Трансформатор тесла от 12 вольт. Катушка тесла из хозмага

Если уважаемый читатель думает, что я пошутил, когда сказал, что проект этого трансформатора Тесла совершенно безумный, то он ошибается, это не шутки. Степень моих задуряшек становиться понятна после ознакомления с перечнем проблем, которые потребовалось решить.

Проблемы, которые потребовалось решить при создании этого трансформатора Тесла

Конструкция трансформатора Тесла

Собственно самый простой узел с электрической и электронной точки зрения и второй по сложности узел с точки зрения механики.
Очень муторно мотать тысячу витков на трубу диаметром 100мм, длиной 500мм, виток к витку, потом покрывать намотанное эпоксидкой, придумывать как крепить, да ещё и что бы не образовать короткозамкнутые витки ни рамой ни креплением, которые бы могли попасть в поле первичного контура.

Преобразователь в высокое напряжение (12 вольт в 3,5 киловольта) и логика


Пожалуй, самый сложный узел с точки зрения электроники, так как на одной плате сочетает и высокое напряжение (киловольты), силовую электронику (ключевые транзисторы), микроконтроллер, который разбирает сигналы с пульта ДУ, устанавливает и контролирует частоту вращения диска разрядника и приёмник ИК посылок пульта ДУ.
Сам преобразователь выполнен по схеме пуш-пул, феррит трансформатора от компьютерного блока питания на 850 ватт. Управляющие сигналы для ключей преобразователя вырабатывает микросхема КР1211ЕУ1.
Выходная цепь преобразователя: умножитель - удвоитель.
Рабочая частота преобразователя, порядка 90кГц.
Микроконтроллер, который всем управляет: ATtiny2313.

Роторный искровой разрядник




Самый сложный с точки зрения механики узел, особенно сложно было сбалансировать диск. Сложность заключается в том, что из-за низкого напряжения питания первичного контура (всего 3,5 киловольта), приходится выбирать очень малый зазор искрового промежутка, а в совокупности со скоростью вращения до 8000 оборотов/мин, необходимостью изолировать вращающиеся контакты от двигателя, это ещё та задачка.
Кроме самого разрядника и схемы управления бесколлекторным двигателем от винчестера, здесь же установлен узел контроля зажигания дуги (оптический). Свет от дуги засвечивает фотодиод, сигнал усиливается быстродействующим усилителем до уровня логической единицы и далее используется для отключения преобразователя на время горения дуги.

Балластный и развязывающий по ВЧ дроссель


Сверху "версия 2, улучшенная и дополненная", снизу "версия 1".
Задача данной детальки развязать источник питания дающий 3,5КВ постоянного напряжения и импульсов ВЧ напряжения в первичном контуре.
Кроме того дроссель нивелирует задержки в отключении преобразователя блоком контроля зажигания дуги, по этому имеет большую индуктивность, чем потребовалось бы, что бы просто развязать эти две цепи.
Намотка секционная, для увеличения пробивного напряжения и уменьшения собственной ёмкости.

Конденсатор первичного контура (MMC)
Исходный "материал" для ММС


Готовый блок MMC в сборе:


Тут всё тривиально, собран MMC из плёночных конденсаторов К 78-2, номиналом 0,033мкф на 1600 вольт, всего 24 конденсатора (8 групп по 3), каждый обвязан резистором на 9,1 мегаом. В целом MMC обвязан варисторами для защиты на случай попадания искры "с верха", где многие тысячи вольт в первичный контур, где жалкие 3,5 тысячи.
Итоговая ёмкость ММС: 88нФ
Номинальное рабочее напряжение на постоянном токе: 4,8КВ.

Выходные (высоковольтные) цепи преобразователя, дроссель, батарея MMC, катушка первичного контура - всё покрыто 3 слоями уретанового лака с электрической прочностью 110КВ/мм.

Собственно обычный пульт от древненького ТВ-Тюнера.
Как выяснилось при написании прошивки и разборе его команд, работает на базе протокола NEC.

Первые запуски этой теслы

Параметры теслени

Почему ещё не всё готово?

... Так что ещё работаем-с в этом направлении.

