Подписаться на новости
brand brand
logo logo
Сообщество робототехников

Повтори изобретение легендарного Николы Теслы! 4 катушки Теслы из подручных материалов

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов
Вторник, 10 Июля 2018, в 11:57
DIY

162 года назад родился Никола Тесла — ученый и изобретатель, имя которого овеяно легендами. Ему приписывают изобретение первого электромобиля, беспроводной передачи электричества и даже «лучей смерти». Но и реальные, изученные и подтвержденные изобретения Теслы впечатляют: он внес огромный вклад в изучение электричества, радиоволн и магнитных полей.

Главным открытием Теслы остается переменный ток. Конечно, гениальный серб не изобрел его (как иногда пишут в популярных статьях), а лишь нашел ему практическое применение. Попутно он сконструировал двигатель и генератор переменного тока, «потомки» которых используются до сих пор.

Еще одно известное изобретение, которое родилось в ходе экспериментов с электричеством, — катушка Теслы. По функции это резонансный трансформатор для выработки тока высокой частоты и напряжения, но сегодня такие катушки уже мало используются по прямому назначению. Чаще всего их можно увидеть в музеях занимательных наук или на сцене, в разных шоу-проектах. Все дело в зрелищности: катушки формируют в воздухе красивые разряды бело-сиреневого цвета и издают необычный звук. То, что для человека переменный ток высокой частоты (от 700 Гц) безвреден, открыл еще сам Тесла.

Хотите собрать свою катушку Теслы? Мы нашли для вас четыре способа, как соорудить ее из подручных материалов. А в конце будет бонус: рассказ о самой большой Тесла-катушке в России.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-20

Никола Тесла во время одного из экспериментов

 

Общая теория и детали

 

Конструкция типичной катушки Теслы включает такие элементы:

  1. Первичный контур (катушка L1 из медной трубки).
  2. Вторичный контур (катушка L2 из медного провода).
  3. Тороид для накопления энергии.
  4. Заземленный контур безопасности.

ВАЖНО:

  • обе катушки наматывайте в одну сторону: либо по часовой, либо против часовой стрелки;
  • между катушками (намотками) должен быть зазор не менее 1 см.

 

Компоненты схемы питания:

  1. Транзистор КТ805, КТ808, КТ809 или современный аналог: MJE13009, MJE13006, MJE13007, MJE13008, MJE13009.
  2. Резистор на 150–200 Ом.
  3. Конденсатор 1000 мкФ 16 В.
  4. Вентилятор для охлаждения транзистора. Если вентилятор будет частью общей схемы, для него понадобится регулятор напряжения: L7812CV или советский аналог КР142ЕН8Б (т. к. рабочее напряжение стандартного вентилятора — 12 В, а катушки Теслы — до 30 В).

 

Простая схема питания:

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-1

 

Источник фото

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-2

Источник фото

 

Компоненты можно разместить на печатной плате либо методом навесного монтажа — на МДФ или картоне.

И пару слов о технике безопасности. Несмотря на то, что разряды катушки Тесла не причиняют человеку вреда вследствие так называемого «скин-эффекта» (ток проходит по поверхности кожи), важно соблюдать электробезопасность при ее сборке и испытаниях. Не рекомендуется и находиться рядом с работающей катушкой слишком долго: высоковольтное поле может негативно повлиять на самочувствие.

Также мы советуем убрать из зоны действия катушки все гаджеты, включая электронные часы.

А теперь перейдем к сборке устройства. Питание мы уже разобрали выше, а вот пять способов, как и из чего соорудить корпус, катушки и тороид.

