столе. Таковой «молнией» является катушка Тесла — пользующееся популярностью устройство, которым интересуется огромное количество радиолюбителей по всему миру — и это не с ординарна, ведь устройство имеет относительно не сложную систему (хоть и просит тщательной опции), но зато дозволяет создавать по-истине калоритные разряда, которые не оставят никого флегмантичным. Существует несколько разновидностей катушек Тесла, кратко, они все делятся на два типа — ламповые и транзисторные. 1-ые — самые аутентичные, конкретно они были сделаны в те времена, когда полупроводников ещё не было. Транзисторные же были сделаны позднее, с возникновением массивных полупроводников, их также можно поделить на несколько типов: самыми распространёнными, нередко собираемыми являются однотактные (первичную обмотку коммутирует один транзистор), полумостовые (два транзистора), мостовые (четыре транзистора). Однотактные более ординарны исходя из убеждений схемотехники, но владеют не самым наилучшим КПД — один единственный транзистор очень греется и не дозволяет получить максимум длины разрядов. Мостовые схемы — более продвинутые, в их первичная обмотка выходит самый максимум питания, да и их настройка дело не из лёгких — без осциллографа верно настроить такую катушку практически нереально, а при неверной настройке массивные транзисторы будут один за иным сгорать. Полумостовые схемы можно именовать самыми пользующимися популярностью из всех перечисленных выше, потому что они владеют самыми хорошими параметрами: не очень непростая настройка, по сопоставлению с мостовыми, надёжность, также хороший КПД. В данной нам статье речь пойдёт о разработке традиционной полумостовой катушки Тесла, для сборки которой не будет нужно каких-то недоступных компонент, создатель утверждает, что собрал её практически «из того, что было». Схема представлена ниже.

Разглядим наиболее тщательно любой элемент схемы. В самой левой части виден вход питающего напряжения 220В — оно подаётся на понижающий до 12В трансформатор, опосля что 12 переменных вольт выпрямляются диодным мостом и сглаживаются фильтрующими конденсаторами. Тут не непременно употреблять конкретно трансформаторное питание — подойдёт хоть какой импульсный блок питания на напряжение 12-15В, от этого напряжения будет запитываться только логическая часть катушки Тесла. Источник должен выдавать ток как минимум 1-2А. На схеме также можно узреть ШИМ-контроллер, микросхему TL494 — очень пользующаяся популярностью микросхема, которая нередко употребляется в импульсных блоках питания, к примеру, компьютерных. Без заморочек отыскать её можно и в магазинах радиодеталей по маленькой стоимости. Задачка данной микросхемы — генерировать прямоугольные импульсы, которые, опосля некой обработки, будут подаваться на затворы силовых транзисторов, управляющих первичной обмоткой. Номиналы в обвязке данной нам микросхемы уже подобраны так, чтоб частота импульсов регулировалась потенциометром R5 в подходящем спектре — в предстоящем, опосля сборки схемы, частоту необходимо будет подбирать, вращая потенциометр, до заслуги резонанса. При сборке схемы не стоит сберегать на фильтрующих конденсаторах — по питанию электролит должен быть как минимум 1000 мкФ, лучше — больше, также конкретно около выводов питания самой микросхемы не излишним будет поставить доп блокировочный конденсатор на 100 нФ, для стабильности работы схемы.

Готовые прямоугольные импульсы снимаются с 9 и 10 выводов микросхемы. Но впрямую подавать их на затворы транзисторов недозволено — нужен каскад, который будет буферизировать сигнал, «разгружая» выводы микросхемы, также обеспечивать гальваническую развязку меж силовой и логической частями. Конкретно для этого на схеме находится мост из биполярных транзисторов, два NPN (КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта)972), и два PNP (КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта)973), перегрузкой моста выступает первичная обмотка GDT-трансформатора — но обо всём по порядку. Совершенно для данной нам части схемы подступают транзисторы Дарлингтона, они имеют мощность с припасом, также сверх-высокий коэффициент усиления, но при особенной необходимости их можно поменять и на маломощные, к примеру NPN — BC547 и PNP — BC557, схема будет работать. Четыре диодика служат для защиты транзисторов от импульсов самоиндукции, возникающих в обмотке GDT-трансформатора. Можно употреблять любые диоды, к примеру, 1N4148 либо 1N4007.

GDT — трансформатор служит для передачи переменного сигнала от логической части схемы к силовой. Он имеет три обмотки — одну первичную и две вторичных, 1-ая подключается к мосту в логической части, а вторичные обмотки в силовых транзисторам в согласовании со схемой. При всем этом необходимо соблюдать направление, другими словами фазность обмоток — точками на схеме показаны начала каждой из обмоток. Это нужно для того, чтоб в момент открытия 1-го транзистора 2-ой запирался, и напротив, если перепутать начала и концы, то два транзистора будут сразу раскрываться и сразу запираться, что сходу же приведёт их выгоранию. Намотать трансформатор можно на любом ферритовом колечке поперечником 1,5-2см, подходят с магнитной проницаемостью около 2000. Для намотки можно употреблять провод 0,4 мм, или провод из витой пары, как сделал создатель. Количество витков быть может равно 16-25 (для каждой обмотки идиентично), подбирается экспериментально. Ниже представлена осциллограмма сигнала на затворах, видно, что два сигнала обратны по фазе.

Схема собирается на 2-ух платах — силовая на одной, логическая на иной. Платы представлены в конце статьи, открыть их можно при помощи программки Sprint Layout, выполнить платы дозволит способ ЛУТ, инфы о котором предостаточно в вебе.

Силовая часть питается от высочайшего напряжения (от 50 до 200В), получить которое можно при помощи пригодного трансформатора, или путём включения вторичных обмоток нескольких трансформаторов поочередно, в этом случае их напряжения будут складываться. Чем больше будет напряжение — тем посильнее будут высоковольтные разряды, да и посильнее будет перегрузка на транзисторы. Диодик D3 на схеме служит сразу для выпрямления переменного напряжения, также для ограничения питающего напряжения, ведь он обрезает одну из полуволн, оставляя только половину мощности. Для роста мощности его можно поменять на настоящий двухполупериодный выпрямитель. Конденсаторы в силовой части должны быть рассчитаны на напряжение как минимум 400В, транзисторы — лучший вариант — IRFP460, но подходят также любые, рассчитанные на не наименьший ток и напряжение.

Первичная обмотка содержит 5-8 витков толстого медного провода, размещенного вокруг вторичной — а она, в свою очередь, состоит из огромного количества витков узкого медного провода. «Нижний» конец вторичной обмотки должен подключаться к заземлению, но его его нет — можно подключать к делителю из конденсаторов С3 и С4, как показано на схеме, номинал ёмкостей этих конденсаторов может изменяться в широких границах. С «высочайшего» конца вторичной обмотки снимаются высоковольтные разряды — там можно установить тор, или железную сферу, также установить острый терминал, с которого будет «вылетать» коронный разряд.

Корпус для катушки предпочтителен диэлектрический — он не будет биться током. Создатель сделал корпус своими руками из фанеры, а потом покрасил его морилкой в прекрасных красный цвет. Таковым образом, катушка будет веселить не только лишь прекрасными разрядами, да и наружным видом.

Все «внутренности», другими словами схема катушки укладывается вовнутрь корпуса, снаружи к ней подводится питающее напряжение. Силовые транзисторы необходимо установить на радиатор — так они не будут перенагреваться. Все элементы должны быть накрепко закреплены, ведь случайное замыкание в силовой части безизбежно приведёт к фейерверку. Успешной сборки!

platy.rar

[17.31 Kb] (скачек: 2)

Источник (Source)