Многие из нас восхищаются гением Николы Тесла, который еще в 19 веке сделал такие открытия, что до сих пор не всё его научное наследие исследовано и понято. Одно из его изобретений получило название катушка Тесла или трансформатор Тесла. Подробнее про неё можно прочитать . А здесь мы рассмотрим, как изготовить простую катушку Тесла в домашних условиях.

Что нужно для изготовления катушки Тесла?

Чтобы изготовить катушку Тесла дома, за своим рабочим столом или даже на кухне, нам сначала необходимо запастись всем необходимым.
Итак, предварительно мы должны найти или приобрести следующее.
Из инструментов нам потребуется:

• Паяльник
• Клеевой пистолет
• Дрель с тонким сверлом
• Ножовка
• Ножницы
• Изолента
• Маркер

Для сбора самой катушки Тесла необходимо подготовить следующее:

• Кусок толстой полипропиленовой трубы диаметром 20 мм.
• Медная проволока диаметром 0,08-0.3 мм.
• Кусок толстого провода
• Транзистор типа КТ31117Б или 2N2222A (можно КТ805, КТ815, КТ817)
• Резистор 22 кОм (можно от 20 до 60 кОм брать резисторы)
• Источник питания (Крона)
• Шарик для пинг-понга
• Кусок пищевой фольги
• Основание, на чём будет крепиться изделие - кусок доски или пластика
• Провода для соединения нашей схемы

Подготовив все необходимое приступаем у изготовлению катушки Тесла.

Инструкция по изготовлению катушки Тесла

Самым трудоёмким процессом изготовления катушки Тесла в домашних условиях будет намотка вторичной обмотки L2. Это наиболее значимый элемент в трансформаторе Тесла. И намотка — трудоемких процесс, требующий аккуратности и внимания.

Приготовим основу. Для этого нам подойдет ПВХ труба диаметром от 2-х см.

Отметим на трубе необходимую длину - примерно от 9 до 20 см. Желательно соблюдать пропорцию 4-5:1. Т.е. если у вас труба диаметром 20 мм, то её длина составит от 8 до 10 см.

Затем отпилим ножовкой по оставленной маркером метке. Срез должен быть ровным и перпендикулярным к трубе, т. к. мы затем будем приклеивать эту трубу к доске, а сверху будет приклеен шарик.

Торец трубы надо зашкурить наждачной бумагой с обеих сторон. Необходимо убрать стружку, оставшуюся от отпиливания куска трубы, а также выровнять поверхность для приклеивания её к основе.

С двух концов трубы надо просверлить по одному отверстию. Диаметр этих отверстий должен быть такой, чтобы проволока, которую мы будем использовать при намотке, свободно прошла туда. Т.е. это должны быть маленькие отверстия. Если у вас нет такого тонкого сверла, то можно пропаять трубу, используя тонкий гвоздик, нагревая его на плите.

Пропускаем конец проволоки для намотки в трубу.

Фиксируем этот конец провода с помощью клеевого пистолета. Фиксацию производим с внутренней сторона трубы.

Начинаем намотку проволоки. Для этого можно использовать медную проволоку с изоляцией диаметром от 0,08 до 0,3 мм. Намотка должна быть плотной, аккуратной. Не допускайте перехлёстов. Количество витков от 300 до 1000, в зависимости от вашей трубы и диаметра проволоки. В нашем варианте применяется проволока 0,08 мм. диаметром и 300 витков намотки.

После того, как намотка закончена, обрежьте проволоку, оставив кусок сантиметров 10.

Проденьте проволоку в отверстие и закрепите с внутренней стороны с помощью капельки клея.

Теперь надо приклеить изготовленную катушку к основе. В качестве основы можно взять небольшую доску или кусок пластика размером 15-20 см. Для приклеивания катушки надо аккуратно намазать её торец.

Затем присоединяем вторичную обмотку катушки на свое место на основе.

Затем к основе приклеиваем транзистор, выключатель и резистор. Таким образом все элементы фиксируем на доске.

