No site do Kickstarter, três estudantes americanos apresentaram o projeto OneTesla. A famosa bobina de Tesla ressonante, usada pelos cientistas para produzir altas voltagens em altas frequências, foi reduzida em tamanho por jovens físicos e se transformou em um instrumento musical com interface MIDI, tocando música com a ajuda de belos relâmpagos. Os inventores oferecem o carretel de música como um kit faça você mesmo por cerca de US$ 330.
A bobina de Tesla original pode ser do tamanho de uma pequena sala e produzir relâmpagos de até vários metros de comprimento, enquanto a tensão de operação da bobina pode ser de até 250.000 volts, o que torna o dispositivo extremamente fatal. Mas os alunos oferecem um protótipo mais inócuo de bobina ressonante: OneTesla tem apenas 25 cm de altura e ao mesmo tempo produz "relâmpagos" de até 60 cm de comprimento.
Bobina de música OneTesla faz uma aliança com uma interface MIDI, mas em geral, o dispositivo, como há mais de cem anos, funciona a partir de um transformador Tesla exclusivo. Você pode reproduzir o som do OneTesla em casa conectando a bobina a um PC ou sintetizador através da porta USB MIDI. A "Music Coil" pode tocar apenas 2 notas de cada vez, mas isso é suficiente para ouvir sua melodia favorita em uma performance incomum de forma bastante legível.
Os autores do projeto oferecem um kit com um conjunto de peças necessárias para você montar o OneTesla. E embora o dispositivo não seja dos mais simples, os desenvolvedores afirmam que seguindo instruções detalhadas e sabendo manusear um ferro de solda, a bobina pode ser montada em um dia. O kit DIY inclui o próprio transformador Tesla, duas placas, dois enrolamentos, um toróide, um capacitor e vários elementos menores. Ao mesmo tempo, a startup é absolutamente aberta e jovens físicos fornecem acesso gratuito a diagramas detalhados OneTesla.
O enrolamento primário na bobina OneTesla possui 6 espiras de fio com diâmetro de 1,6 mm, o enrolamento secundário é projetado para 1800 espiras de fio com diâmetro de 0,127 mm. A placa de acionamento associada ao enrolamento primário é conectada ao rede elétrica e fornece energia ao dispositivo. E a placa do interruptor, projetada com base no microcontrolador ATmega328P-PU, é projetada para gerar sinais de liga e desliga que criam descargas na frequência desejada. Um dispositivo MIDI é conectado a ele, do qual o sinal de entrada é lido. Para proteger o dispositivo de altas tensões, o sinal de uma placa para outra é transmitido via fibra ótica e um botão mecânico especial é instalado na placa do interruptor que regula a potência de saída do dispositivo.
No site do projeto, os autores também alertam sobre medidas de segurança ao usar um carretel de música. Assim, por exemplo, em nenhum caso você deve entrar em contato com faíscas. Além disso, é importante considerar que o ar ionizado ao redor do aparelho libera ozônio, que em grandes quantidadesé um gás irritante. Portanto, use a bobina apenas em uma área bem ventilada. Mas mesmo apesar de regras operacionais tão rígidas, nos seis meses de existência da bobina OneTesla, dezenas de milhares de pessoas apareceram querendo comprar este protótipo incomum da bobina do lendário inventor.
Descrição de uma bobina de Tesla de demonstração de meia ponte com modulação de áudio.
Para tocar música com descargas de alta tensão, você precisa de uma bobina de Tesla de transistor, um painel de controle, que também é um interruptor, capaz de transmitir notas ao circuito de controle do gerador e uma fonte de sinal - um laptop, PC ou teclado musical . Tudo isso está conectado e o resultado é um desempenho muito espetacular - uma bobina cantante. Embora durante os mini-concertos que aconteceram, tive a sensação de que tudo isso era um mimo em grande escala. Parece que não há nada a ser feito aqui e uma cultura pop tão jovem se desenvolveu. Hoje, performances inteiras em grande escala com bobinas de Tesla, shows e shows de Tesla são organizados no mundo, que reúnem muitos curiosos. Olhar para as fileiras musicais é muito melhor do que olhar apenas para as fileiras. Sobre o que em questão pode ser entendido a partir do vídeo.