 

Способ первый: «на флейте водосточных труб»

Пользователь «Хабра» Uris рассказал о том, как собрать небольшую катушку Тесла из самых бюджетных материалов: сантехнических труб, фитингов и медного провода.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-10

 

Вам понадобится:

  • труба 40x0,25 м;
  • переходное кольцо на трубу 40 мм;
  • муфта переходная на гладкий конец чугунной трубы на 50 мм;
  • резиновая манжета на 50мм;
  • медный провод 0,1–0,15 мм;
  • жидкая резина;
  • медная пластина толщиной до 0,5 мм и шириной около 80 мм;
  • лак высоковольтный;
  • широкая термоусадка;
  • отожженная полоска меди для контактов;
  • блок питания 12 В.

 

Процесс сборки:

1. Трубу вставьте внутрь муфты и зафиксируйте манжетой. 

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-3

2. Намотайте тонкий медный провод на свободный конец трубы, чтобы получить вторичную катушку. Важна аккуратность: витки нужно класть в один слой вплотную друг к другу; провод не перегибать.

3. Изоляция катушки. Намотку покройте высоковольтным лаком и упакуйте в термоусадку. Внимание: с лаком можно работать только на улице или в хорошо проветриваемом помещении!

4. Первичная катушка: медную трубку аккуратно выгните вокруг резиновой муфты, которую насадили на нижнюю часть трубы. Чтобы трубка не перегибалась, насыпьте в нее мелкий песок или соль. Должна получиться спираль в 2,5 витка с расстоянием между витками примерно 3 мм.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-9

 

5. Контакты. Uris советует делать их из отожженной медной полосы и как можно короче, чтобы минимизировать потери. На верхнем конце трубки располагается переходник-кольцо: оно прижимает медный круглый контакт, на который припаян верхний вывод высоковольтной катушки. Кольцо перекрыто медной «крышкой», которая снаружи для изоляции залита жидкой резиной. В центре переходника выведен мини-разъем.

Нижний вывод высоковольтной катушки заземлен.

6. Первичный контур запитывается по схеме выше.

Готово! Эта катушка не дает видимые разряды, но заставляет светиться люминесцентные лампы. Вы можете попробовать собрать для нее усилитель — сферу или тороид.

 

 

Способ второй: трансформатор и конденсаторы

Материал неизвестного автора опубликован на DIY-ресурсе Cxem.net.

 

 

Вам понадобятся:

  • Медная проволока 0,3 мм — около 250 метров.
  • Конденсаторы (автор использует 3 × 24 275VAC 0.33μF).
  • Водосточная труба ПВХ d=75 мм, ее нужно 30–40 см. Можно другие диаметры, но общее правило такое: высотка катушки равна пяти ее диаметрам.
  • Медная трубка (6 мм), отрезок в 5 м.

 

Процесс сборки:

1. Наматываем вторичную катушку на водопроводной трубе. Важна аккуратность!

2. Создаем вторичную катушку из медной трубки. Здесь используется спираль с внутренним диаметром 17см и расстоянием между витками 3 мм, в шесть витков.

3. Собираем конденсатор. Автор использует блок из трех сборок с 24 конденсаторами в каждой (емкость рассчитана по формуле C = I ⁄ (2πfU)). Напряжение в каждой сборке – 6600 В, общая ёмкость всех сборок – 41,3 нФ. Каждый конденсатор снабжен гасящим резистором 10 МОм.

4. Собираем трансформатор и разрядник. В этой катушке используется трансформатор от неоновой вывески NST 4 кВ 35 мА и разрядник из двух болтов и металлического шарика.

Как работает схема питания: когда конденсатор достигает достаточного уровня заряда, он разряжается на разрядник, и там проскакивает искра. Происходит короткое замыкание первичной обмотки трансформатора; в ней начинаются колебания.

5. Настройка катушки: схема настраивается через изменение сопротивления первичной обмотки. Для этого нужно менять точку подключения к ней. Когда в верхней части вторичной обмотки будет очень высокое напряжение, в воздухе появятся красивые разряды. Это и есть сигнал успешной настройки.

6. «Усилитель». Автор использовал не тороид, а сферу — пластиковый шар около 12 см в диаметре, обернутый фольгой.

 

Способ третий: стимпанк-катушка с подсветкой

Пользователь сайта sdelaitak24.ru предлагает интересную конструкцию катушки Тесла со светодиодной подсветкой и эффектными медными деталями.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-22

 

Вот что для нее понадобится.

  • Провод эмалированный ПЭТВ-2 диаметр 0,2 мм.
  • Провод медный в полихлорвиниловой изоляции диаметр 2,2 мм.
  • Туба от силиконового герметика.
  • Труба медная диаметр 8 мм, 130 см.
  • Металлический стержень с заточенным концом.
  • Фольгированный текстолит 200х110 мм.
  • Резисторы 2,2К, 500 R.
  • Конденсатор 1mF.
  • Светодиоды 3-вольтовые, 2 шт.
  • Радиатор 100х60х10 мм.
  • Регулятор напряжения L7812CV или КР142ЕН8Б.
  • Вентилятор 12-вольтовый от компьютера.
  • Коннектор Banana – 2 шт.
  • Транзистор MJE13006, 13007, 13008, 13009; из советских – КТ805, КТ819 и аналогичные.

 

Процесс сборки:

1. Как водится, начинаем с самой ответственной, но очень скучной операции: намотки катушки L2. Ее мы сделаем на тубе от герметика медным эмалированным проводом. Концы провода нужно вывести внутрь тубы через заранее просверленные отверстия. А катушку покрыть 1-2 слоями нитролака.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-12

 

2. Внутрь тубы вставляем металлический стержень — отрезок проволоки или гвоздь. Подпаиваем к нему верхний конец провода катушки.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-13

 

3. Готовую L2 закрепляем на текстолитовой плите стержнем вверх. В месте соединения в плите должно быть отверстие, чтобы вывести нижний конец провода катушки, и второе отверстие для светодиода.

4. Изготавливаем печатную плату по схеме, приведенной ниже. На ней предусмотрены два светодиода и питание для компьютерного вентилятора. Транзистор и регулятор напряжения намажьте термопастой; регулятор напряжения изолируйте от радиатора с помощью теплопроводящих прокладок и изоляционных шайб.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-6

 

5. Крепим на плату катушку L1 из оголенного медного провода и запитываем ее. Оптимальное количество витков — 2,5.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-14

 

6. Настраиваем катушку Теслы. Поднесите флуоресцентную лампу: если та не светится, поменяйте выводы местами. Затем перемещайте верхний провод вывода, чтобы найти то место крепления, при котором у лампы будет максимально яркое свечение.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-15

 

7. Чтобы увеличить мощность, прикрепляем на металлический стержень тороид из медной трубки.

 

 

Способ четвертый: мини-катушка с питанием от «кроны»

Это инструкция по сборке небольшой катушки Теслы из доступных радиодеталей и девятивольтовой батарейки. Если вы хотите показать друзьям фокус с «волшебными лампочками», но не готовы экспериментировать с током от сети — она написана для вас. Видеовариант опубликован на youtube-канале «Все идеи».

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-23

 

Вот что вам понадобится.

  • Выключатель.
  • Резистор на 22 кОм.
  • Транзистор 2N2222A.
  • Коннектор для «кроны».
  • Труба ПВХ d=20 мм, отрезок длиной 85 мм.
  • Батарейка «крона» 9V.
  • Медный провод сечением 0,5 мм.
  • Провод в изоляции ПВХ сечением 1 мм, отрезок длиной 15–20 см.
  • Обрезок фанеры или ламината размерами примерно 20х20 см.

 

Порядок сборки здесь почти такой же, как в предыдущих моделях.

1. Начнем с катушки L2. Намотайте медную проволоку на трубу в один слой, виток к витку, отступив от краев примерно на 0,5 см. Первый и последний виток зафиксируйте бумажным скотчем, чтобы намотка не слетала.

2. Прикрепите трубу-катушку на основание из фанеры или ламината с помощью термоклея. Так же закрепите выключатель, транзистор и коннектор для кроны.

