Главная » Тесла
Призовой фонд
на июль 2018 г.
1. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
2. 150 руб.
От пользователей

Сверхминиатюрная SGTC

Итак, в продолжение темы портативных генераторов высокого напряжения, хотел бы представить вашему вниманию новое самодельное устройство, которым вполне можно будет удивить родных, друзей и т. д.

Вступление

SGTC (Искровой трансформатор Теслы) – это самый первый тип популярных сегодня «Катушек Теслы». Он был разработан ещё самим Николой Тесла и запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала». В этой статье я приведу по возможности подробную инструкцию по изготовлению подобного устройства, но имеющего очень маленькие размеры, по сравнению со своими распространёнными аналогами.

И опять, вся система будет разделена на низковольтную часть и высоковольтную.

Первая часть

Низковольтная часть представляет из себя ни что иное, как блокинг-генератор, трансформатор и умножитель (а в данном случае удвоитель) напряжения. Эта схема сильно распространена среди радиолюбителей, но я всё-же приведу её.

Список деталей для низковольтного преобразователя:

Наименование

Номинал, марка

Обозначение на схеме

Количество

Внешний вид

Отсек для батарейки типа ААА

KLS5-817-B

GB1

1

Транзистор

D880-Y**

Q1

1

Резистор

470 Ом

R1

1

Трансформатор

Марки не имеет. Внутренний код ТВП1.5-3кВ. Купить можно на AliExpress вместе с транзистором, резистором и радиатором (это комплект).*

TV1

1

Столб выпрямительный

КЦ106Г

VD1-VD2

2

Конденсатор высоковольтный

DHR4E4C681K2BB

C1-C2

2

* Если ссылка на трансформатор уже не активна, то просто поищите трансформатор по запросу «Высоковольтный генератор» или «Высоковольтный модуль».

** На транзисторе, который был в комплекте с трансформатором, не было никаких опознавательных знаков. В аналогичном наборе для сборки высоковольтного преобразователя использовался транзистор указанного типа.

Электрическая схема блока питания (низковольтной части):


Схема высоковольтного блока питания

Как уже стало понятно из схемы, наша катушка Теслы будет питаться от 1-го гальванического элемента питания типа ААА («Мизинчиковая» батарейка). Разумеется, такие батарейки не выдержат длительной работы, поэтому отсек можно заменить простым разъёмом для подключения блока питания или отсеком для более «ёмкой» батарейки, не забывая при этом, что схема рассчитана на 1.5 вольта! Но если запускать её на 15-20 секунд, то батарейки хватит на достаточно большое количество включений. Собственно, это всё что можно сказать о низковольтной части. Собрать её сможет любой радиолюбитель.

Вторая часть

А вот высоковольтная часть будет несколько сложнее, чем низковольтная. По сути, она представляет из себя типовую схему искрового трансформатора. MMC (Multi Mini Capacitor-сборка из нескольких конденсаторов, суммарно дающая требуемую ёмкость и напряжение), Spark Gap (Искровой промежуток, разрядник), «первичка» и цилиндрическая однослойная «вторичка», намотанная на водопроводной трубе – всё то-же, что и в её «старших сёстрах», только в несколько раз меньше. Для начала приведу таблицу деталей для второй части. Она актуальна только в том случае, если Вы собираете всё (и первую и вторую части) по приведённым схемам. Иначе, в лучшем случае - не получите должного результата; в худшем - что-нибудь сожжёте или пробьёте высоким напряжением.

Наименование

Номинал, марка, параметры

Обозначение на схеме

Количество

Внешний вид

Конденсатор для MMC

К78-2, 6800 пФ, 2000 В

C1-C3

3

Разрядник

Два кусочка толстой медной жилы от провода. Расстояние между концами – 1.5-3 мм. Расстояние подбирается опытным путём, но в пределах этого промежутка.***

SG1

1

Первичная обмотка («первичка»)

Цилиндрическая. 1.5-2 витка. Монтажный провод (жила с изоляцией) диаметр проводника 1-2 мм.

L1

1

Фотографий первички отдельно не делал. Её можно увидеть на общем фото.

Вторичная обмотка («вторичка»)

Цилиндрическая. 300 витков проводом 0.18 мм на тонкостенной водопроводной трубе с внешним диаметром 2 см.*

L2

1

Фотографий вторички отдельно не делал.

Металлическая сфера

3.8 см диаметр. Купить можно на AliExpress.**

S1

1

* Должен сразу предупредить, что использовать металлопластиковые трубы нельзя. Нужен исключительно пластик. Также следует выбирать трубы с наименьшей толщиной стенок, так как толстые стенки ухудшают качество работы (проверено на собственном опыте).

** Если ссылка на товар уже не активна, то попробуйте поискать по запросам «шар 38 мм диаметр» или «диаметр 38 мм полый шар из нержавеющей стали».

*** Вместо самодельного разрядника можно использовать готовый, подобный тому, который изображён на соответствующей картинке. Напряжение: от 3 до 5 кВ. Брать меньше нет смысла: мощность разрядов упадёт. Если взять больше, то появляется риск пробоя конденсаторов MMC.


Всё, что нужно для сборки катушки Тесла

По поводу первичной и вторичной обмоток тоже хотел бы напомнить: мотать нужно в одну и ту-же сторону. Стоит учесть, что безопасной считают правую намотку (против часовой стрелки). Высота «вторички» - 6 см. Кроме того, для безопасности, можно параллельно каждому конденсатору в батарее припаять резистор на 1-1.5 мОм (Тут могу быть неточным. Сам не рассчитывал), чтобы снимать остаточный заряд и не принять однажды его на себя. Я этого делать не стал, поэтому каждый раз после включения приходится аккуратно разряжать каждый конденсатор куском провода.

Схема высоковольтной части:


Схема высоковольтной части

Сама по себе, схема простая, но именно в ней потребуется максимальная точность (при настройке разрядника и, возможно, размещении компонентов на печатной плате) и терпение (при намотке вторичной обмотки). Могу добавить, что использовать сферу здесь не обязательно, однако она заметно увеличивает мощность разрядов и делает конструкцию более похожей на большие аналоги. Если Вы всё-же решили её использовать, то дам Вам совет: не нужно её припаивать, приклеивать и каким-либо ещё образом крепить её ко вторичной обмотке. Достаточно просто положить её сверху так, чтобы она касалась терминала (высоковольтного верхнего конца провода «вторички»). Саму же «вторичку» можно покрыть высоковольтным изоляционным лаком и приклеить к печатной плате секундным клеем. Для этого рекомендую использовать клей на основе цианакрилата (например, Момент).

Собираем всё воедино

Для этой конструкции я настоятельно рекомендую изготовить печатную плату. При этом нужно соблюдать достаточные расстояния между дорожками и выводами компонентов. Затем желательно покрыть всю получившуюся систему изоляционным лаком (я для этого часто использую Цапон), особенно нижнюю часть платы (ту, где располагаются дорожки), так как там вполне могут происходить стекания зарядов и, что самое опасное, поверхностный пробой. Размеры моей платы: 5.5x8.5 см. Для рисования дорожек я использовал специальный маркер. Его можно купить в магазинах радиоэлектроники или хоз. магазинах.


Печатная плата

Для травления использовался хлорид железа 3 (хлорное железо). Его также можно купить в магазинах радиоэлектроники.

Травление печатной платы

Вот так выглядит моя конструкция в собранном виде без сферы.

А вот так со сферой

Результат

 Описание, как я считаю, лучше начать с фотографий:

Вот так выглядит искровой разряд в палец.

Ещё один.

А вот тут уже стример.

Ещё одна искра. Из-за настроек камеры, разрядник на фото сверкает очень эффектно.

Если приглядеться, то можно заметить, что сверху танцует маленький самостоятельный стример. На самом деле, он гораздо ярче.

В результате получаем полноценную искровую катушку Теслы, с которой вполне можно провести все те-же опыты, что и с другими системами подобного типа. Наша катушка имеет все те-же свойства, что и её крупные аналоги. Если посмотреть на разряд в темноте, то можно отчётливо видеть то, что он по форме очень напоминает настоящие молнии во время грозы. Это одно из свойств, которые делают этот тип катушек достаточно привлекательным. Кроме того, рядом с ней (собственно, как и с любой другой катушкой Теслы) будут светиться различные газоразрядные лампы. Самое главное – в этой конструкции удалось совместить столь опасный тип SGTC и, как не странно, портативность и полную безвредность для человека.

Собственно, теперь я рассказал всё об этом аппарате. Всем всего хорошего и будьте осторожны с высоким напряжением!

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
GB1 Отсек для батарейки АААKLS5-817-B1 Можно заменить на аналогичный, но с тем-же напряжениемПоиск в магазинеВ блокнот
Q1 ТранзисторD8801 Не критиченПоиск в магазинеВ блокнот
R1 Резистор
470 Ом
1 Поиск в магазинеВ блокнот
TV1 Трансформатор1.5 вольт -> 3000 вольт1 Искать на AliExpressПоиск в магазинеВ блокнот
VD1, VD2 Диод
КЦ106Г
2 Поиск в магазинеВ блокнот
C1, C2 КонденсаторDHR4E4C681K2BB2 680 пФ, 15 кВПоиск в магазинеВ блокнот
C1, C2, C3 КонденсаторК78-2: 6800 пФ, 2000 В3 Обозначения по второй схемеПоиск в магазинеВ блокнот
SG1 Разрядник4.5 кВ1 Можно заменить фирменным на напряжение от 3 до 5 кВПоиск в магазинеВ блокнот
L1 Первичная обмотка1.5-2 витка заизолированной медной жилой. диаметром 1.5-2.5 мм1 Поиск в магазинеВ блокнот
L2 Вторичная обмотка300 витков проводом 0.18 мм на каркасе 2 см диаметром1 Мотается на тонкостенной пластиковой водопроводной трубеПоиск в магазинеВ блокнот
S1 СфераДиаметром 3.8 см1 Искать на AliExpressПоиск в магазинеВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Опубликована: Изменена: 20.12.2017 0 4
Я собрал 0 2
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (31) | Я собрал (0) | Подписаться

+1
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
алекс #
Обстоятельнейшее описание. Браво!
Ответить
+1
andro #
Выглядит очень просто.
Ответить
+1

[Автор]
Глеб2003 #
Статья предназначена как для новичков так и для профессионалов (если кому-то будет интересно).
Ответить
0
sergeus8 #
Схема не запуститься от 1 батарейки на 1,5 вольт. Разрядник расплавится от батареи конденсаторов такой ёмкости.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Схема не запуститься от 1 батарейки на 1,5 вольт
Тем не менее, она не только запускается, но и работает. Все фотографии я делал при питании строго от одной батарейки типа ААА. Если хотите точнее, то Energizer Utimate Litium.
Разрядник расплавится от батареи конденсаторов такой ёмкости
Тогда каким образом были сделаны снимки работы, если на них чётко видно этот самый разрядник? Магия?! Разрядник немного грелся, да, но никаких следов плавления не было обнаружено. Посмотрите на ионофон: там электроды едва ли будут толще, но они и не думают плавиться, несмотря на много большую мощность разряда (да, там именно дуга, а следовательно высокая температура).
Отредактирован 10.12.2017 13:20
Ответить
0
sergeus8 #
На фото не видно питание от батареи. Питание подведено от внешнего блока питания крокодилами.
Разрядник может проработать некоторое время перед разрушением, но оно при такой ёмкости конденсаторов неминуемо в течение нескольких минут.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Похоже, Вы пытаетесь доказать, что Земля плоская... Посмотрите повнимательнее фотографии, приведённые в статье: на двух отчётливо видно батарейку. Зачем пытаться опровергать очевидное?
Прикрепленный файл: tesla55-19.jpg
Ответить
+1
Dima koshetcov #
С чего же вы все взяли что разрядник расплавиться или в течении нескольких минут разрушиться под воздействием искрового разряда? Емкость конденсаторов 6,8 nF тем более соединены они все последовательно. А при последовательном соединении конденсаторов суммируется их напряжение а вот емкость наоборот уменьшается. И в итоги емкость становиться в разы меньше. Скажу кратко, есть такие устройства как ЭШУ на высоковольтных катушках, так вот там емкость конденсатора в разы превышает ту что представлена в схеме. Вот я например ставлю в ЭШУ конденсаторы с емкостью 220nF 1000V от компании EPCOS там же покупаю разрядники на соответствующее напряжение иногда применяю и самодельные разрядники из латунных пластинок предварительно залуженных. И не разу еще разрядники не плавились. Да со временем разрушается, но не не за несколько минут а за несколько лет или месяцев смотря из какого материала сделан.
Ответить
+1

