Kumparan Tesla Solid State dan Cara Kerjanya: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Listrik tegangan tinggi bisa BERBAHAYA, gunakan tindakan pencegahan keselamatan yang tepat setiap saat saat bekerja dengan kumparan Tesla atau perangkat tegangan tinggi lainnya, jadi bermainlah dengan aman atau jangan bermain.

Kumparan Tesla adalah transformator yang beroperasi pada prinsip osilator beresonansi diri, ditemukan oleh Nicola Tesla seorang ilmuwan Serbia Amerika. Ini terutama digunakan untuk menghasilkan tegangan ultra tinggi, tetapi arus rendah, daya AC frekuensi tinggi. Kumparan Tesla terdiri dari dua kelompok sirkuit resonansi yang digabungkan, kadang-kadang tiga kelompok digabungkan. Nicola Tesla mencoba sejumlah besar konfigurasi berbagai kumparan. Tesla menggunakan kumparan ini untuk melakukan eksperimen, seperti penerangan listrik, sinar X, elektroterapi dan transmisi energi radio, memancarkan dan menerima sinyal radio.

Benar-benar belum banyak kemajuan dalam kumparan Tesla sejak penemuan mereka. Selain komponen solid state, kumparan Tesla tidak banyak berubah selama lebih dari 100 tahun. Sebagian besar diturunkan ke pendidikan dan mainan sains, hampir semua orang dapat membeli kit secara online dan membuat kumparan Tesla.

Instruksi ini adalah tentang membangun koil Tesla solid state Anda sendiri, cara kerjanya, dan tip dan trik untuk memecahkan masalah apa pun di sepanjang jalan.

Perlengkapan

power supply 12 volt SMP supply yang saya gunakan adalah 12 volt 4 amp.

Lem Torus untuk memasang kumparan sekunder.

Gemuk Silikon Termal untuk memasang transistor ke unit pendingin.

Pateri

Alat untuk merakit kit, besi solder dan pemotong samping.

Multimeter

Osiloskop

Langkah 1: Elektromagnet

Untuk memahami kumparan dan transformator Tesla, Anda perlu memahami elektromagnet. Ketika arus, (Panah Merah) diterapkan ke konduktor, itu menciptakan medan magnet di sekitar konduktor. (Panah Biru) Untuk memprediksi arah aliran medan magnet, gunakan aturan tangan kanan. Letakkan tangan Anda pada konduktor dengan ibu jari menunjuk ke arah arus dan jari-jari Anda akan menunjuk ke arah aliran medan magnet.

Ketika Anda membungkus konduktor di sekitar logam besi seperti baja atau besi, medan magnet dari konduktor melingkar bergabung dan sejajar, ini disebut elektromagnet. Medan magnet bergerak dari pusat kumparan melewati salah satu ujung elektromagnet di sekitar bagian luar kumparan dan di ujung yang berlawanan kembali ke pusat kumparan.

Magnet memiliki kutub utara dan selatan, untuk memprediksi ujung mana yang merupakan kutub utara atau selatan dalam sebuah kumparan, sekali lagi Anda menggunakan aturan tangan kanan. Hanya saja kali ini dengan tangan kanan Anda pada koil, arahkan jari Anda ke arah aliran arus dalam konduktor melingkar. (Panah Merah) Dengan ibu jari kanan Anda menunjuk selat di sepanjang kumparan, itu harus menunjuk ke ujung utara magnet.

Langkah 2: Cara Kerja Transformer

Bagaimana arus yang berfluktuasi dalam kumparan primer menciptakan arus dalam kumparan sekunder secara nirkabel disebut hukum Lenz.

Wikipedia

Semua kumparan pada transformator harus dililitkan pada arah yang sama.

Sebuah kumparan akan menahan perubahan magnet; medan sehingga ketika AC atau arus berdenyut diterapkan ke kumparan primer, itu menciptakan medan magnet yang berfluktuasi di kumparan primer.

Ketika medan magnet yang berfluktuasi mencapai kumparan sekunder, itu menciptakan medan magnet yang berlawanan dan arus yang berlawanan di kumparan sekunder.

Anda dapat menggunakan aturan tangan kanan pada kumparan primer dan sekunder untuk memprediksi output sekunder.