Para obter resultados semelhantes, você precisa coletar o seguinte esquema.
Figura 1 - Diagrama de blocos de conexão de um sinal de áudio ao DRSSTC
Existem outras opções, mas este esquema é o mais simples. Vamos dar uma breve olhada em cada bloco.
Bobina Tesla DRSSTC.
O DRSSTC 1 foi escolhido como gerador, que foi usado para uma linha monofio. Foi quase completamente redesenhado e tornou-se DRSSTC 1.1. Você pode ver a visualização inicial do dispositivo. O gerador usa uma chave de corrente de meia ponte com transistores IRGP50B60PB1. A meia ponte e o GDT permaneceram inalterados.
A seção de energia é controlada pelo driver universal UD1.3b de Steven Ward. Esquema no original. Descrição no site do autor.
O circuito montado é mostrado na Figura 2.
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Figura 2 - Placa de controle DRSSTC
A placa está escondida em uma caixa de metal para não pegar captadores do campo HF da bobina. A consideração do princípio de funcionamento do esquema é colocada em um artigo separado.
Fonte de energia.
A PSU é um circuito de partida suave e um retificador com um capacitor de filtro. Ele também possui um fusível de 5A, um capacitor de supressão de interferência e um transformador abaixador 220/18 conectado a uma placa com tudo isso para alimentar a eletrônica de baixa tensão. O esquema para a carga suave de eletrólitos consiste em um relé e resistores de carga. Você pode ler sobre isso.
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Figura 3 - Fonte de alimentação
Após 5-6 seg. após a tensão de alimentação ser aplicada, o relé é ativado e o gerador pode ser iniciado. Nesse caso, não há surto de corrente, pois o capacitor grande é carregado por meio de resistores.
Figura 4 - Conteúdo interno do corpo
Além do driver, PSU e capacitores de loop, o gabinete contém transformadores de corrente para organizar retorno e proteção de corrente de loop (OCD). Como eles funcionam também já está escrito.
transformador ressonante.
O circuito primário é composto por uma capacitância comutável e um primário cônico feito com fio de Ø3mm, 12 voltas. Ressonância no 10º turno.
Figura 5 - Enrolamentos primários e secundários de um transformador ressonante
A bateria MMC é montada a partir de capacitores CBB81. A capacitância total é 147nF 4kV. Para trabalhar com um enrolamento secundário feito especialmente para este projeto, a capacitância é de 47nF. Devido à capacitância comutável, o gerador é versátil e pode ser operado com vários enrolamentos secundários.
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Figura 6 - Capacitores do circuito oscilatório primário
O enrolamento secundário é feito com um fio de Ø0,18mm em um quadro de Ø11 cm, totalizando 1200 voltas. Comprimento do enrolamento 25cm.
A capacidade para o enrolamento secundário é feita de duto de alumínio corrugado. De acordo com o cálculo, o toróide deve ter um diâmetro externo de 18 cm e um diâmetro do próprio tubo de 8 cm. Não havia tal toróide e não havia corrugações na loja. O mais próximo em tamanho era um toróide de um antigo SSTC que estava no sótão e acabou em cima do secundário. Seu diâmetro externo é de 21 a 22 cm, é mais do que o valor calculado, mas a bobina com ele começou e criou descargas de até 30 cm.
Depois de algum tempo, decidiu-se, no entanto, atingir os valores calculados. Um toróide do diâmetro necessário foi construído a partir de anéis de alumínio. Os anéis são mantidos no lugar com círculos de plástico. Para que os anéis não se desfaçam, eles são colados adicionalmente com cola quente.
