Sul sito Kickstarter, tre studenti americani hanno presentato il progetto OneTesla. La famosa bobina di Tesla risonante, utilizzata dagli scienziati per produrre alti voltaggi ad alte frequenze, è stata ridotta di dimensioni dai giovani fisici e trasformata in un insolito strumento musicale con interfaccia MIDI, riproducendo musica con l'aiuto di bellissimi fulmini. Gli inventori offrono la bobina musicale come kit fai-da-te per circa $ 330.
La bobina di Tesla originale può avere le dimensioni di una piccola stanza e produrre fulmini lunghi fino a diversi metri, mentre la tensione operativa della bobina può arrivare fino a 250.000 volt, il che rende il dispositivo estremamente pericoloso per la vita. Ma gli studenti propongono un prototipo più innocuo di bobina risonante: OneTesla è alto solo 25 cm e allo stesso tempo produce "fulmini" lunghi fino a 60 cm.
Bobina musicale OneTesla stringe un'alleanza con un'interfaccia MIDI, ma in generale il dispositivo, come più di cento anni fa, funziona da un trasformatore Tesla unico. Puoi riprodurre il suono da OneTesla a casa collegando la bobina a un PC o un sintetizzatore tramite la porta USB MIDI. La "Music Coil" può suonare solo 2 note alla volta, ma questo è sufficiente per ascoltare la tua melodia preferita in un'esecuzione insolita in modo abbastanza leggibile.
Gli autori del progetto offrono un kit con un set di parti necessarie per assemblare OneTesla da soli. E sebbene il dispositivo non sia il più semplice, gli sviluppatori affermano che segue istruzioni dettagliate e sapendo maneggiare un saldatore, la bobina può essere assemblata in un giorno. Il kit fai-da-te include il trasformatore Tesla stesso, due schede, due avvolgimenti, un toroide, un condensatore e una serie di elementi più piccoli. Allo stesso tempo, la startup è assolutamente aperta e i giovani fisici forniscono libero accesso schemi dettagliati Una Tesla.
L'avvolgimento primario nella bobina OneTesla ha 6 spire di filo con un diametro di 1,6 mm, l'avvolgimento secondario è progettato per 1800 spire di filo con un diametro di 0,127 mm. A cui è collegata la scheda driver associata all'avvolgimento primario rete elettrica e fornisce alimentazione al dispositivo. E la scheda interruttore, progettata sulla base del microcontrollore ATmega328P-PU, è progettata per generare segnali di accensione e spegnimento che creano scariche alla frequenza desiderata. Ad esso è collegato un dispositivo MIDI, dal quale viene letto il segnale di ingresso. Per proteggere il dispositivo dalle alte tensioni, il segnale da una scheda all'altra viene trasmesso tramite fibra ottica e sulla scheda dell'interruttore è installata una speciale manopola meccanica che regola la potenza di uscita del dispositivo.
Sul sito web del progetto, gli autori avvertono anche delle misure di sicurezza quando si utilizza una bobina musicale. Quindi, ad esempio, in nessun caso dovresti entrare in contatto con le scintille. Inoltre, è importante considerare che l'aria ionizzata attorno al dispositivo rilascia ozono, che all'interno grandi quantitàè un gas irritante. Pertanto, utilizzare la bobina solo in un'area ben ventilata. Ma nonostante regole operative così rigide, nei sei mesi di esistenza della bobina OneTesla, sono apparse decine di migliaia di persone che vogliono acquistare questo insolito prototipo della bobina dal leggendario inventore.
Descrizione di una bobina di Tesla dimostrativa a mezzo ponte con modulazione audio.
Per riprodurre musica con scariche ad alta tensione, è necessaria una bobina di Tesla a transistor, un pannello di controllo, che è anche un interruttore, in grado di trasmettere note al circuito di controllo del generatore e una sorgente di segnale: un laptop, un PC o una tastiera musicale . Tutto questo è collegato insieme e il risultato è un'esibizione molto spettacolare: una bobina cantata. Anche se durante i mini-concerti che si sono svolti, ho avuto la sensazione che fosse tutto una coccola su larga scala. Sembra che non ci sia nulla da fare qui e una tale cultura pop giovanile si è sviluppata. Oggi nel mondo vengono organizzati interi spettacoli su larga scala con bobine di Tesla, concerti e spettacoli di Tesla, che raccolgono molte persone curiose. Guardare i ranghi musicali è molto meglio che guardare solo i ranghi. Riguardo a cosa in questione si può capire dal video.
