Teslamuuntajan osat ja rakenne

-
Teslamuuntaja on suhteellisen yksinkertainen kokonaisuus, joskin sen osat on mitoitettava ja valmistettava huolella, jotta laite ylipäätään toimii. Palataan mitoitukseen myöhemmin, nyt katsotaan mitä osia laitteessa on ja miten se suunnilleen toimii.


Yllä olevassa kaaviossa nähdään teslamuuntajan pääosat.

  1. Suurjännitemuuntaja - usein myös kutsutaan ensiömuuntajaksi, englanniksi Primary transformer. Sen tehtävä on nostaa verkkojännite 230 volttia suurjännitteeksi välille 5000 ja 15000 volttia. Ensiömuuntajana voidaan käyttää öljypolttimen sytytysmuuntajaa (OBT - Oil Burner Ignition Transformer), mikroaaltouunin muuntajaa (MOT - Microwave Oven Transformer) tikapuukytkennällä, neonvalomuuntajaa (NST - Neon Sign Transformer), tai sitten ihan itse varta vasten tähän tarkoitukseen rakennettua muuntajaa. Jos tavoitteena on noin metrin pituisiin purkauksiin pystyvä laite, tarvitaan tehoa n. 500 wattia. Esimerkiksi 10000 voltin jännitteellä se tarkoittaa 50 mA virtaa. Edelliseen kirjoitukseen viitaten, tämä on erittäin vaarallinen, välittömän kuolemanvaaran aiheuttava jännite, mikäli siitä saa sähköiskun.
  2. Suurjännitekondensaattori - kondensaattori, johon ensiömuuntajan tuottaman suurjännite ladataan. Englanniksi Tank Capasicitor, missä Tank viittaa varastoon, säiliöön, tankkiin.
  3. Ensiökäämi - eng. Primary Coil. Muutajissa on kaksi käämiä: ensiö- ja toisiokäämi. Tämä on teslamuuntajan ensiökäämi, joka koostuu noin kymmenestä kierroksesta kuparilankaa tai putkea.
  4. Kipinäväli - kipinävälikytkin, eng. Spark Gap. Sananmukaisesti kipinäväli, johon muodostuu valokaari, kun kondensaattori on latautunut täyteen jännitteeseen. Valokaari sulkee ensiöpiirin siten, että kondensaattorin varaus pääsee siirtymään ensiökäämiin. Kondensaattori ja käämi muodostavat yhdessä oskillaattori, joka tuottaa luokkaa 200 kHz taajuisen virran ensiökäämiin.
  5. Toisiokäämi - eng. Secondary Coil, johon muuntajan tuottama suurjännite indusoituu. Toisiokäämissä on noin tuhat kierrosta ohutta kuparilankaa.
  6. Toroidielektori - eng. Discharge Terminal. Pallon tai useimmiten toroidin muotoinen osa, johon suurjännite varataan, ja josta se purkautuu, johonkin.
  7. Maadoitus - eng. RF Ground, toisiokäämin alapää liitetään maahan.
Seuraavassa kuvassa nähdään, miltä edellä luetellut osat oikeasti näyttävät.

Kuvasta puuttuu suojat ja suotimet, joita teslamuuntajassa on hyvä käyttää. Neonmuuntaja lienee jokseenkin herkkä ylijännitteelle. Siksi sen kanssa suositellaan käytettäväksi ylijännitesuojaa. Radiohäiriöiden vähentämiseksi suositellaan alipäästösuodinta. Näistä myöhemmin lisää.

Näistä ainoastaan muuntajan saa ostettua valmiina, muut osat on valmistetava itse. Toroideja saattaa löytää valmiina. Pallon muotoisen terminaalin voi valmistaa vaikka liittämällä kaksi Ikean teräskulhoa toisiinsa. Toroidin muotoisen terminaalin yleinen valmistustapa on käyttää alumiinista, taipuisaa ilmastointiputkea. Lopputulos on teknisesti toimiva, joskaan ei kovin kauniin näiköinen. Mitään toroidin muotoisia metallisia käyttöesineitä, tyyliin Ikean kulho, ei taida olla olemassa, joten toroidi on jollain tavalla valmistettava itse. Tai ostettava valmiina, jotkut harrastajat niitä valmistavat painosorvaamalla ja myyvät. Menetelmänä painosorvaus olisi mielenkiintoinen kokeiltava, mutta työkalut pitäisi valmistaa itse aiotun kappaleen kokoisesta umpijöötistä, joten ehkä ei. Alumiin työstö tosin saattaisi olla mahdollista puusta valmistetuilla muoteilla. Pitää ehkä sittenkn harkita jossain vaiheessa.

