Трансформатор Теслы с печатными катушками, впаял три компонента — и готово

Автор оригинала: bobricius
  • Перевод
  • Tutorial

Применение печатных катушек сокращает трудоёмкость изготовления электронных устройств. Если их делают на продажу, как, например, блоки УКВ-ИП-2 или RFID'ы, это вопрос себестоимости, если для себя — удобства. Вот и предлагаемый трансформатор Теслы не придётся наматывать. Главное дождаться, когда приедет плата, после чего сборка займёт пару минут. Потребуются: транзистор (о том, какой лучше — далее), резистор на 82 кОм и светодиод.

… Всё началось с того, что автор решил собрать эту конструкцию. Но её сложность показалась ему избыточной, и он решил упростить её так, чтобы дальше упрощать было некуда.

Устройство работает при напряжении питания от 10 до 35 В. Автор предлагает питать его либо через повышающий преобразователь от достаточно мощного БП с USB-выходом, либо напрямую — от ноутбучного БП. Конечно, второе удобнее.

Экспериментируя, автор разработал четыре варианта платы:

  1. практически неработающий, платы автор решил распродать как сувениры, для практического применения они бесполезны
  2. работающий, 100 витков, без видимых разрядов в воздухе
  3. работающий лучше, 160 витков, видимых разрядов в воздухе всё ещё нет (на самом деле можно получить небольшие, читайте далее)
  4. платы 150х150 мм, ещё не приехали, 240 витков, выглядеть они будут так:



Платы автор заказывал в JLCPCB, в изготовлении они довольно сложные, ЛУТом может и не получиться.

Схема:



Скрипт для Eagle, рассчитывающий печатные катушки с числом витков более 100. Либо можно преодолеть 100-витковое ограничение уже имеющегося в Eagle скрипт того же назначения, отредактировав его вручную:

        dlgCell(4, 1) dlgLabel("Tur&ns"); // number of turns (Wound)
        dlgCell(4, 2) dlgRealEdit(n, 1.0, 350.0);

Работает плата версии 2:


Результаты опытов с различными транзисторами на третьем варианте платы:

Транзистор FZT851 при питании от 36 В выходит из строя сразу. При снижении напряжения питания до 12 В и без светодиода в цепи смещения ведёт себя так:

  • нагрева нет
  • потребляемый ток 0,017 А
  • неонка горит на расстоянии в 10-20 мм от платы
  • нет видимых разрядов в воздухе
  • если дотронуться до платы, ток через транзистор резко возрастает, и он выходит из строя.

Если поместить в цепь смещения красный светодиод согласно схеме, потребляемый ток возрастает до 0,2 А, неонка светится на расстоянии в 30 мм от платы, на её выводах можно получить небольшие видимые разряды в воздухе. Но при прикосновении к плате резко возрастающий потребляемый ток по-прежнему выводит транзистор из строя.

С транзистором BD243 при 36 В результаты такие же, как с FZT851 при 12 В.

Если снизить напряжение питания до 5-6 В, по-прежнему можно получить слабое свечение неонок.

Наилучшие результаты получились с транзистором 2N3055. Автор не подбирал его специально, просто он оказался под рукой. При 25 В и красном светодиоде в цепи смещения (на видео почему-то синий) можно получать довольно заметные разряды в воздухе на выводах неонки, но если её убрать, трансформатор работает без таких разрядов.

Поддержать автора
Поделиться публикацией

Комментарии 34

    +2

    Интересно, если заказывать 10 плат, то можно ведь их сложить стопкой. Спроектировать специально под это, возможно односторонними.

      +5
      Текстолит — неважный высоковольтный диэлектрик, добротность такой «катушки» будет небольшой, а с ней и напряжение.
      +2
      В данном случае это просто автогенератор на транзисторе, а не трансформатор Теслы, т.к. вторичной обмотки нет, есть только одна.
        +3
        Но как, вот же первичная обмотка (два витка, фиолетовым) и вторичная (240 витков, красным)

        image
          +2
          Да я потом уже увидел, на схеме ж не нарисовано — значит этого нет)
            0
            На схеме тоже есть — L2, L3, L4, L5.
              +3
              Такого обозначения катушек не встречал еще, беглым взглядом думал это терминалы.
        +1
        Толстая — первичная, а тонкая вторичная, в народе называется «качер», без вторички не генерит.
          +1
          Что-то я тоже не понимаю схему. Хотя, может, отстал от современных обозначений… У L2 один конец висит в воздухе? Что такое TP1, TP3, PC? Почему L8 и остальные катушки обозначены разными знаками?
            +5
            Приведенная схема, конечно, божественна, первичка в коллекторе, холодный конец вторички на базе, горячий конец вторички имеет емкостную связь с низковольтной частью через окружающее пространство.
            yandex.ru/images/search?text=качер
            Притом скорее всего данное исполнение с небольшими изменениями можно заставить генерить на частотах выше используя часть вторички как катушку удлиннения(не помню как правильно называется).
              +1
              Я тоже не смог прочитать схему. Если у кого-то получилось — выложите, пожалуйста, в понятном исполнении.
            +3
            При 25 В и красном светодиоде в цепи смещения (на видео почему-то синий)

