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無線電子工学および電気工学の百科事典 マイクロコントローラー制御を備えたテスラトランス電源。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
提案されたユニットとそれによって駆動される変圧器の外観。 テスラは図に示されています。 1.
ユニットは標準的なコンピュータ ケースに組み立てられます。 血圧。 変圧器の一次巻線は出力に接続されており、外径 2,5 mm のプラスチック配管パイプに巻かれた断面積 4 ～ 2 mm110 の絶縁取り付け線を 0,8 回巻いたもので構成されています。 二次巻き枠は 0,2 リットルのプラスチック製ケフィアボトルです。 直径1000mmのエナメル線をXNUMX列に交互に巻いていき、充填します（合計約XNUMX回）。 この巻線の下端は接地されており、ネットワーク「ユーロソケット」のXNUMX番目の接点（PE）に接続されています。 上端には銅ピンがあり、その周囲にさまざまな高電圧の影響が観察されます。 二次巻線は、複数のエポキシ樹脂層によって機械的損傷やターン間の故障から保護されています。 一次巻線と二次巻線の間には、巻線間の破壊とコロナ放電を防ぐのに十分な幅の空隙がなければなりません。 二次巻線のインダクタンスと二次巻線自身のキャパシタンスが共振により発振回路を形成し、巻線の巻き数の比のみに基づいて計算された値に比べて電圧が何倍にも増加します。解析の結果、二次巻線の共振周波数を決定する主な要因はそのサイズです。 この周波数の測定は非常に簡単です。 図に示すように、これだけで十分です。 図２に示すように、作製したトランスの一次巻線に同調信号発生器Ｇ１から電圧を印加する。
抵抗 R1 は電流を制限します。その電力は発電機の電力以上でなければなりません。 オシロスコープは変圧器の近くに設置され、WA1 アンテナが入力に接続されています。これは長さ 100 ～ 200 mm のワイヤです。 ジェネレーターを再構築することにより、オシロスコープ画面上の信号スイングの周波数依存性を排除します。 上で説明した変圧器の場合、図のようになります。 3.
共振周波数は曲線の主な最大値に対応し、この場合は 600 kHz に等しくなります。 インターネットで入手できるテスラ変圧器計算プログラムでも同様の結果が得られました: 632 kHz。 オシロスコープをお持ちでない場合は、図に示す回路に従って組み立てられた単純な電磁界インジケーターで置き換えることができます。 4.
WA1 アンテナは、それぞれ長さ約 1 mm の 100 本のワイヤで構成され、VD1 ダイオードの端子にはんだ付けされ、異なる方向に向けられています。 共振はHL5 LEDの最大輝度によって決まります。 トランス電源供給図。 テスラは図に示されています。 XNUMX.
T3は実際にはこのトランスです。 要素 DD1.1、DD1.2 は、二次巻線の共振周波数に近い周波数で伝わるパルスの発生器を組み立てるために使用されます。 DA3マイクロ回路（電界効果トランジスタドライバ）とキーモードで動作する強力な電界効果トランジスタVT1によって増幅されたこれらのパルスは、変圧器の巻線Iに供給されます。 可変抵抗器 R1 はパルスの周波数を調整し、変圧器の近くに配置されたガス放電 (たとえば「省エネ」) ランプの最も明るい輝きを実現します。 マイクロコントローラーは出力 P85 でパルスを生成し、このパルスを DA3 ドライバーの EN 入力で受信すると、ドライバーの動作を有効または無効にします。 これらのパルスは、変圧器 T3 の巻線 I に供給されるパルス シーケンスを変調し、したがってその巻線 II の高電圧を変調します。 マイクロコントローラーには 1 つの動作モードがあり、SB1 ボタンを押すことでリング内で切り替えることができます。 各遷移は HL1 LED の点滅によって確認され、その点滅の数は有効なモードの数と同じです。 最初のモードでは、パルスは 8 ミリ秒の持続時間で生成され、パルス間の休止時間は 10 ミリ秒です。 12 番目では、一時停止の期間が 14 ミリ秒に、20 番目では XNUMX ミリ秒に、XNUMX 番目では XNUMX ミリ秒に、XNUMX 番目では XNUMX ミリ秒に増加します。 モードを変更すると、放電によって生成される音の性質、およびその数と長さに影響します。 休止時間が長ければ長いほど、次の高電圧パルス列が始まるまでに、放電領域内の空気が脱イオン化する時間が長くなります。 プログラムを変更することで、より複雑な信号でパルスシーケンスを変調できます。 ダイオード VD1、VD1 の電圧倍増回路による整流器を備えた変圧器 T2 は、電界効果トランジスタ VT40 のカスケードに 60 ～ 1 V の電圧を供給します; 別の電源変圧器 - T2 があります。 そこから、整流器ブリッジ VD3 と統合安定器 DA1 を介して、DA12 ドライバに 3 V の電圧が供給されます。 DA2 スタビライザーの出力電圧 (5 V) は、DD2 マイクロコントローラーおよび DD1 マイクロ回路用です。 ブロックのプリント回路基板の図を図 6 に示します。 XNUMX。