Per ottenere risultati simili, è necessario raccogliere il seguente schema.
Figura 1 - Schema a blocchi di collegamento di un segnale audio a DRSSTC
Ci sono altre opzioni, ma questo schema è il più semplice. Diamo una breve occhiata a ciascun blocco.
Bobina di Tesla DRSSTC.
Come generatore è stato scelto il DRSSTC 1, utilizzato per una linea unifilare. È stato quasi completamente riprogettato ed è diventato DRSSTC 1.1. È possibile visualizzare la vista iniziale del dispositivo. Il generatore utilizza un interruttore di corrente a mezzo ponte con transistor IRGP50B60PB1. Il mezzo ponte e GDT sono rimasti invariati.
La sezione di potenza è controllata dal driver universale UD1.3b di Steven Ward. Schematico nell'originale. Descrizione sul sito dell'autore.
Il circuito assemblato è mostrato in Figura 2.
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Figura 2 - Scheda di controllo DRSSTC
La scheda è nascosta in una custodia di metallo per non intrappolare i pickup dal campo HF della bobina. L'esame del principio di funzionamento del regime è posto in un articolo separato.
Alimentazione elettrica.
L'alimentatore è un circuito di avviamento graduale e un raddrizzatore con un condensatore di filtro. Ha anche un fusibile da 5 A, un condensatore di soppressione delle interferenze e un trasformatore step-down 220/18 è collegato a una scheda con tutto questo per alimentare l'elettronica a bassa tensione. Lo schema per la carica regolare degli elettroliti è costituito da un relè e resistori di carica. Puoi leggere a riguardo.
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Figura 3 - Alimentazione
Dopo 5-6 sec. dopo l'applicazione della tensione di alimentazione, il relè viene attivato e il generatore può essere avviato. In questo caso, non si verificano picchi di corrente, poiché il grande condensatore viene caricato tramite resistori.
Figura 4 - Contenuto interno del corpo
Oltre al driver, all'alimentatore e ai condensatori di loop, la custodia contiene trasformatori di corrente per l'organizzazione feedback e protezione della corrente di loop (OCD). Come funzionano è già scritto.
trasformatore risonante.
Il circuito primario è composto da una capacità commutabile e da un primario conico realizzato con filo Ø3mm, 12 spire. Risonanza al decimo giro.
Figura 5 - Avvolgimenti primari e secondari di un trasformatore risonante
La batteria MMC è assemblata da condensatori CBB81. La capacità totale è 147nF 4kV. Per lavorare con un avvolgimento secondario appositamente realizzato per questo progetto, la capacità è 47nF. Grazie alla capacità commutabile, il generatore è versatile e può essere azionato con vari avvolgimenti secondari.
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Figura 6 - Condensatori del circuito oscillatorio primario
L'avvolgimento secondario è realizzato con un filo Ø0,18mm su telaio Ø11 cm per un totale di 1200 spire. Lunghezza avvolgimento 25 cm.
La capacità dell'avvolgimento secondario è costituita da un condotto corrugato in alluminio. Secondo il calcolo, il toroide dovrebbe avere un diametro esterno di 18 cm e un diametro del tubo stesso di 8 cm Non esisteva un tale toroide e non c'erano corrugazioni nel negozio. La dimensione più vicina era un toroide di un vecchio SSTC che giaceva in soffitta ed è finito sopra il secondario. Il suo diametro esterno è di 21-22 cm, più del valore calcolato, ma la bobina con essa si è avviata e ha creato scariche fino a 30 cm.
Dopo qualche tempo si è comunque deciso di raggiungere i valori calcolati. Un toroide del diametro richiesto è stato costruito con anelli di alluminio. Gli anelli sono tenuti in posizione con cerchi di plastica. In modo che gli anelli non si sfaldino, vengono inoltre incollati con colla a caldo.