Делаем катушку L1. Для этого нам потребуется толстая проволока. Диаметр — от 1 мм. и больше, в зависимости от вашей катушки. В нашем случае толщины в 1 мм. проволоки будет достаточно. Берем остаток трубы и наматываем на него 3 витка толстой проволоки в изоляции.

Потом надеваем катушку L1 на L2.

Собираем все элементы катушки Тесла по по этой схеме.

Все элементы и провода крепим к основе с помощью клеевого пистолета. Батарейку «Крона» также приклеиваем, чтобы ничего не болталось.

Теперь нам предстоит изготовить последний элемент трансформатора Тесла - излучатель. Его можно сделать из теннисного шарика, обернутого пищевой фольгой. Для этого берем кусок фольги и просто оборачиваем в неё шарик. Обрезаем лишнее, чтобы шарик был ровно завернут в фольгу и ничего не торчало.

Присоединяем шарик в фольге к верхнему проводу катушки L2, просовывая провод внутрь фольги. Закрепляем место присоединения кусочком изоленты и приклеиваем шарик к верхушке L2.

Вот и всё! Мы изготовили катушку Тесла своими руками! Так выглядит это устройство.

Теперь осталось только проверить работоспособность изготовленного нами трансформатора Тесла. Для этого надо включить устройство, взять в руки люминесцентную лампу и поднести к катушке. Мы должны увидеть, как загорается и горит поднесенная лампа прямо в руках!

Это означает, что всё получилось и всё работает! Вы стали обладателем собственноручно изготовленной катушки Тесла. Если вдруг возникли проблемы, то проверьте напряжение на батарейке. Часто, если батарейка долго где-то лежала, она уже не работает как положено.
Но надеемся, что у вас все получилось! Можно попробовать менять количества витков на вторичной обмотки катушки L2, а также и количество витков и толщину провода на катушке L1. Источник питания может также быть различным от 6 до 15 В. для таких небольших катушкек. Пробуйте, экспериментируйте! И у вас всё получится!

Катушка Тесла является резонансным трансформатором. Изобретена Николой Тесла в 1896 году, потому названа его именем. В ее особенностях – возможность выдавать высокое напряжение, характеризующееся высокой частотой.

С помощью катушки устраивают развлекательные мероприятия, Тесла шоу. В дальнейшем изобретение Тесла было усовершенствовано советским радиоинженером Владимиром Ильичом Бровиным. Благодаря ему мы имеем практически то же устройство, но работающее на одном транзисторе.

Последнее известно также под названием качера Бровина. Для его реализации нужно запастись:эмалированным тонким (0,2 мм) проводом ПЭТВ-2; медным проводом (2,2 мм) имеющим полихлорвиниловую изоляцию; тубой, в которой был силиконовый герметик; пластиной (20х11 см) фольгированного текстолита; резисторами 2,2К, 500R; конденсатором 1мФ; двумя 3-х вольтовыми светодиодами; радиатором 10х6х1 см; регулятором напряжения L7812CV (подходит и КР142ЕН8Б); 12-вольтовым компьютерным вентилятором; двумя коннекторамиBanana; отрезком (13 см) 8-миллиметровой трубки из меди; транзисторами КТ819, КТ805 или импортнымиMJE13006…13009.

В катушке Тесла имеется две обмотки: первичная намотана 2,2-миллиметровым медным проводом и состоит из 2,5 витков; вторичная – 0,2 мм, а количество витков – 350.

Вторичную обмотку наматывают на каркас – 11-сантиметровый отрезок нижней части тубы от силиконового герметика. Намотку делают в средней части каркаса, отступив с концов по 2 см. Катушку мотают в один провод, как можно плотнее размещая витки один к одному. Концы провода пропускают через отверстия (устраивают предварительно) вовнутрь тубы. Сверху, для надежности, катушку покрывают несколько раз нитролаком.

В центр поршня вставляют металлический стержень с остро заточенным верхним концом. Подпаивают к нему выводной конец провода верхней обмотки. Поршень после этого вставляют в верхнюю часть тубы. В дне последней сверлят отверстие, через которое выводят второй выход обмотки и вставляют светодиод.

К радиатору клеят транзистор, устанавливают рядом вентилятор для дополнительного его обдува. К его коллектору подключают выход вторичной обмотки, резистор (2,2к), второй конец которого подсоединяют к «плюсу» питания.