[Автор]
Глеб2003 #
Разрядник сделан из толстой медной жилы.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
В статье были исправлены некоторые неточности. Схемы были обновлены.
Ответить
+1
mosfet36 #
А что мешает использовать готовый газовый разрядник? На чип-дипе есть на 5кВ если мало можно последовательно набрать нужную напругу
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Безусловно, ничего не мешает. Об этом было упомянуто в статье. 5-и киловольтный разрядник вполне может подойти.
Ответить
0
Павел #
Подойдет ли в качестве трансформатора строчник твс 110 пц 15?
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Теоритически, да. Но если вы собираетесь сделать свою конструкцию таких же размеров, что у меня, то строчник не будет обеспечен энергией с батарейки в требуемом для "раскачки" количестве, следовательно работать будет плохо(если вообще будет).
Ответить
0
Павел #
Последний вопрос. У меня в наличии имеется вот такой повышающий модуль https://ru.aliexpress.com/item/voice-WT588D-U-voice-module-5V-Mini-USB-interface-Sound-module-16M/1871456236.html подойдет ли он в качестве питания сие творения?
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Этот вариант уже пригоден. Но не следует забывать, что данный модуль выдаёт переменное напряжение, в для трансформатора(с контуром и разрядником) нужно постоянное, т.е. от умножителя Вы с ним не уйдёте. Если Вы не можете собрать умножитель, посмотрите похожий модуль: https://ru.aliexpress.com/item/DC-3V-6V-bis-400kV-400000V-Boost-Step-up-Power-Module-High-Voltage-Generator/32823481413.html. В него уже встроен умножитель. А вообще, я рекомендовал бы собирать схему целиком самостоятельно. Результат будет гораздо лучше, да и опыт повысится. К тому же схема не особо сложная. Комплект, который я использовал при сборке: https://ru.aliexpress.com/item/DIY-Kit-DC-High-Voltage-Generator-Inverter-Electric-Ignitor-15KV-18650-Battery-828-Promotion/32829147970.html. Там уже половина. Останется докупить детали умножителя и самой катушки с контурным(и) конденсатором.
Ответить
0
Павел #
Прошу прощения за такое кол-во вопросов. Просто недавно только начал заниматься эти делом. Что будет если добавить вращающийся разрядник в эту схему? Будет ли профит какой-нибудь?
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Да ничего страшного, спрашивайте что нужно! Тема и правда интересная! Идея с вращающимся разрядником(RSG) достаточно интересная, подумаю над этим. Но тут важно понять, даст ли это какой-то реальный выигрыш. Вращающийся разрядник используется в мощных генераторах (4 кВт и выше) для увеличения частоты коммутации первичного контура, некоторого охлаждения и предотвращения зажигания дуги в разряднике(ведь токи там - сотни, тысячи ампер!). Для стабилизации работы, одним словом. То есть генераторы до 1 кВт спокойно работают и без него. В случае с батарейным питанием вращающийся разрядник интересен именно из эстетических соображений, не более. Но, спасибо за идею!
Ответить
0
Павел #
Спасибо вам за этот прекрасный гайд. Первая Тесла собрана! Прогрессируем дальше! Радости было ей богу как у маленького ребенка. Завтра попробую сделать рсг для нее.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Отлично! Можете выложить в комментарии фотографии своей конструкции, описание, если не секрет, конечно? Если рсг удастся, пишите статью!
Ответить
+1
Пaвeл #
Конечно не секрет. Ах да, если я увеличу число конденсаторов в MMC, то смогу ли я подавать большее напряжение чем сейчас?
Прикрепленный файл: 9-vcxqqsZSE.jpg
Прикрепленный файл: CkSeU1ZQx1o.jpg
Прикрепленный файл: sdtHVbubrOs.jpg
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Прекрасная конструкция! По поводу MMC: какие у Вас параметры(какие конденсаторы, как соединены)? Максимальное напряжение зависит не только от количества конденсаторов, но и от их соединения. Можете подробнее написать о конструкции в целом, и я постараюсь помочь. Кстати, от чего Вы её запитали? Очень интересно!
Ответить
0
Пaвeл #
Конденсаторы К78-2, 6800 пФ 2000 В соединены последовательно. Питаю от пальчиковой батарейки.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Хорошо. Так какое напряжение Вам хотелось бы подавать на схему? Чтобы повысить питающее напряжение, нужно включать конденсаторы последовательно, при этом не забывая, что при последовательном соединении ёмкость цепи будет равна (C1+C2+...+Cn)/N. То есть, тупо соединив цепочку конденсаторов, ёмкость MMC будет ничтожно малой, что повлечёт самые неприятные последствия. Кстати, там у Вас RSG?
Ответить
0
Пaвeл #
Можно же совместить последовательное и параллельное соединение для увеличения напряжения и небольшой компенсации емкости.
Да, это более менее удачная попытка сделать рсг
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Да, разумеется. Но я это сказал к тому, что количество конденсаторов может быть достаточно большим. И всё же, какое напряжение Вы хотите подавать?
Ответить
0
Пaвeл #
Где-то 7-10 киловольт.
Ответить
0