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Figura 7 - Toroide degli anelli
Per qualche ragione, una bobina con un tale toroide si è rifiutata di funzionare fino a quando tutti gli anelli non sono stati collegati con un sottile pezzo di filo in un punto.
Figura 8 - Anelli di collegamento con filo
Per confronto, due video con toroidi diversi. Tutti gli altri parametri del generatore non sono stati modificati. Durata dell'impulso 115-120 mks, periodo 5 ms.
Con una diminuzione del diametro esterno del toroide, le scariche sono aumentate a 35-40 cm, questo dimostra ancora una volta che nei trasformatori di Tesla è importante calcolare con precisione la frequenza dei circuiti accoppiati e mantenere una risonanza di quarto d'onda ai bordi della bobina ad alta tensione. In questo caso, è necessario provare a realizzare la bobina in modo da ottenere i parametri sopra indicati quando dimensione più grande capacità al terminale superiore dell'avvolgimento secondario. A questo caso la bobina è progettata per un piccolo toroide.
doveva fare aspetto esteriore dell'intero dispositivo nello stile di Half-Life 1, ma questa idea è stata abbandonata a metà.
Un'altra misura per aumentare la lunghezza dello scarico è stata quella di ridurre il perno di scarico di 1 cm. Allo stesso tempo, il limitatore di corrente, impostato su 150 A, ha iniziato a funzionare. Il consumo medio dalla rete è di 220V 2-3A, su alcune note la corrente sale a 4A.
Dopo lunghe corse, si è scoperto che l'avvolgimento primario si stava riscaldando. Sembra che inibisca l'ulteriore crescita della lunghezza di scarica con un aumento della durata dell'impulso di lavoro, perché è costituito da un filo di piccolo diametro. Condensatori, transistor ed elettrolita sono leggermente riscaldati e il trasformatore 220 / 18V, 0,555A si è rivelato il più caldo. Era necessario prendere questo trasformatore con una potenza di 15-20 watt, anche se secondo i calcoli preliminari 10 watt erano abbastanza.
Interruttore e adattatore USB-MIDI.
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Figura 9 - Pannello di controllo (Breaker)
L'interruttore si è rivelato molto piacevole da guardare. All'interno della custodia c'è il circuito assemblato dell'interruttore i1 sviluppato da BSVi. Tutti i dettagli, firmware e diagramma sul sito dell'autore. Non volevo capire la scrittura di programmi per microcontrollori come ATmega, e per questo motivo questo circuito è stato assemblato con firmware già pronto.
L'interruttore è molto buono. All'inizio, diversi condensatori SMD sono stati bruciati con un potente saldatore e l'interruttore era instabile, spesso riavviato e le modalità operative non cambiavano bene. Poi sono stati sostituiti i condensatori e tutto ha cominciato a funzionare bene. Oltre alla modalità di riproduzione MIDI, ci sono modalità DRSSTC continue e interrotte standard. L'interruttore è collegato al DRSSTC con un cavo patch ottico di tre metri.
Per scaricare il firmware sul microcontrollore era necessario un programmatore. Nel mio caso, sembrava nella Figura 10.
Figura 10 - Programmatore per ATmega
È stato utilizzato il programma USBASP AVRDUDE PROG, è stato scaricato da qualche parte su Internet.
Una parte importante in questo sistema è l'adattatore USB-MIDI. Può essere costruito secondo lo schema, di cui ce ne sono molti su Internet, ma non puoi soffrire e comprare. Ho scelto la seconda opzione. 
Figura 11 - Adattatore USB-MIDI
Laptop o PC.
A questo punto, tutto è chiaro dal titolo. Le melodie in formato MIDI vengono riprodotte utilizzando un lettore in cui è possibile assegnare una porta di uscita. Ad esempio, è adatto il lettore Midi 2.6 (di Falcosoft). La sua dimensione è di circa 1 MB. Fondamentalmente, tutte le melodie vengono scaricate dal sito Web di OneTesla. Eccone uno ad esempio (Ievan Polkka.mid).