Tergantung pada jumlah lilitan pada kumparan primer, dan jumlah lilitan pada kumparan sekunder, tegangan berubah menjadi tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah.

Jika Anda menemukan positif dan negatif sulit untuk mengikuti kumparan sekunder; pikirkan kumparan sekunder sebagai sumber daya atau baterai tempat daya keluar, dan pikirkan kumparan primer sebagai beban di mana daya dikonsumsi.

Kumparan Tesla adalah transformator inti udara, medan magnet dan arus bekerja dengan cara yang sama seperti transformator inti besi atau ferit.

Langkah 3: Berliku

Meskipun tidak digambarkan dalam skema; kumparan sekunder yang lebih tinggi dari kumparan Tesla berada di dalam kumparan primer yang lebih pendek, pengaturan ini disebut osilator beresonansi sendiri.

Dapatkan belitan Anda dengan benar; belitan primer dan sekunder harus dililitkan ke arah yang sama. Tidak masalah jika Anda melilitkan gulungan dengan putaran tangan kanan atau tangan kiri selama kedua gulungan dililitkan ke arah yang sama.

Saat menggulung sekunder pastikan gulungan Anda tidak tumpang tindih atau tumpang tindih dapat menyebabkan korsleting pada sekunder.

Kumparan silang dapat menyebabkan umpan balik dari sekunder yang terikat ke basis transistor atau gerbang MOSFET menjadi polaritas yang salah dan ini dapat mencegah rangkaian berosilasi.

Kumparan primer kabel positif dan negatif dipengaruhi oleh puntiran pada belitan. Gunakan aturan tangan kanan pada kumparan primer. Pastikan kutub utara kumparan primer mengarah ke atas kumparan sekunder.

Pengkabelan silang pada kumparan primer dapat menyebabkan umpan balik dari sekunder yang terikat ke basis transistor atau gerbang MOSFET menjadi polaritas yang salah dan ini dapat mencegah rangkaian berosilasi.

Selama kumparan dililitkan ke arah yang sama; kegagalan untuk berosilasi lakukan untuk menyilangkan kabel kumparan primer adalah perbaikan yang mudah sebagian besar waktu, hanya membalikkan ujung kumparan primer.

Langkah 4: Cara Kerja Tesla Coil Solid State

Tesla Coil solid state dasar dapat memiliki sedikitnya lima bagian.

Sebuah sumber listrik; dalam skema ini baterai.

Sebuah resistor; tergantung pada transistor a 1/4 watt 10 kΩ dan lebih tinggi.

Sebuah transistor NPN dengan heat sink, transistor pada sirkuit ini cenderung menjadi panas.

Sebuah kumparan primer dari 2 lilitan atau lebih dililitkan pada arah yang sama dengan kumparan sekunder.

Kumparan sekunder hingga 1.000 putaran atau lebih 41 AWG dililitkan ke arah yang sama dengan primer.

Langkah 1. Ketika daya pertama kali diterapkan ke kumparan Tesla keadaan padat dasar, transistor di dalam rangkaian terbuka atau mati. Daya melewati resistor ke basis transistor menutup transistor menyalakannya memungkinkan arus mengalir melalui kumparan primer. Perubahan arus tidak seketika, dibutuhkan waktu yang singkat untuk arus mengalir dari arus nol ke arus maks, ini disebut waktu naik.

Langkah 2. Pada saat yang sama medan magnet dalam kumparan berubah dari nol menjadi beberapa kekuatan medan. Sementara medan magnet meningkat di kumparan primer, kumparan sekunder menolak perubahan, menciptakan medan magnet yang berlawanan dan arus yang berlawanan di kumparan sekunder.

Langkah 3. Kumparan sekunder diikat ke dasar transistor sehingga arus di kumparan sekunder, (Umpan Balik) akan menarik arus menjauh dari basis transistor. Ini akan membuka transistor mematikan arus ke kumparan primer. Seperti waktu naik, perubahan saat ini tidak instan. Dibutuhkan waktu yang singkat untuk arus dan medan magnet untuk beralih dari maks ke nol, ini disebut waktu jatuh.

Kemudian kembali ke Langkah 1.

Jenis rangkaian ini disebut rangkaian osilasi yang mengatur sendiri, atau osilator resonansi. Jenis osilator ini dibatasi frekuensinya oleh waktu tunda rangkaian dan transistor atau MOSFET. (Waktu Naik Waktu Musim Gugur dan Waktu Dataran Tinggi)

Langkah 5: Efisiensi

Sirkuit ini sangat tidak efisien, menghasilkan gelombang persegi, kumparan primer hanya menghasilkan arus di kumparan sekunder selama medan magnet transisi dari kekuatan medan nol ke kekuatan medan penuh dan kembali ke kekuatan medan nol, yang disebut waktu naik dan waktu musim gugur. Antara waktu naik dan waktu jatuh ada dataran tinggi dengan transistor tertutup atau hidup dan transistor terbuka atau mati. Ketika transistor dalam keadaan off, maka arus tersebut tidak menggunakan arus, namun ketika transistor dalam keadaan stabil, maka transistor akan menggunakan dan membuang-buang arus untuk memanaskan transistor.

Anda dapat menggunakan transistor switching tercepat yang bisa Anda dapatkan. Dengan frekuensi yang lebih tinggi, medan magnet dapat bertransisi lebih banyak daripada yang stabil membuat koil Tesla lebih efisien. Namun ini tidak akan menghentikan transistor memanas.

Dengan menambahkan LED 3 volt ke basis transistor, itu memperpanjang waktu naik dan turun membuat transistor bertindak lebih dari gelombang segitiga daripada gelombang persegi.

Ada dua hal lain yang dapat Anda lakukan untuk menjaga transistor dari pemanasan berlebih. Anda dapat menggunakan heat sink untuk menghilangkan kelebihan panas. Anda dapat menggunakan transistor watt tinggi agar transistor tidak bekerja terlalu keras.

Langkah 6: Mini Tesla Coil

Saya mendapatkan Mini Tesla Coil 12 volt ini dari pengecer online.

Kit Termasuk:

1 x Papan PVC

1 x Kapasitor monolitik 1nF

1 x 10 kΩ resistor

1 x 1 kΩ resistor

Soket Daya 1 x 12V

1 x Wastafel panas

1 x Transistor BD243C

1 x Kumparan sekunder 333 putaran

1 x Memperbaiki sekrup

2 x dipimpin

1 x Lampu Neon

Kit tidak termasuk:

power supply 12 volt SMP supply yang saya gunakan adalah 12 volt 4 amp.

Torus

Lem untuk memasang kumparan sekunder.

Gemuk Silikon Termal untuk memasang transistor ke unit pendingin.

Pateri

Langkah 7: Pengujian

Setelah merakit Mini Tesla Coil saya mengujinya pada lampu neon, CFL (compact florescent light), dan tabung fluorescent. Bahtera itu kecil dan selama saya meletakkannya dalam 1/4 inci, itu akan menerangi semua yang saya coba.

Transistor menjadi sangat panas jadi jangan sentuh unit pendingin. Koil Tesla 12 volt seharusnya tidak membuat transistor 65 watt menjadi sangat panas kecuali Anda mendekati parameter maksimum transistor.

Langkah 8: Penggunaan Daya

Transistor BD243C adalah transistor NPN, 65 watt 100 volt 6 amp 3MHz, pada 12 volt tidak boleh menarik lebih dari 5,4 amp tidak melebihi 65 watt.

Saat saya cek arus saat start up 1 amp, setelah berjalan selama satu menit arus turun menjadi 0,75 amp. Pada 12 volt yang membuat daya berjalan 9 hingga 12 watt, jauh di bawah 65 watt transistor dinilai.

Ketika saya memeriksa transistor naik dan turun kali saya mendapatkan gelombang segitiga yang hampir selalu bergerak sehingga menjadi rangkaian yang sangat efisien.

Langkah 9: Beban Atas

Beban atas memungkinkan muatan menumpuk alih-alih hanya mengalir ke udara memberi Anda output daya yang lebih besar.

Tanpa beban atas, muatan berkumpul di ujung kawat yang runcing dan mengalir ke udara.

Muatan atas terbaik berbentuk bulat seperti Torus atau bola sehingga tidak ada titik yang mengeluarkan muatan ke udara.

Saya membuat top load saya dari bola yang saya selamatkan dari mouse dan menutupinya dengan aluminium foil, itu tidak terlalu mulus tetapi bekerja dengan baik. Sekarang saya bisa menyalakan CFL hingga satu inci jauhnya.