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Figura 7 - Toróide de anéis
Por alguma razão, uma bobina com tal toróide se recusou a funcionar até que todos os anéis fossem conectados por um fino pedaço de fio em um só lugar.
Figura 8 - Anéis de conexão com fio
Para comparação, dois vídeos com toróides diferentes. Todos os outros parâmetros do gerador não foram alterados. Duração do pulso 115-120mks, período 5ms.
Com uma diminuição no diâmetro externo do toróide, as descargas aumentaram para 35-40 cm. Isso prova mais uma vez que nos transformadores Tesla é importante calcular com precisão a frequência dos circuitos acoplados e manter uma ressonância de quarto de onda nas bordas da bobina de alta tensão. Nesse caso, você precisa tentar fazer a bobina para que os parâmetros acima sejam alcançados quando maior tamanho capacitância no terminal superior do enrolamento secundário. NO este caso a bobina é projetada para um pequeno toróide.
deveria fazer aparência de todo o dispositivo no estilo de Half-Life 1, mas essa ideia foi abandonada na metade.
Outra medida para aumentar o comprimento da descarga foi reduzir o pino de descarga em 1 cm. Ao mesmo tempo, o limitador de corrente, ajustado para 150A, começou a funcionar. O consumo médio da rede é 220V 2-3A, em algumas notas a corrente aumenta para 4A.
Após longas corridas, descobriu-se que o enrolamento primário estava esquentando. Parece que inibe o crescimento do comprimento de descarga com o aumento da duração do pulso de trabalho, porque é feito de um fio de pequeno diâmetro. Capacitores, transistores e eletrólitos são aquecidos um pouco, e o transformador 220 / 18V, 0,555A acabou sendo o mais quente. Era necessário levar este transformador com uma potência de 15 a 20 watts, embora, de acordo com cálculos preliminares, 10 watts fossem suficientes.
Interruptor e adaptador USB-MIDI.
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Figura 9 - Painel de controle (Disjuntor)
O interruptor acabou sendo muito agradável de se olhar. Dentro da caixa está montado o circuito do disjuntor i1 desenvolvido pela BSVi. Todos os detalhes, firmware e diagrama no site do autor. Eu não queria entender escrever programas para microcontroladores como o ATmega, e por isso este circuito foi montado com firmware pronto.
O interruptor é muito bom. No início, vários capacitores SMD foram queimados com um poderoso ferro de solda e o disjuntor estava instável, muitas vezes reiniciado, e os modos de operação não mudavam bem. Em seguida, os capacitores foram substituídos e tudo começou a funcionar bem. Além do modo de reprodução MIDI, existem modos contínuos e interrompidos DRSSTC padrão. O disjuntor é conectado ao DRSSTC com um patch cord óptico de três metros.
Para baixar o firmware para o microcontrolador, era necessário um programador. No meu caso, ficou como na Figura 10.
Figura 10 - Programador para ATmega
Foi utilizado o programa USBASP AVRDUDE PROG, baixado de algum lugar da Internet.
Uma parte importante neste sistema é o adaptador USB-MIDI. Ele pode ser construído de acordo com o esquema, dos quais existem muitos na Internet, mas você não pode sofrer e comprar. Eu escolhi a segunda opção. 
Figura 11 - Adaptador USB-MIDI
Notebook ou PC.
Neste ponto, tudo está claro a partir do título. As melodias em formato MIDI são reproduzidas usando um player no qual é possível atribuir uma porta de saída. Por exemplo, o Midi player 2.6 (da Falcosoft) é adequado. Seu tamanho é de cerca de 1 MB. Basicamente, todas as melodias são baixadas do site OneTesla. Aqui está um por exemplo (Ievan Polkka.mid).