Dopo qualche tempo, la bobina è stata aggiornata alla versione 1.2. L'articolo è stato scritto molto tempo fa e giaceva sul disco rigido. Per non modificarlo, le modifiche si riflettono nel diagramma, che è stato comunque disegnato (sebbene non pianificato). Il driver, i transistor a semiponte, il condensatore di alimentazione e un sacco di piccoli miglioramenti sono cambiati.
Quando tutte le parti sono assemblate e configurate, colleghiamo la bobina di Tesla al laptop e organizziamo un concerto, ma non dimentichiamo le precauzioni di sicurezza.
Il suono è diverso quando si scatta con dispositivi diversi. È meglio guardarlo e ascoltarlo dal vivo.
Purtroppo non è stato possibile incorporare il video con la presentazione. Se è così, allora eccolo qui.
OneTesla è una piccola bobina di Tesla che si collega via MIDI e riproduce musica con scosse elettriche. Il dispositivo stesso, alto circa 25 centimetri, può produrre fulmini lunghi fino a mezzo metro. Questa unità può mettere in scena un bello spettacolo e sorprendere i tuoi amici con il plasma musicale. Tutte le specifiche del dispositivo sono aperte e disponibili insieme alle istruzioni di montaggio sul sito Web del progetto.
| Parametro | Significato |
|---|---|
| Bobina primaria | 6 giri, raggio 88,9 mm, filo 1,6 mm (14 AWG) |
| bobina secondaria | Cavo da 65 mm x 254 mm, 0,127 mm (36 AWG), 1800 giri |
| Condensatore | CDE 940C30S68K, 0,068 µ [email protetta] |
| Toroide | 200 mm x 50 mm, ricoperti con pellicola |
| frequenza di risonanza | ~230 kHz |
| invertitore | Mezzo ponte basato su transistor IGBT FGA60N65SMD, 340 volt |
| Durata dell'impulso | 50 µs a 1 kHz, 150 µs a 50 Hz) |
| Massima lunghezza di scarico | 58 cm |
| Quadro elettrico MK | ATmega328P-PU |
Purtroppo non è stato possibile incorporare il video con la presentazione. Se è così, allora eccolo qui.
OneTesla è una piccola bobina di Tesla che si collega via MIDI e riproduce musica con scosse elettriche. Il dispositivo stesso, alto circa 25 centimetri, può produrre fulmini lunghi fino a mezzo metro. Questa unità può mettere in scena un bello spettacolo e sorprendere i tuoi amici con il plasma musicale. Tutte le specifiche del dispositivo sono aperte e disponibili insieme alle istruzioni di montaggio sul sito Web del progetto.
| Parametro | Significato |
|---|---|
| Bobina primaria | 6 giri, raggio 88,9 mm, filo 1,6 mm (14 AWG) |
| bobina secondaria | Cavo da 65 mm x 254 mm, 0,127 mm (36 AWG), 1800 giri |
| Condensatore | CDE 940C30S68K, 0,068 µ [email protetta] |
| Toroide | 200 mm x 50 mm, ricoperti con pellicola |
| frequenza di risonanza | ~230 kHz |
| invertitore | Mezzo ponte basato su transistor IGBT FGA60N65SMD, 340 volt |
| Durata dell'impulso | 50 µs a 1 kHz, 150 µs a 50 Hz) |
| Massima lunghezza di scarico | 58 cm |
| Quadro elettrico MK | ATmega328P-PU |
Un trasformatore che aumenta la tensione e la frequenza molte volte è chiamato trasformatore di Tesla. Risparmio energetico e lampade fluorescenti, cinescopi di vecchi televisori, ricarica di batterie a distanza e molto altro è stato creato grazie al principio di funzionamento di questo dispositivo. Non ne escluderemo l'uso per scopi di intrattenimento, perché il "trasformatore Tesla" è in grado di creare bellissime scariche viola - stelle filanti che ricordano un fulmine (Fig. 1). Durante il funzionamento si forma un campo elettromagnetico che può interessare i dispositivi elettronici e persino il corpo umano e durante le scariche nell'aria si verifica un processo chimico con rilascio di ozono. Per realizzare un trasformatore Tesla con le tue mani, non è necessario avere una vasta conoscenza nel campo dell'elettronica, basta seguire questo articolo.