Первичную обмотку располагают между резистором (2,2к) и эмиттером транзистора. Выход последнего соединяют с «минусом» батареи. Между «плюсом» и «минусом», перед частью схемы, описанной выше, располагают параллельно конденсатор (1мФ).

Лучшие результаты катушка Тесла показывает при напряжении 30 В. Питание в схеме принято 12 В, так как от такой его величины работает вентилятор. Чтобы увеличить напряжение на первичной обмотке катушки, перед всей описанной выше схемой размещают: параллельно регулятор напряжения КР142ЕН8Б (можно импортный L7812CV); отводят от него, с выходом на «минус», цепь с вентилятором и две цепи со светодиодами синего цвета. Один располагают внутри тубы, второй – снизу. Они будут придавать устройству более современный вид.

Все компоненты размещают на поверхности рифленого картона, кусочке МДФ, соединяют между собой. Регулятор напряжения приклеивают к тому же радиатору, что и транзистор, но делают это через теплопроводящие прокладки и изоляционные шайбы.

Первичную намотку мотают в том же направлении, что и вторичную. Она должна перемещаться вдоль последней – это делают, подбирая ее положение для гарантированного зажигания неоновой лампы, поднесенной к верхушке заостренного стержня. После первичную катушку закрепляют на таком месте.

Работа кинескопных телевизоров, люминесцентных и энергосберегающих лампочек, дистанционная зарядка аккумуляторов обеспечивается специальным устройством - трансформатором (катушкой) Тесла. Для создания эффектных световых зарядов фиолетового цвета, напоминающих молнию, также применяется катушка Тесла. Схема на 220 В позволяет понять устройство этого прибора и при необходимости сделать его своими руками.

Механизм работы

Катушка Тесла представляет собой электроаппарат, способный в несколько раз увеличивать напряжение и токовую частоту. Во время её работы образуется магнитное поле, которое может влиять на электротехнику и состояние человека. Попадающие в воздух разряды способствуют выделению озона. Конструкция трансформатора состоит из следующих элементов:

• Первичной катушки. Имеет в среднем 5−7 витков провода с диаметром сечения не меньше 6 мм².
• Вторичной катушки. Состоит из 70−100 витков диэлектрика с диаметром не более 0,3 мм.
• Конденсатора.
• Разрядника.
• Излучателя искрового свечения.

Трансформатор, созданный и запатентованный Николой Тесла в 1896 году, не имеет ферросплавов, которые в других аналогичных приборах используются для сердечников. Мощность катушки ограничивается электрической прочностью воздуха и не зависит от мощности источника напряжения.

При попадании напряжения на первичный контур на нём генерируются высокочастотные колебания. Благодаря им на вторичной катушке возникают резонансные колебания, результатом которых является электрический ток, характеризующийся большим напряжением и высокой частотой. Прохождение этого тока через воздух приводит к возникновению стримера - фиолетового разряда, напоминающего молнию.

Колебания контуров, возникающие в процессе работы катушки Тесла, могут быть сгенерированы разными способами. Чаще всего это происходит с помощью разрядника, лампы или транзистора. Наиболее мощными являются устройства, в которых используются генераторы двойного резонанса.

Исходные материалы

Человеку, обладающему основными знаниями в области физики и электрики, собрать трансформатор Тесла своими руками не составит труда. Необходимо лишь приготовить набор основных деталей:

Обязательным элементом первичной катушки является охлаждающий радиатор, размер которого напрямую влияет на эффективность охлаждения оборудования. В качестве обмотки может быть использована трубка из меди или провод диаметром 5−10 мм.

Вторичная катушка требует обязательной изоляции в виде обработки краской, лаком или другим диэлектриком. Дополнительной деталью этого контура является последовательно подключённый терминал. Его использование целесообразно только при мощных разрядах, при небольших стримерах достаточно вывести конец обмотки вверх на 0,5−5 см.

