ملفات تسلا الحالة الصلبة وكيف تعمل: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

يمكن أن تكون الكهرباء ذات الجهد العالي خطرة ، لذا استخدم احتياطات السلامة المناسبة في جميع الأوقات عند العمل مع ملفات Tesla أو أي جهاز آخر عالي الجهد ، لذا العب بأمان أو لا تلعب.

لفائف تسلا هي محولات تعمل على مبدأ مذبذب ذاتي الرنين ، اخترعه نيكولا تيسلا العالم الصربي الأمريكي. إنها تستخدم بشكل أساسي لإنتاج طاقة التيار المتردد عالية الجهد ، ولكن التيار المنخفض ، والتيار المتردد عالي التردد. يتكون ملف تسلا من مجموعتين من الدوائر الطنينية المقترنة ، وأحيانًا ثلاث مجموعات مقترنة. جرب Nicola Tesla عددًا كبيرًا من التكوينات للملفات المختلفة. استخدم Tesla هذه الملفات لإجراء تجارب ، مثل الإضاءة الكهربائية والأشعة السينية والعلاج الكهربائي ونقل الطاقة الراديوية ونقل واستقبال إشارات الراديو.

لم يكن هناك تقدم كبير في ملفات تسلا منذ اختراعها. بخلاف مكونات الحالة الصلبة ، لم تتغير ملفات تسلا كثيرًا منذ أكثر من 100 عام. غالبًا ما ينحصر في التعليم وألعاب العلوم ، حيث يمكن لأي شخص شراء مجموعة عبر الإنترنت وبناء ملف تسلا.

يعمل هذا Instructable على بناء ملف Tesla ذو الحالة الصلبة خاص بك ، وكيفية عمله ، ونصائح وحيل لحل أي مشاكل على طول الطريق.

اللوازم

كان مصدر الطاقة بجهد 12 فولت ، ومصدر SMP الذي استخدمته هو 12 فولت و 4 أمبير.

Torus Glue لتركيب الملف الثانوي.

شحم سيليكون حراري لتركيب الترانزستور على المشتت الحراري.

جندى

أدوات تجميع العدة ،

لحام الحديد والقواطع الجانبية.

المقياس المتعدد

راسم الذبذبات

الخطوة 1: المغناطيس الكهربائي

لفهم ملفات ومحولات تسلا ، تحتاج إلى فهم المغناطيسات الكهربائية. عند تطبيق تيار (السهم الأحمر) على موصل فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا حول الموصل. (السهام الزرقاء) للتنبؤ باتجاه تدفق المجالات المغناطيسية ، استخدم قاعدة اليد اليمنى. ضع يدك على الموصل مع توجيه إبهامك في اتجاه التيار وستشير أصابعك في اتجاه تدفق الحقول المغناطيسية.

عندما تقوم بلف الموصل حول معدن حديد مثل الفولاذ أو الحديد ، فإن المجالات المغناطيسية للموصل الملفوف تندمج وتحاذي ، وهذا ما يسمى بالمغناطيس الكهربي. ينتقل المجال المغناطيسي من مركز الملف ويمرر أحد طرفي المغناطيس الكهربائي حول الجزء الخارجي من الملف وفي الطرف المقابل يعود إلى مركز الملف.

للمغناطيس قطب شمالي وجنوبي ، للتنبؤ بأي طرف هو القطب الشمالي أو الجنوبي في الملف ، ومرة أخرى تستخدم قاعدة اليد اليمنى. هذه المرة فقط مع وضع يدك اليمنى على الملف ، وجه أصابعك في اتجاه تدفق التيار في الموصل الملفوف. (الأسهم الحمراء) مع توجيه الإبهام الأيمن للمضيق على طول الملف ، يجب أن يشير إلى الطرف الشمالي للمغناطيس.

الخطوة 2: كيف تعمل المحولات

يُطلق على كيفية إنشاء تيار متذبذب في ملف أولي تيارًا في ملف لاسلكي ثانوي قانون لينز.

ويكيبيديا

يجب أن تلف جميع الملفات في المحولات في نفس الاتجاه.

سيقاوم الملف التغيير في المغناطيسية ؛ لذلك عندما يتم تطبيق تيار متردد أو تيار نابض على الملف الأساسي ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متقلبًا في الملف الأساسي.

عندما يصل المجال المغناطيسي المتقلب إلى الملف الثانوي ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متعاكسًا وتيارًا معاكسًا في الملف الثانوي.

يمكنك استخدام قاعدة اليد اليمنى على الملف الأساسي والثانوي للتنبؤ بإخراج الثانوية.

اعتمادًا على عدد المنعطفات على الملف الأساسي ، وعدد الدورات على الملف الثانوي ، يتغير الجهد إلى جهد أعلى أو أقل.

إذا وجدت الإيجابية والسلبية صعبة المتابعة على الملف الثانوي ؛ فكر في الملف الثانوي كمصدر للطاقة أو بطارية حيث تخرج الطاقة ، وفكر في الملف الأساسي كحمل حيث يتم استهلاك الطاقة.