Depois de algum tempo, a bobina foi atualizada para a versão 1.2. O artigo foi escrito há muito tempo e estava no disco rígido. Para não editá-lo, as alterações são refletidas no diagrama, que foi desenhado (embora não planejado). O driver, transistores de meia ponte, capacitor de potência e várias pequenas melhorias foram alteradas.
Quando todas as peças estão montadas e configuradas, conectamos a bobina de Tesla ao laptop e organizamos um concerto, mas não esquecemos das precauções de segurança.
O som difere ao fotografar com dispositivos diferentes. É melhor assistir e ouvir ao vivo.
Infelizmente, não foi possível incorporar o vídeo com a apresentação. Se sim, então aqui está.
OneTesla é uma pequena bobina de Tesla que se conecta via MIDI e toca música com choques elétricos. O próprio aparelho, que tem cerca de 25 centímetros de altura, pode produzir relâmpagos de até meio metro de comprimento. Esta unidade pode dar um bom show e surpreender seus amigos com plasma musical. Todas as especificações do dispositivo estão abertas e disponíveis juntamente com as instruções de montagem no site do projeto.
| Parâmetro | Significado |
|---|---|
| Bobina primária | 6 voltas, raio de 88,9 mm, fio de 1,6 mm (14 AWG) |
| bobina secundária | 65 mm x 254 mm, fio de 0,127 mm (36 AWG), 1800 voltas |
| Capacitor | CDE 940C30S68K, 0,068µ [e-mail protegido] |
| toróide | 200mm x 50mm, coberto com papel alumínio |
| frequência de ressonância | ~230 kHz |
| inversor | Meia ponte baseada em transistores IGBT FGA60N65SMD, 340 volts |
| Duração do pulso | 50 µs a 1 kHz, 150 µs a 50 Hz) |
| Comprimento máximo de descarga | 58 centímetros |
| placa de disjuntor MK | ATmega328P-PU |
Infelizmente, não foi possível incorporar o vídeo com a apresentação. Se sim, então aqui está.
OneTesla é uma pequena bobina de Tesla que se conecta via MIDI e toca música com choques elétricos. O próprio aparelho, que tem cerca de 25 centímetros de altura, pode produzir relâmpagos de até meio metro de comprimento. Esta unidade pode dar um bom show e surpreender seus amigos com plasma musical. Todas as especificações do dispositivo estão abertas e disponíveis juntamente com as instruções de montagem no site do projeto.
| Parâmetro | Significado |
|---|---|
| Bobina primária | 6 voltas, raio de 88,9 mm, fio de 1,6 mm (14 AWG) |
| bobina secundária | 65 mm x 254 mm, fio de 0,127 mm (36 AWG), 1800 voltas |
| Capacitor | CDE 940C30S68K, 0,068µ [e-mail protegido] |
| toróide | 200mm x 50mm, coberto com papel alumínio |
| frequência de ressonância | ~230 kHz |
| inversor | Meia ponte baseada em transistores IGBT FGA60N65SMD, 340 volts |
| Duração do pulso | 50 µs a 1 kHz, 150 µs a 50 Hz) |
| Comprimento máximo de descarga | 58 centímetros |
| placa de disjuntor MK | ATmega328P-PU |
Um transformador que aumenta a tensão e a frequência muitas vezes é chamado de transformador Tesla. Economia de energia e lâmpadas fluorescentes, cinescópios de TVs antigas, carregamento de baterias à distância e muito mais foram criados graças ao princípio de operação deste dispositivo. Não excluiremos seu uso para fins de entretenimento, porque o "transformador Tesla" é capaz de criar belas descargas roxas - serpentinas semelhantes a relâmpagos (Fig. 1). Durante a operação, forma-se um campo eletromagnético que pode afetar dispositivos eletrônicos e até mesmo o corpo humano, e durante as descargas no ar ocorre um processo químico com a liberação de ozônio. Para fazer um transformador Tesla com suas próprias mãos, não é necessário ter amplo conhecimento na área de eletrônica, basta seguir este artigo.