3. Делаем катушку L1. Изолированный провод дважды обмотайте вокруг катушки и тоже зафиксируйте термоклеем.

4. Соедините схему в цепь:

♦ нижний конец провода вторичной (длинной) катушки — к среднему контакту транзистора;

♦ резистор — также к среднему контакту транзистора;

♦ верхний конец провода первичной (короткой) катушки — к резистору;

♦ нижний конец провода первичной обмотки — к правому контакту транзистора;

♦ контакт резистора с проводом первичной обмотки — к контакту выключателя;

♦ красный провод коннектора «кроны» (+) — к среднему контакту выключателя;

♦ черный провод коннектора «кроны» (-) — к левому контакту транзистора.

 

После того как вы установите в коннектор батарейку и нажмете выключатель, катушка заработает. Она не будет давать видимые разряды из-за низкого рабочего напряжения, но сможет зажечь флуоресцентную лампу в вашей руке.

 

 

Бонус: гигантская катушка высотой три метра

Этот «рецепт» разработали и опробовали пользователь «Хабра» zerglabs и его команда. Они создали катушку высотой около трех метров с расчётной мощностью примерно в 30–40 кВт. Энтузиасты выбрали разновидность катушки Теслы, известную как DRSSTC — Dual Resonant Solid State Tesla Coil. Она обладает особой «музыкальностью»: издает звуки, высотой которых можно управлять с помощью midi-пульта.

 

Повтори-изобретение-легендарного-Николы-Теслы-4-катушки-Теслы-из-подручных-материалов-17

 

Команда использовала:

  • Медный провод 1,6 мм.
  • Канализационную ПВХ-трубу d=30 мм, отрезок длиной 180 см.
  • Медную трубку диаметром 22 мм.
  • Алюминиевые трубы d=50 мм.
  • Фанеру и стеклотекстолит для деталей каркаса.

 

Процесс сборки:

1. Как и предыдущие мастера, zerglabs и его «соучастники» сначала обмотали трубу медным проводом, чтобы сделать вторичный контур. Ее закрепили на подставке из фанеры.

2. Вторичный контур сделали из медной трубки, которую уложили в подставку с пазами. Шесть витков, диаметр 22 мм.

3. Команда соорудила особенный тороид, удобный для транспортировки. Он состоит из фанерных элементов и загнутых алюминиевых труб и в собранном виде похож на скелетированный пончик. Как объясняет zerglabs, поле «обтягивает» тороид, поэтому его можно делать не сплошным.

4. Сборка электрической части. В силовом инверторе для больших катушек Теслы часто используются IGBT-модули. Для гигантской катушки команда взяла два модуля CM600DU-24NFH (600 ампер непрерывного тока, 1200 вольт), соединив их по схеме «мост». Модули скрепили медными шинами и снабдили электролитическими и плёночными конденсаторами. В управляющую автоматику встроили автоматический пускатель (большое силовое реле) и несколько силовых резисторов, чтобы при включении катушка не выбивала предохранители сети.

В конструкцию также вошла батарея конденсаторов: пять штук общей ёмкостью около 1,2 мкф и максимальным напряжением 20 киловольт. Их соединили с помощью медных пластин.

Сложная и секретная часть гигантской катушки — драйвер, модулирующий частоту колебаний. Он позволяет управлять разрядами, в том числе для того, чтобы играть на катушках мелодии. Но его схема — интеллектуальная собственность разработчиков.

 

Читайте также: 

рейтинг

830

просмотров

0

комментариев

порекомендовать друзьям

комментарии

Нет комментариев

Гость

Дорогие друзья! Помните, что администрация сайта будет удалять:

  • Комментарии с грубой и ненормативной лексикой
  • Прямые или косвенные оскорбления героя поста или читателей
  • Короткие оценочные комментарии ("ужасно", "класс", "отстой")
  • Комментарии, разжигающие национальную и социальную рознь
brand brand