لفائف تسلا هي محولات جوهرية للهواء ، والمجالات المغناطيسية والتيار يعملان بنفس طريقة محولات الحديد أو الفريت الأساسية.

الخطوة 3: اللف

على الرغم من أنه لم يتم رسمه في التخطيطي ؛ يوجد الملف الثانوي الأطول لملف تسلا داخل الملف الأساسي الأقصر ، ويسمى هذا الإعداد مذبذبًا ذاتي الرنين.

احصل على حق اللف الخاص بك ؛ يجب أن يتم لف كلا الملفين الأساسي والثانوي في نفس الاتجاه. لا يهم إذا قمت بلف الملفات بلف اليد اليمنى أو لف اليد اليسرى طالما أن كلا الملفين ملفوفان في نفس الاتجاه.

عند لف الجزء الثانوي ، تأكد من أن اللف الخاص بك لا يتداخل أو أن التداخل يمكن أن يسبب قصرًا في المرحلة الثانوية.

يمكن أن يتسبب الالتفاف المتقاطع للملفات في أن تكون التغذية المرتدة من الجزء الثانوي المربوط بقاعدة الترانزستور أو بوابة mosfet هي القطبية الخاطئة وهذا يمكن أن يمنع الدائرة من التذبذب.

تتأثر الملفات الأولية الإيجابية والسلبية بالتواءات في اللفات. استخدم قاعدة اليد اليمنى على الملف الأساسي. تأكد من أن القطب الشمالي للملف الأساسي يشير إلى أعلى الملف الثانوي.

يمكن أن يتسبب التوصيل المتقاطع للملف الأساسي في أن تكون التغذية المرتدة من المرحلة الثانوية المرتبطة بقاعدة الترانزستور أو بوابة mosfet هي القطبية الخاطئة وهذا يمكن أن يمنع الدائرة من التذبذب.

طالما أن الملفات ملفوفة في نفس الاتجاه ؛ يعد الفشل في التأرجح في توصيل الأسلاك الأساسية للملف الأساسي بمثابة إصلاح سهل في معظم الأوقات ، ما عليك سوى عكس خيوط الملف الأساسي.

الخطوة 4: كيف يعمل ملف تسلا ذو الحالة الصلبة

يمكن أن تحتوي الحالة الصلبة الأساسية لفائف تسلا على أقل من خمسة أجزاء.

مصدر طاقة في هذا التخطيطي بطارية.

مقاوم اعتمادًا على الترانزستور 1/4 وات 10 كيلو أوم وما فوق.

الترانزستور NPN مع المشتت الحراري ، يميل الترانزستور الموجود في هذه الدوائر إلى السخونة.

يتحول الملف الأساسي من 2 أو أكثر إلى الجرح في نفس اتجاه الملف الثانوي.

ملف ثانوي يصل إلى 1000 لفة أو أكثر من 41 AWG في نفس اتجاه الملف الأساسي.

الخطوة 1. عندما يتم تطبيق الطاقة لأول مرة على ملف تسلا ذو الحالة الصلبة الأساسية ، يكون الترانزستور الموجود في الدائرة مفتوحًا أو مغلقًا. تمر الطاقة من خلال المقاوم إلى قاعدة الترانزستورات ، مما يؤدي إلى إغلاق الترانزستور ، مما يسمح للتيار بالتدفق عبر الملف الأساسي. التغيير الحالي ليس فوريًا ، فهو يستغرق وقتًا قصيرًا حتى ينتقل التيار من الصفر الحالي إلى الحد الأقصى للتيار ، وهذا ما يسمى بوقت الارتفاع.

الخطوة 2. في نفس الوقت ينتقل المجال المغناطيسي في الملف من صفر إلى بعض شدة المجال. بينما يتزايد المجال المغناطيسي في الملف الأساسي ، يقاوم الملف الثانوي التغيير الذي ينتج عنه مجال مغناطيسي متعاكس وتيار معاكس في الملف الثانوي.

الخطوة الثالثة: يتم ربط الملف الثانوي بقاعدة الترانزستور وبالتالي فإن التيار في الملف الثانوي (التغذية المرتدة) سوف يسحب التيار بعيدًا عن قاعدة الترانزستورات. سيؤدي هذا إلى فتح الترانزستور وإيقاف التيار عن الملف الأساسي. مثل وقت الصعود ، فإن التغيير الحالي ليس فوريًا. يستغرق التيار والمجال المغناطيسي وقتًا قصيرًا للانتقال من الحد الأقصى إلى الصفر ، وهذا ما يسمى بوقت السقوط.

ثم عد إلى الخطوة 1.