トランジスタ VT1 にはフィン付きヒートシンクが装備されています。 基板表面のかなりの部分には部品やプリント導体がありません。 ここではトランスフォーマーT1とT2が強化されます。 SA1 として、コンピュータの電源にすでに存在するスイッチが使用され、その場合にはボードが配置されます。 図に示す長さ (145 mm) は、使用するハウジングのサイズに応じて変更できます。 ファンが付いている場合は、DA12 スタビライザーの出力から 1 V の電圧を印加することでファンをオンにすることができます。 これはトランジスタ VT1 の温度を下げるのに役立ちますが、この場合のスタビライザーにもヒートシンクを装備する必要があります。 74NS14 チップは、国内の KR1564TL2 またはシュミット トリガー、インバーター、AND-NOR、NOR-NOR 素子を含む別のロジック チップに置き換えることができます。 必要に応じて、残りの空き要素を使用して、マイクロコントローラーに代わるパルス発生器を組み立てることができます。 ただし、マイクロコントローラーのプログラムを変更することで、動作モードをすばやく変更したり、新しい視覚効果や音響効果を作成したりする機能は失われます。 IRFP460 トランジスタの代替品は、許容ドレイン-ソース間電圧が少なくとも 200 V、最大ドレイン電流が少なくとも 10 A であるものを選択する必要があります。トランス T1 には、20 ～ 30 V の電圧の二次巻線が必要です。負荷電流は 3 A です。二次巻線の 1 倍の電圧を持つ変圧器がある場合、それに接続されている整流器 (ダイオード VD2、VD1、コンデンサ C2、CXNUMX) の電圧を XNUMX 倍にする必要はなく、従来のブリッジ整流器を使用できます。に使える。
ブロックを製造し、そこにプログラムされたマイクロコントローラーを取り付けた後、その構成は表に示されているものに対応する必要があります (これはまさに製造元での取り付け方法です)。変圧器をブロックに接続しないことをお勧めします。 T3、変圧器 T220 の巻線 I にのみ電圧 50 V、2 Hz を印加します。 HL1 LED が XNUMX 回点滅し、マイクロコントローラーが動作していることを確認します。 ここで、統合スタビライザ DA1、DA2 の出力の電圧と、ドライバ DA3 の入力および出力でのパルスの存在をチェックする必要があります。 IN 入力 (ピン 2) に接続されたオシロスコープの画面では、振幅約 5 V の方形パルスが観察されます。その繰り返し周波数は可変抵抗器 R1 によって少なくとも 300 の範囲内で調整されます。 .900kHz。 そうでない場合は、要素 DD1.1、DD1.2 のジェネレーターをチェックする必要があります。 マイクロコントローラーからドライバーの EN 入力 (ピン 3) に到着するパルスのパラメーターは、ユニットの動作モードの説明で指定されているパラメーターに一致する必要があります。 ドライバ出力 (ピン 6 および 7) と電界効果トランジスタ VT1 のゲートで、選択されたモードに対応する休止を伴う高周波パルスのバーストが観察されるはずです。 すべてが正常であることを確認したら、変圧器 T3 をブロックに接続し、主電源電圧を変圧器 T1 の一次巻線に印加します。 省エネランプを変圧器 T3 の巻線 II の隣に配置し、可変抵抗器 R1 のスライダーを回転させることで、ランプの明るさを最も明るくする必要があります。 巻線の上部端子に接続されたピンの周囲で、図に示されているものと同様の放電 (ストリーマ) が形成されるはずです。 7。
どこにも接続されておらず、単に手に持っているだけのガス放電ランプの輝きは、テスラ変圧器を使用するときに発生する最も単純な効果です。 これは、ランプ内のガスが変圧器の周囲の高周波電磁場にさらされた結果です。 問題のデザインでは、変圧器から最大 20 cm の距離から効果が観察され、その本質を知らない視聴者に大きな印象を与えます。 放電は、従来の白熱ランプ (図 8) など、比較的高圧のガスが充填されたランプの内部でも観察されます (図 9)。 ただし、そのためには XNUMX つの端子で変圧器の出力に接続する必要があります。 問題の変圧器の動作中に発生する、ストリーマと呼ばれる空気中の糸状の高周波放電の長さは 20 ～ 30 mm に達します。 これは、変圧器の二次巻線に発生する高周波電圧のキロボルト単位で表される振幅に数値的に等しいと考えられています。 巻き終わりのピンの先端に食塩などのさまざまな薬品を塗ると、ストリーマの色の変化を観察するのは興味深いことです。 当該装置の動作中、変圧器に供給されるパルスシーケンスの変調周波数に応じて放電が発生したり消えたりします。 その結果、基本周波数が変調周波数に等しい特徴的な音が聞こえます。 ストリーマーは一時停止ごとに消え、その後に出現するストリーマーは別の経路をたどることが多いため、見かけ上のストリーマーの数は増加します。 水平面内で端を異なる方向に曲げた光線風車を高電圧ピンの先端に取り付けると、その端で放電が発生します。 結果として生じるイオンが風車の端から反発し、風車を動かします。 もちろん、このモデルのイオン エンジンが機能するには、スピナーが非常に軽く、バランスが取れている必要があります。 説明した電源の肯定的な特性は、それを使用する際の安全性を確保するものであり、内部に高い直流電圧が存在しないことです。 変圧器の動作中に発生します。 高周波テスラは実験者にとって実質的に安全です。放電が人体に到達した場合、その電流は高周波であるため、重要な器官には到達せず、皮膚のみを流れるからです。 無線工学で知られるこの現象は表皮効果と呼ばれ、高周波電流が導体を流れるときに現れます。 もちろん、そのような電流でも火傷を引き起こす可能性がありますが、これは何倍もの出力で放電した場合にのみ発生します。 説明したデバイスにマイクロコントローラーが存在するため、実験にかなりの範囲が提供されます。 プログラムを変更することで、回路を変更せずに簡単なリズムやメロディーを演奏したり、マイコンをより強力なものに交換することで、MIDIキーボードを接続したり、コンピューターを使用してデバイスを制御したりすることができます。 トランスフォーマーだから。 テスラは強力な電磁場の発生源であるため、高価な電子機器や重要な情報のメディアの近くでテスラの電源を入れることはお勧めできません。 著者: Elyuseev D.
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