Схема подключения

Трансформатор Тесла собирается и подключается в соответствии с электрической схемой. Монтаж маломощного устройства следует проводить в несколько этапов:

Сборка более мощного трансформатора происходит по аналогичной схеме. Чтобы добиться большой мощности, потребуется :

Максимальная мощность, которую может достигать правильно собранный трансформатор Тесла, доходит до 4,5 кВт. Такой показатель может быть достигнут с помощью уравнивания частот обоих контуров.

Собранную своими руками катушку Тесла обязательно необходимо проверить. Во время проверочного подключения следует:

1. Установить переменный резистор в среднюю позицию.
2. Отследить наличие разряда. При его отсутствии нужно поднести к катушке люминесцентную лампу или лампу накаливания. Её свечение будет свидетельствовать о наличии электромагнитного поля и о работоспособности трансформатора. Также исправность прибора можно определить по самостоятельно зажигающимся радиолампам и вспышкам на конце излучателя.

Первый запуск прибора должен осуществляться при отслеживании температуры. При сильном нагревании требуется подключить дополнительное охлаждение.

Применение трансформатора

Катушка может создавать разные виды зарядов. Чаще всего при её работе возникает заряд в форме дуги.

Свечение воздушных ионов в электрическом поле с повышенным напряжением называют коронным разрядом. Он представляет собой голубоватое излучение, образующееся вокруг деталей катушки, имеющих значительную кривизну поверхности.

Искровой разряд или спарк проходит от терминала трансформатора до поверхности земли либо до заземлённого предмета в виде пучка быстро меняющих форму и гаснущих ярких полос.

Стример выглядит как тонкий слабо светящийся световой канал, имеющий множество разветвлений и состоящий из свободных электронов и ионизированных частиц газа, не уходящих в землю, а протекающих по воздуху.

Создание разного рода электроразрядов при помощи катушки Тесла происходит при большом увеличении тока и энергии, вызывающем треск. Расширение каналов некоторых разрядов провоцирует увеличение давления и образование ударной волны. Совокупность ударных волн по звуку напоминает треск искр при горении пламени.

Эффект от трансформатора такого рода ранее использовали в медицине для лечения заболеваний. Высокочастотный ток, протекая по коже человека, давал оздоровительный и тонизирующий эффект. Он оказывался полезным только при условии невысокой мощности. При возрастании мощности до больших значений получался обратный результат, негативно влияющий на организм.

С помощью такого электроприбора разжигают газоразрядные лампы и обнаруживают течь в вакуумном пространстве. Также его успешно применяют в военной сфере с целью быстрого уничтожения электрооборудования на кораблях, танках или в зданиях. Мощный импульс, генерируемый катушкой за очень короткий период, выводит из строя микросхемы, транзисторы и прочие аппараты, находящиеся в радиусе десятков метров. Процесс уничтожения техники происходит бесшумно.

Самой зрелищной сферой применения являются показательные световые шоу . Все эффекты создаются благодаря формированию мощных воздушных зарядов, длина которых измеряется несколькими метрами. Это свойство позволяет широко применять трансформатор при съёмках фильмов и создании компьютерных игр.

При разработке этого устройства Никола Тесла планировал использовать его для передачи энергии в глобальном масштабе. Идея учёного базировалась на применении двух сильных трансформаторов, располагающихся на разных концах Земли и функционирующих с равной резонансной частотой.

В случае успешного использования такой системы энергопередачи необходимость в электростанциях, медных кабелях и поставщиках электричества полностью бы отпала. Каждый житель планеты смог бы использовать электроэнергию в любом месте абсолютно безвозмездно. Однако в силу экономической нерентабельности замысел знаменитого физика до сих пор не был (и вряд ли когда-то будет) реализован.

В 1891 г. Никола Тесла разработал трансформатор (катушку) при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Разработанное Теслой устройство состояло из блока питания, конденсатора, первичной и вторичной катушек, установленных так, что пики напряжения чередуются между ними, и двух электродов, разведенных друг от друга на расстояние. Устройство получило имя своего изобретателя.
Принципы, открытые Тесла при помощи этого устройства, используется сейчас в различных областях, начиная от ускорителей частиц, заканчивая телевизорами и игрушками.

Трансформатор Тесла может быть сделал своими руками. Данная статья посвящена рассмотрению этого вопроса.

Сначала необходимо определиться с размером трансформатора. Можно построить большой прибор, если позволяет бюджет. Следует помнить, что это устройство генерирует разряды высокого напряжения (создают микромолнии), которые нагревают и расширяют окружающий воздух (создают микрогром). Создаваемые электрические поля могут вывести из строя другие электрические приборы. Поэтому строить и запускать трансформатор Тесла не стоит дома; безопаснее делать это в удаленных местах, например, в гараже или сарае.

Величина трансформатора будет зависеть от расстояния между электродами (от величины возникающей искры), которое в свою очередь будет зависеть от потребляемой мощности.

Составные части и сборка схемы трансформатора Тесла

1. Нам понадобится трансформатор или генератор с напряжением 5-15 кВ и силой тока 30-100 миллиампер. Эксперимент не удастся, если эти параметры будут не соблюдены.
2. Источник тока нужно подключить к конденсатору. Важен параметр емкости конденсатора, т.е. способность удерживать электрический заряд. Единица измерения емкости – фарад – Ф. Он определяется как 1 ампер-секунда (или кулон) на 1 вольт. Как правило, емкость измеряется в мелких единицах – мкФ (одна миллионная доля фарада) или пФ (одна триллионная доля фарада). Для напряжения 5 кВ конденсатор должен иметь номинал 2200 пФ.

Еще лучше соединить несколько конденсаторов последовательно. В этом случае каждый конденсатор будет удерживать часть заряда, общий удерживаемый заряд увеличится кратно.

3. Конденсатор(ы) подключается к искровику — промежуток воздуха, между контактами которого происходит электрический пробой. Для того, чтобы контакты выдерживали тепло, выделяемое искрой во время разряда, необходимый их диаметр должен быть 6 мм. минимум. Искровик необходим для возбуждения резонансных колебаний в контуре.
4. Первичная катушка. Делается из толстого медного провода или трубки диаметром 2,5-6 мм., который закручивается в спираль в одной плоскости в количестве 4-6 витков
5. Первичная катушка подключается к разряднику. Конденсатор и первичная катушка должны образовывать первичный контур, попадающий в резонанс с вторичной катушкой.
6. Первичная катушка должны быть хорошо изолирована от вторичной.
7. Вторичная катушка. Делается из тонкой эмалированной медной проволоки (до 0,6 мм). Проволока наматывается на полимерную трубку с пустым сердечником. Высота трубки должна составлять 5-6 ее диаметров. На трубку следует аккуратно намотать 1000 витков. Вторичная катушка может быть помещена внутрь первичной катушки.
8. Вторичную катушку одним концом обязательно заземляют отдельно от других приборов. Лучше всего заземление непосредственно «в землю». Второй провод вторичной катушки подключается к тору (излучателю молний).
9. Тор можно сделать из обыкновенной вентиляционной гофры. Он размещается над вторичной катушкой.
10. Вторичная катушка и тор образуют вторичный контур.
11. Включаем питающий генератор (трансформатор). Трансформатор Тесла работает.

Отличное видео с объяснением принципов работы трансформатора Теслы

Меры предосторожности

Будьте осторожны: напряжение, накапливаемое в трансформаторе Тесла, очень велико и при пробоях ведет к гарантированной смерти. Сила тока также очень большая, гораздо превосходящая величину, безопасную для жизни.

Практического применения трансформатора Тесла нет. Это экспериментальная установка, подтверждающая наши знания о физике электричества.

С эстетической же точки зрения, эффекты, которые порождает трансформатор Тесла, удивительны и красивы. Они во многом зависят от того, насколько правильно он собран, достаточной ли силы ток, правильно ли резонируют контуры. Эффекты могут включать в себя свечение или разряды, образуемые на второй катушке, а могут – полноценные молнии, пробивающие воздух из тора. Возникающие свечения смещены в ультрафиолетовый диапазон спектра.

Вокруг трансформатора Тесла формируется высокочастотное поле. Поэтому, например, при помещении в это поле энергосберегающей лампочки, она начинает светиться. Это же поле приводит к образования большого количества озона.