Tutti i trasformatori Tesla, per il principio di funzionamento simile, sono costituiti dagli stessi blocchi:
L'alimentatore alimenta il circuito primario con la tensione e il tipo richiesti. Il circuito primario crea oscillazioni ad alta frequenza che generano oscillazioni risonanti nel circuito secondario. Di conseguenza, sull'avvolgimento secondario si forma una corrente di alta tensione e frequenza, che tende a creare un circuito elettrico attraverso l'aria: si forma uno streamer.
La scelta del circuito primario dipende dal tipo di bobina di Tesla, dalla fonte di alimentazione e dalle dimensioni dello streamer. Concentriamoci sul tipo di semiconduttore. Ha un layout semplice con parti disponibili e bassa tensione di alimentazione.
Cerchiamo e selezioniamo parti per ciascuna delle unità strutturali di cui sopra:
Dopo l'avvolgimento, isoliamo la bobina secondaria con vernice, vernice o altro dielettrico. Ciò impedirà allo streamer di entrarci.
Terminale: capacità aggiuntiva del circuito secondario, collegato in serie. Con piccoli streamer, non è necessario. È sufficiente alzare l'estremità della bobina di 0,5–5 cm.
Dopo aver raccolto tutte le parti necessarie per la bobina di Tesla, procediamo all'assemblaggio della struttura con le nostre mani.
Assembliamo secondo lo schema più semplice nella figura 4.
Installare separatamente l'alimentatore. Le parti possono essere assemblate mediante montaggio superficiale, l'importante è escludere un cortocircuito tra i contatti.
Quando si collega un transistor, è importante non confondere i contatti (Fig. 5).
Per fare ciò, facciamo riferimento al diagramma. Fissiamo saldamente il radiatore alla custodia del transistor.
Montare il circuito su un substrato dielettrico: un pezzo di compensato, un vassoio di plastica, una scatola di legno, ecc. Separare il circuito dalle bobine con una piastra o una scheda dielettrico, con un foro in miniatura per i fili.
Fissiamo l'avvolgimento primario in modo da evitare che cada e tocchi l'avvolgimento secondario. Al centro dell'avvolgimento primario, lasciamo spazio per la bobina secondaria, tenendo conto che la distanza ottimale tra loro è di 1 cm Non è necessario utilizzare il telaio: è sufficiente un fissaggio affidabile.
Installiamo e ripariamo l'avvolgimento secondario. Effettuiamo i collegamenti necessari secondo lo schema. Puoi guardare il lavoro del trasformatore Tesla fabbricato nel video qui sotto.
Rimuovere prima di accendere. dispositivi elettronici lontano dal sito di prova per evitare rotture. Ricorda la sicurezza elettrica! Per un lancio di successo, segui questi passaggi in ordine:
Una caratteristica distintiva di un potente trasformatore di Tesla è una grande tensione, grandi dimensioni del dispositivo e un metodo per ottenere oscillazioni risonanti. Parliamo un po' di come funziona e di come realizzare un trasformatore Tesla a scintilla.
Il circuito primario funziona Tensione AC. Quando è acceso, il condensatore è carico. Non appena il condensatore viene caricato al massimo, si verifica una rottura dello spinterometro, un dispositivo a due conduttori con uno spinterometro riempito di aria o gas. Dopo la rottura, si forma un circuito in serie dal condensatore e dalla bobina primaria, chiamato circuito LC. È questo circuito che crea oscillazioni ad alta frequenza, che creano oscillazioni risonanti e un'enorme tensione nel circuito secondario (Fig. 6).
Se hai le parti necessarie, puoi assemblare un potente trasformatore Tesla con le tue mani anche a casa. Per fare ciò, è sufficiente apportare modifiche al circuito a bassa potenza:
I trasformatori di scintilla Tesla possono raggiungere fino a 4,5 kW, creando così degli streamer grandi formati. L'effetto migliore si ottiene quando si ottengono gli stessi indicatori di frequenza di entrambi i circuiti. Questo può essere realizzato calcolando i dettagli in programmi speciali - vsTesla, inca e altri. Puoi scaricare uno dei programmi in lingua russa dal link: http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.