Kommentit

Lähetä kommentti

Tämän blogin suosituimmat tekstit

Vacuum Tube Tesla Coil Staccato Controller with Arduino

-
Kuva
I built a staccato controller for a vacuum tube Tesla coil using a microcontroller. I used an Arduino Nano , which is an older (2008) and well-known microcontroller based on the Atmega328 . It's relatively slow compared to many newer microcontrollers, but still fast enough to follow the 50-hertz frequency of the mains power, which is the basis of the staccato controller's operation. View in CircuitLab . In the circuit diagram, at the bottom right, there is a transformer, 230/12 V 6 VA. I initially used a 2 VA printed circuit board transformer, but it had a tendency to overheat. A 4 VA transformer would likely be fine, but I installed a 6 VA transformer . Above the transformer, there is a full-wave rectifier , BR1. Following the bridge is an electrolytic capacitor C1, rated at 1000 uF and 35 V. After that, there is a 7812 voltage regulator that steps the voltage down to 12 volts, which is the highest allowed operating voltage for the Nano. Even though the rated voltage of the tr...
Lue lisää

Käämintäkone

-
Kuva
Mitä ei saa kaupasta, se pitää rakentaa itse. Kuten nyt vaikkapa teslamuuntajan toision käämintakone. Sellainen on aina hyvä olla olemassa. Arduino Nano on C++ -kielellä ohjelmoitava mikrokontrolleri , joka soveltuu tähän projektiin täydellisesti. Sillä voi ohjata niin LCD-näyttöä, askelmoottoriohjainta kuin relettäkin, joita tarvitaan tässä projektissa. Lisäksi vähän mekaanisia osia, askelmoottori , johde, langankiristin, käämintämoottori, pari laakeria,  yms. Arduino tarkkailee akselin pyörimistä Hall-anturin avulla ja siirtää kelkkaa joka kierroksella valitun nousun verran. Tässä ensimmäisessä koeajossa käämimme 1300 kierrosta 0,2 mm lankaa. Nousuksi valitaan 0,23 mm koska nimellismitta 0,2 mm on kuparin paksuus johon päällä oleva eristelakka lisää paksuutta hieman. Mikrometrillä mitattuna 0,23 mm vaikutti sopivalta arvolta, jolla lanka käämiytyy vieri viereen. Koneella olisi mahdollista myös jättää haluttu ilmaväli kierrosten väliin, joka käsin käämimällä on mahdotonta...
Lue lisää

Linnunpöntön porttilaskuri

-
Kuva
Olen pitänyt pönttökameraa enemmän ja vähemmän aktiivisesti vuodesta 2000 asti. Pöntöt olivat pitkään varustettuja mustavalkoisilla CCD-kameroilla, jotka tuottivat analogista komposiitti-videosignaalia. Laatu on sinänsä ihan ok, kamerat halpoja ja helppoja käyttää. Yövalaistuksesta huolehti infrapunaledit.  Kameratekniikka on kehittynyt sittemmin niin paljon, että viime syksynä päätin rakentaa kokonaan uuden pöntön kolmella IP-kameralla; kaksi kameraa sisällä ja yksi ulkona. Kuvan laatu parani roimasti, striimaus Youtubeen helpottui, kun kuva oli valmiiksi lähiverkossa, ei tarvinnut enää videosovittimia.  Tänä kesänä kyseisessä pöntössä oli ensimmäinen pesintä. Pönttökameralla on oma blogi: Pönttökameran päiväkirja.  Uudesta pöntöstä voit lukeaa lisää tästä postauksesta . Pesintää seuratessa tuli mieleen, että olisi mielenkiintoista tietää tarkalleen, kuinka monta kertaa päivässä linnut käyvät pöntössä pesinnän eri vaiheissa. Arvioita voi tehdä videotallenteesta, mutta se...
Lue lisää