يسمى هذا النوع من الدارات بدائرة تتأرجح ذاتية التنظيم ، أو مذبذب رنيني. هذا النوع من المذبذب محدود في التردد من خلال أوقات تأخير الدائرة والترانزستور أو mosfet. (وقت الصعود ووقت السقوط ووقت الهضبة)

الخطوة الخامسة: الكفاءة

هذه الدائرة ليست فعالة للغاية ، وتنتج موجة مربعة ، والملف الأساسي ينتج تيارًا فقط في الملف الثانوي أثناء انتقال المجالات المغناطيسية من قوة المجال الصفرية إلى قوة المجال الكاملة والعودة إلى قوة المجال الصفرية ، وتسمى وقت الصعود و وقت السقوط. بين وقت الصعود ووقت السقوط هناك هضبة مع الترانزستور مغلق أو قيد التشغيل والترانزستور مفتوح أو مغلق. عندما يكون الترانزستور متوقفًا ، لا تستخدم الهضبة التيار ، ولكن عندما يكون الترانزستور على الهضبة يستخدم ويهدر التيار في تسخين الترانزستور.

يمكنك استخدام أسرع ترانزستور يمكنك الحصول عليه. مع الترددات العالية ، يمكن أن ينتقل المجال المغناطيسي أكثر مما هو مستقر ، مما يجعل ملف تسلا أكثر كفاءة. لكن هذا لن يمنع تسخين الترانزستور.

من خلال إضافة مصباح LED 3 فولت إلى قاعدة الترانزستورات ، فإنه يوسع أوقات الصعود والهبوط مما يجعل عمل الترانزستورات يشبه موجة مثلث أكثر من موجة مربعة.

هناك شيئان آخران يمكنك القيام بهما للحفاظ على الترانزستور من التسخين الزائد. يمكنك استخدام المشتت الحراري لتبديد الحرارة الزائدة. يمكنك استخدام ترانزستور عالي القوة الكهربائية حتى لا يعمل الترانزستور فوق طاقته.

الخطوة 6: ملف تسلا الصغير

حصلت على ملف تسلا ميني 12 فولت من بائع تجزئة عبر الإنترنت.

الطقم يشمل:

1 × لوح PVC

1 × مكثف متآلف 1nF

1 × 10 كيلو أوم المقاوم

1 × 1 kΩ المقاوم

1 × مقبس طاقة 12 فولت

1 × بالوعة الحرارة

1 × الترانزستور BD243C

1 × لفائف ثانوية 333 لفات

1 × تثبيت المسمار

2 × ليد

1 × مصباح نيون

الطقم لا يشمل:

كان مصدر الطاقة بجهد 12 فولت ، ومصدر SMP الذي استخدمته هو 12 فولت و 4 أمبير.

توروس

غراء لتركيب الملف الثانوي.

شحم سيليكون حراري لتركيب الترانزستور على المشتت الحراري.

جندى

الخطوة 7: الاختبار

بعد تجميع Mini Tesla Coil ، قمت باختباره على مصباح نيون ، و CFL (مصباح فلورسنت مضغوط) ، وأنبوب فلورسنت. كان الفلك صغيرًا وطالما وضعته في حدود 1/4 من البوصة ، فإنه يضيء كل ما جربته.

يصبح الترانزستور ساخنًا جدًا لذا لا تلمس المشتت الحراري. لا ينبغي أن يجعل ملف تسلا 12 فولت ترانزستور 65 واط شديد السخونة إلا إذا اقتربت من أقصى معايير الترانزستورات.

الخطوة 8: استخدام الطاقة

ترانزستور BD243C هو ترانزستور NPN بقوة 65 واط و 100 فولت و 6 أمبير و 3 ميجاهرتز ، عند 12 فولت يجب ألا يسحب أكثر من 5.4 أمبير حتى لا يتجاوز 65 واط.

عندما راجعت التيار عند بدء التشغيل ، كان 1 أمبير ، بعد التشغيل لمدة دقيقة ، انخفض التيار إلى 0.75 أمبير. عند 12 فولت ، تجعل الطاقة الجارية من 9 إلى 12 واط ، أقل بكثير من 65 واط التي تم تصنيف الترانزستور لها.

عندما راجعت أوقات صعود وهبوط الترانزستورات ، أحصل على موجة مثلث تكون دائمًا في حالة حركة مما يجعلها دائرة فعالة للغاية.

الخطوة 9: تحميل من الأعلى

تسمح الأحمال العلوية بتراكم الشحنات بدلاً من مجرد النزف في الهواء مما يمنحك خرج طاقة أكبر.

بدون تحميل علوي ، تتجمع الشحنات على الأطراف المدببة من السلك وتنزف في الهواء.

أفضل الأحمال العلوية تكون مستديرة مثل الحلقة أو الكرات بحيث لا توجد نقاط تنزف من الشحنة في الهواء.

لقد صنعت حملي العلوي من كرة أنقذتها من فأر وغطيتها بورق ألومنيوم ، لم تكن سلسة تمامًا ولكنها عملت بشكل جيد. يمكنني الآن إضاءة مصباح CFL على بعد بوصة واحدة.