[Автор]
Глеб2003 #
Хорошо. Сборка конденсаторов по моей схеме рассчитана на 6000 Вольт - максимум. Для достижения требуемого Вами напряжения, нужно соединить параллельно две цепочки(последовательные) из 6 конденсаторов на 2000 Вольт и 6800 пФ. Я думаю, что можно взять цепочки не по 6 конденсаторов, а по 5. Это позволит повысить ёмкость батареи, что может существенно улучшить работу данной конструкции. Ближе к резонансной частоте. Такая батарея сможет уверенно работать с напряжением до 9 кВ, а в импульсе- до 10 кВ. Так что, минимум 10 конденсаторов.
Ответить
+1
Пaвeл #
Хмм, надо будет попробовать!
Ответить
+1

[Автор]
Глеб2003 #
Дерзайте! Кстати, когда сделаете конструкцию, можете попробовать настроить резонанс поточнее. Для этого нужно сделать первичную обмотку на 2 - 3 витка больше расчётной, а затем припаять один провод к низу первички, а другой прикрепить крокодилом на самом верху. Затем запускаете катушку(если есть возможность, можно использовать блок питания, так как в процессе работы, возможно, длительной, батарейка будет садиться) и АККУРАТНО(!) начинаете перемещать крокодил вниз по спирали. Важно то, что здесь даже несколько миллиметров играют значительную роль. Крокодил должен иметь резиновую изоляцию, работайте максимально аккуратно, напряжение высокое! О резонансе свидетельствует повышение напряжения на терминале(возможно, резкое), что приводит к увеличению разрядов, их длины и яркости. Также усилится и поле, создаваемое катушкой. Его можно оценивать какой - нибудь газоразрядной лампой. Подойдёт даже "неонка" из выключателя. Хочу предупредить, что такой метод настройки достаточно опасен. Если Ваша конструкция не представляет никакой опасности для жизни и здоровья, то другие вполне могут причинить серьёзный вред. Поэтому соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением! Удачи!
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Катушка Тесла
Катушка Тесла
Конструктор: DDS генератор сигналов 200 Вт усилитель класса D на IRS2092
вверх