            Неслабо перегружен, видать…
              +1
              Отсюда и пробои транзисторов могут быть. «Кремний», в массе, не допускает обратного напряжения база-эмиттер более 5 вольт. А судя по «ультрафиолетовому» свечению LED1 (который должен блокировать это напряжение) — там «в прыжке» может быть заметно больше.
                0
                Да, когда синие светодиоды только появились, а ультрафиолетовые — ещё нет, был совет получать ультрафиолет синими светодиодами, пропуская через них короткие импульсы большого тока.
              +2
              Какая рабочая частота? Добротность вторички не оценивали? По-хорошему надо первичку тоже в резонанс вводить, керамическими конденсаторами с диэлектриком NP0 или C0G и развивать в первичке ток побольше. Оно конечно не получится на пяти деталях пятая из которых разъём питания но думаю что десяти-пятнадцатисантиметровые искры с платы такого размера получить реально.
                0
                От 2 до 4 МГц.
                  +1
                  Попробуйте начало вторички заземлить, а в первичку через конденсатор в 1-5 нФ (подобрать в резонанс, обязательно качественный) подать пачки импульсов на резонансной частоте и длительностью микросекунд 50-500 идущие с транзисторного полумоста питаемого от того же блока питания, но по питанию воткните боооольшой и низкоиндуктивный конденсатор. Транзисторы возьмите пошустрее и драйвера к ним тоже. Частота следования пачек — такая чтобы вся установка была далека от расплавления, начать можно с нескольких десятков герц, подобрать чтобы трещало достаточно грозно.
                    +2
                    Сейчас вы «кашу из топора» и сварите, закончится всё рекомендацией перемотать катушку :)
                      +2
                      Да-да, совершенно верно. Проводом диаметром миллиметр, на трубе диаметром 400 и длиной метра два, от начала до конца. Потом надо купить метров 50 трубки для кондиционе… Ой, что-то я разошёлся. Пока не надо.
                        +1
                        Поздно)) Я уже докликал до сайта Стива Ванда:)
                        зы на самом деле мне интересно с практической точки зрения защиты полумоста с IGBT, он у меня в UPS сгорал уже пару раз, теперь вот озадачился модифицировать, а эти ребята знают толк в разного рода перегрузках. И если NordicEnergy защищает схемы от неожиданностей, то эти ребята просто живут в этом:)
                      +1
                      а от чего в целом зависит длина искры? от тока в первичке? как его настроить в случае подобной схемы?
                        +1
                        Много от чего: напряжения, частоты, формы огибающей напряжения, коэффициента связи обмоток, добротности их же, формы электрода из которого бьёт искра, влажности воздуха. Кажется ничего не забыл…
                          +1
                          Отлично, если практически подходить что нужно пытаться менять? транзистор?
                            +2

                            Всю схему. Разъем питания можно оставить.

                    +1
                    десяти-пятнадцатисантиметровые искры с платы такого размера получить реально

                    10-15 см? Там плату вдоль и поперёк прошьёт с такими мощностями
                      +2
                      Катушки Тесла умеют давать разряды по длине значительно превышающие их размер и не пробиваться при этом. Загуглите, например, QCW DRSSTC.
                        +1
                        отважные ребята :)
                    +1
                    2N3055

                    Я на них блокинг-генератор собирал, тоже все остальные горели как спички.
                      +5
                      За что я не люблю youtube — так это за то, что не понимаю, ну зачем последние кадры закрывать всякой ерундой, мешающей просмотру?

                      и никак ведь не отключить, просто жесть какая-то…

                      Вот он какой Nikola Tesla, оказывается.

                      Или вот — бедный бедный Хамонд:


                      А вообще для чего этот проект? как использовать планируете?
                        0

                        Выжигать близлежащую электронику и преждевременно облысеть, как "звезда ютуба" и электро-пиро-маньяк Kreosan
                        https://habr.com/ru/post/243095/

                        +1
                        можно у вас платку — пару купить для образовательных целей?
                          0
                          Это перевод. Автор продаёт только платы первого варианта, которые не работают.
                          +1
                          А волны с него в 2-х плоскостях распространяются? Может как-то можно интересно продемонстрировать этот эффект?
                            +1
                            Очень жду результатов тестов версии 4

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое