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【展示】晒一晒我做的那几个小特斯拉线圈

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发表于 2016-10-17 13:18:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 佚之狗 于 2016-10-17 19:04 编辑


(注:相关教程正在制作,本文仅是展(zhuāng)示(bī))
(请忽略这一行,帖子封面要逼格高一些 showtcph.jpg )

本文所有无特殊说明的内容均为本狗原创,保留权利。若有疏漏或错误,敬请批评指点。
序言:我第一次看到特斯拉线圈的时候大概是在初中的时候,那时候只觉得“哇!好神奇啊!”、“啊!好牛X啊!”什么的,然而并没有想去研究的意思,但是我真正开始研究电子技术却是从研究特斯拉线圈开始的……那时学校开始学电学(高中电学,我就不发表评价了,反正……),我正好看到一个做“杀手励磁器”的小视频,我习惯性地想用课本知识去解释,却发现根本解释不通,这就引发了我极大的兴趣。后来我又看到“作死物理小讲堂”那个杀手励磁的视频,我稍微明白了一些后便开始尝试去做……其实,看似神奇的特斯拉线圈并没有看起来的那么复杂,制作一个自己的特斯拉线圈其实也并没有想象中的难。稍微用心研究一下,明白了原理之后就会发现也就那么回事,同时,它是一个涉及面很广的系统,?谘芯刻厮估?呷?的过程中可以学到模电、数电、通信、控制等很多其他方面的电子技术,用一种有趣且自己乐于接受的方式去学习真正有用的技能,何乐而不为呢??
就这样,一个“爱学习”、“专注惜时”的“好学生”彻底地“沦为”一个“不做功课”、“不务正业”的“坏学生”……但我不后悔,我认为这样也挺好的。

特斯拉线圈(简称"TC")是串联谐振变压器的一种,常见的TC分为SGTC(火花间隙特斯拉线圈,火花变流)和SSTC(固态特斯拉线圈,晶体管变流)两大类,不是SGTC就是SSTC。(其实TC总共有四大类:火花变流、晶体管变流、电子管变流、旋转式变流机变流,但是后面这两种比较罕见,尤其是中频发电机的,一般的爱好者基本不可能接触到。)这两大类中又可分出许多小类,如DRSSTC、PLLSSTC、QCWDRSSTC等(度娘的“特斯拉线圈”词条很详细,这里就不赘述了。)这里展示的几个特斯拉线圈是属于SSTC的“单管自激”。本文只是展示和简介,具体的经验和教程正在制作中,敬请期待。
首先展示一个我到2015年12月28日为止自己设计制作的(当然也参考借鉴了别人的经验和设计)最成功的一个音乐特斯拉线圈。(电路图和设计说明将在心得中发布,敬请关注)它的电路其实就是用MOSFET的“单管自激”加了电压调制。
效果视频:低画质省流量版(文件位于佚之汪电子科技,可下载):
http://nest.yzw-etech.cn/?transID=24
我发在优酷上的高品质高清版:

视频里这个装置的电路原理图如下:


特斯拉线圈实际上就是靠谐振升压,初级线圈只要产生一个接近电抗器(所谓的次级)自谐振频率的振荡耦合到电抗器就可以升压了。原理很简单,但事实上新手做起来还是很吃力的,我也是做失败了3次才成功的,主要原因还是不懂原理、缺乏技巧、不知道去哪找资料。如果能有一篇面向新手的教程,上手就会非常轻松了,可以避免很多不必要的弯路和无意义的尝试。而我现在就正打算出一系列这样的教程,边操作边讲解并加上易错点分析、结合效果讲原理。总之我的想法就是让没基础的朋友做出自己的“玩具”;让有基础的朋友一次做成、更深入地理解。
这是我做出来的第一个能工作的TC。

电路就是单管自激(度娘上搜“杀手励磁器”就可以找到),看起来很简单,但是在没有经验的情况下一些问题很难考虑得到。就比如我做的第一个TC(不能用):

当时我刚刚入坑,电子技术基础也就停留在初三毕业自学单片机时的那点水平,用51单片机做个流水灯什么的还行,但连场效应管的原理什么的都不懂,更别说考虑什么电感量、谐振频率了,更关键的是那时候我根本不知道串联谐振变压器升压原理与普通励磁变压器不同……(具体讲解和心得请另见我的心得)
这是我的第二个TC,老老实实地按最简单的图做了,然而…它虽然起振了,但是并没有任何直观效果……

后来总结了一下,如果起振了但没什么明显效果,要么就是电感量太低频率太高要么就是电感量太大三极管带不动。上面这图里的就是电感量太小而且耦合太低。
我知道是线圈的问题之后,我撸了好多管子……试了不同的线径、匝数、直径,总算找到点感觉了,于是,我的第三个TC总算能点灯了。
   

在“杀手励磁器的基础上”稍微加了一点改动之后,可以半米点灯、隔着桌子点灯,而且效果也?昧瞬簧佟#ň咛宀僮骱徒步馇肓砑?业慕坛蹋?


再加一个合适电容,效果更好了,还能自己喷出一点点电弧


然而,“杀手励磁器”的三极管如果就用BJT,那么不论怎么并管、怎么改,效果都很难更好。其实,只要功率够大,效果怎么都不会差,(有兴趣的话看看山猫的那些大功率的,电弧随随便便都是2、3米)所以我想换成MOSFET。但是对于新手来说,如果不熟悉MOSFET的使用话,还是要费洪荒之力才能弄好的……(具体操作和介绍请另见我的教程)我当时也是炸了一堆管子才研究明白,如果当时能有一个全解式的资料,我肯定就能一次弄成……


换用MOSFET之后,用12V供电都可以一次点亮4个荧光灯,其中两个接近满亮度。36V供电,CW模式下自己喷弧都可以喷到几十毫米长。

其实串联谐振变压器并没有所谓的“初级”和“次级”,所谓的“次级”其实就是电抗器(一个具有较大寄生电容的电感器)。特斯拉线圈的“初级”其实是和电抗器的一小部分耦合形成励磁变压器。串联谐振变压器只需要给电抗器一个频率合适的电源就可以升压了。如下图,使用单独的励磁变压器作为高压电源而不使用“初级”,电源是12V6A的开关电源,电路加了2A的自恢复保险丝,拉弧最大长度可达3厘米:

下面这图比较明显,ne555的推挽输出直接连接电抗器,电路供电是12V的电池包,电抗器周围的电压最大值约为6KV:


上面的图全都是工作在CW模式,所以“喷出”的等离子体呈短粗的簇状,而QCW模式下,电晕可逐渐沿之前的电离通道加长,所以电弧成刺状,同功率下的电弧更长。下面这图是我后来因为参赛需要,照着网上的“Class E PLLSSTC”抄的驱动板,用这个线圈供电36V在QCW模式下电弧可以达到8厘米(引弧时最长时可达12厘米)。但是我感觉同条件下的能效比单管自激的低得多。(更多细节请另见我的教程)

然后……就没有然后了……然后我就得去专心备考了……高考之后我想把我之前那几个设计做出来验证一下,做一些能效更高的、更实用的。希望您能继续关注和支持我。
(本帖内容来源:佚之狗的小窝(此文编号24),欢迎关注哦)









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发表于 2016-10-17 19:54:47 | 显示全部楼层
很少见到有喜欢研究的呢,继续加油!
 楼主| 发表于 2016-10-17 20:15:30 | 显示全部楼层
zhujiahao753 发表于 2016-10-17 19:54
很少见到有喜欢研究的呢,继续加油!

谢谢~说好的教程还一直没空弄呢…我还会继续努力,感谢您的关注与支持~
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