Todos os transformadores Tesla, devido ao princípio de operação semelhante, consistem nos mesmos blocos:
A fonte de alimentação fornece o circuito primário com a tensão e o tipo necessários. O circuito primário cria oscilações de alta frequência que geram oscilações ressonantes no circuito secundário. Como resultado, uma corrente de alta tensão e frequência é formada no enrolamento secundário, o que tende a criar um circuito elétrico através do ar - uma serpentina é formada.
A escolha do circuito primário depende do tipo de bobina de Tesla, da fonte de energia e do tamanho do streamer. Vamos nos concentrar no tipo de semicondutor. Tem um layout simples com peças disponíveis, e baixa tensão de alimentação.
Vamos pesquisar e selecionar peças para cada uma das unidades estruturais acima:
Após o enrolamento, isolamos a bobina secundária com tinta, verniz ou outro dielétrico. Isso impedirá que o streamer entre nele.
Terminal - capacidade adicional do circuito secundário, conectado em série. Com pequenas serpentinas, não é necessário. É suficiente trazer a extremidade da bobina 0,5 a 5 cm para cima.
Depois de coletar todas as peças necessárias para a bobina de Tesla, procedemos à montagem da estrutura com nossas próprias mãos.
Montamos conforme o circuito mais simples na figura 4.
Instale a fonte de alimentação separadamente. As peças podem ser montadas por montagem em superfície, o principal é excluir um curto-circuito entre os contatos.
Ao conectar um transistor, é importante não confundir os contatos (Fig. 5).
Para fazer isso, nos referimos ao diagrama. Nós prendemos firmemente o radiador na caixa do transistor.
Monte o circuito em um substrato dielétrico: um pedaço de compensado, uma bandeja plástica, uma caixa de madeira, etc. Separe o circuito das bobinas com uma placa ou placa dielétrica, com um furo em miniatura para os fios.
Fixamos o enrolamento primário para evitar cair e tocar no enrolamento secundário. No centro do enrolamento primário, deixamos espaço para a bobina secundária, levando em consideração que a distância ideal entre eles é de 1 cm. Não é necessário usar o quadro - basta uma fixação confiável.
Instalamos e consertamos o enrolamento secundário. Fazemos as conexões necessárias de acordo com o esquema. Você pode ver o trabalho do transformador Tesla fabricado no vídeo abaixo.
Remova antes de ligar. dispositivos eletrônicos longe do local de teste para evitar quebras. Lembre-se da segurança elétrica! Para um lançamento bem-sucedido, siga estas etapas na ordem:
Uma característica distintiva de um poderoso transformador de Tesla é uma grande tensão, grandes dimensões do dispositivo e um método para obter oscilações ressonantes. Vamos falar um pouco sobre como funciona e como fazer um transformador Tesla tipo faísca.
O circuito primário funciona em tensão CA. Quando ligado, o capacitor é carregado. Assim que o capacitor é carregado ao máximo, ocorre uma quebra do centelhador - um dispositivo de dois condutores com um centelhador preenchido com ar ou gás. Após a quebra, um circuito em série é formado a partir do capacitor e da bobina primária, chamado de circuito LC. É este circuito que cria oscilações de alta frequência, que criam oscilações ressonantes e enorme tensão no circuito secundário (Fig. 6).
Se você tiver as peças necessárias, poderá montar um poderoso transformador Tesla com suas próprias mãos, mesmo em casa. Para fazer isso, basta fazer alterações no circuito de baixa potência:
Os transformadores de faísca da Tesla podem atingir até 4,5kW, criando assim streamers tamanhos grandes. O melhor efeito é obtido quando os mesmos indicadores de frequência de ambos os circuitos são alcançados. Isso pode ser realizado calculando os detalhes em programas especiais - vsTesla, inca e outros. Você pode baixar um dos programas em russo no link: http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.
