Teslamuuntaja

Aiheeseen liittyvää protoilua näin joululomalla. Arduino Nano, askelmoottori + ohjain, nestekidenäyttö, Hall-anturi. Tuleekohan tästä mitään? 

I usually write in Finnish but this post is exceptionally in English because I thought that other coilers around the world might find this interesting. I have not seen a similar design of a vacuum tube tesla coil elsewhere as presented here.  For me, it produced very good results, better than a quite common voltage doubler, so maybe someone wants to try it out. VTTC used here is based on the schema from Steve Wards  except that instead of 811A the tubes are 572B, a matched pair. Images of the configuration can be seen in previous posts: https://teslamuuntaja.blogspot.com/2020/04/vttc-1-osien-sijottelua.html https://teslamuuntaja.blogspot.com/2020/04/vttc-1-ensio-ja-toisiokaamit.html The topload is now changed to a smaller one, like this (Image 1.) Image 1. Resonance frequency with this topload is about 400 kHz . I made a voltage divider of two non-inductive resistors, 33 MΩ and 2 MΩ, and connected an oscilloscope between points A and B (=ground) (Image 3.) W...

Teslamuuntajan värähtelytaajuutta voidaan tutkia oskilloskoopilla. Skooppi ei kestä piirissä esiintyviä jännitteitä, joten sitä ei voi siihen suoraan kytkeä. Taajuus voidaan kuitenkin mitata joko suoraan ilmasta muuntajan läheltä yksinkertaisesti kytkemällä skoopin mittapää silmukaksi, jolloin se toimii ikään kuin antennina. Tai kuten tässä, mittapään silmukka on laitettu hilakäämin toisen johtimen ympärille, jolloin se mittaa pääasiassa hilakäämin virtaa, ikään kuin virtamuuntaja. Koska putkiteslamuuntaja hyödyntää käyttöjännitteestä vain negatiivisen puoliaallon, värähtelytaajuus muodostaa tällaisia purskeita 50 kpl sekunnissa. Yhden purskeen pituus on 10 ms, samoin purskeiden välinen lepoaika. Suurentamalla yhtä pursketta nähdään taajuuden aaltomuoto ja taajuus tarkemmin. Tässä skoopin piirtämä käyrä, jossa yhden värähtelyjakson aika on 2,87 μs. Aaltomuoto on sen verran selkeä, että skooppi laskee taajuudenkin oikein: 347,2 kHz. Muutamien kokeilujen jälkeen osoittautu...

Se on siinä! Tämä on VTTC 1, koska VTTC 2 on tulossa myöhemmin. Tutkitaan nyt ensin miten tämä toimii. Tässä ensivaikutelmat videolla. Jännite olisi kiva mitata jollain tavalla. Tarvinnee rakentaa jännitteenjakaja , jota varten tarvitsee hommata induktansittomia gigaohmiluokan suurjännitevastuksia. Vai onko kellään parempaa ideaa?

Elektroniputkiteslamuuntaja on Armstrong-oskillaattori . Käymme tässä läpi sen toiminnan. Elektroniputki  on komponentti, joka voi toimia tasasuuntaajana, vahvistimena tai kytkimenä. Se on lähes täysin korvautunut puolijohteilla, kuten transistoreilla, mutta monet meistä muistavat vielä putkiradiot, ehkä putkitelkkaritkin, joiden piti ensin lämmetä jonkin aikaa, ennen kuin alkoivat toimia. Lämmitys, kirjaimellisesti, tarvitaan putkien katodien kuumentamiseen hehkuvaksi, jotta siitä vapautuu elektroneja. Tässä käytetyt putket lämpenevät parissa sekunnissa, mutta putkityypistä riippuen, lämpiäminen saattaa kestää pidempäänkin. Putkia käytetään edelleen jonkin verran ja niitä valmistetaan edelleen. Jotkut hifistit ovat sitä mieltä, että putkivahvistimen saundi on parempi kuin transistorivahvistimen. Tiedä häntä, mutta tietty viehätys tässä yli sata vuotta vanhassa tekniikassa kieltämättä on. Putket toimivat tässä kytkennässä auki-kiinni -kytkiminä. Kun putket hehkuvat ja ens...

Elektroniputkiteslamuuntajalle syntyi kätevästi uusi toisiokäämi käämintäkoneella 0,3 mm langasta. Käämissä on 1060 kierrosta. Kuvissa näkyy toision yläpään rakenne. Lanka on tuotu runkona käytetyn 75 mm viemäriputken seinämän läpi ja kytketty mutterilla putken sisään liimattuun vaneriin kiinnitettyyn kierretankoon. Kierratanko menee vain vanerin läpi. Se ei mene koko käämin läpi, koska silloin se toimisi rautasydämenä, joka kasvattaisi käämin induktanssia. Uusi käämi aiemmin valmistetun kipinäväliteslamuuntajan (Spark Gap Tesla Coil = SGTC) käämiin verrattuna. Molempien kierrosluku on suunnilleen sama, mutta pienemmän käämin ohuempi lanka tekee siitä lyhyemmän. Toisiokäämi lopullisella paikallaan. Kuvassa nähdään myös molemmat putket kannoissaan. Käämin yläpään kierrentangon tarkoitus on toimia " top load "in kiinnityksenä. Pallon muotoisessa elektrodissa on M5 sisäkierre vastakkaisilla puolilla. Toisella pallon saa kiinni, toiseen tulee purka...

Elektroniputkiteslamuuntajan (Vacuum Tube Tesla Coil =  VTTC) kytkentäkaaviossa olevat komponentit on valmiina ja rakentaminen voi alkaa. Laite kootaan vanerikehikkoon. Kuiva vaneri on hyvä eriste ja riittää tähän tarkoitukseen vallan hyvin. Sitä on helppo työstää ja siitä voi rakentaa helposti monenlaisia rakenteita. Tässä yläosan alapuoli, jossa putkien kannat, ensiöpiirin kondensaattorit ja ruuviliittimiä. Kaksi 500 pF kondensaattoria rinnan muodostaa 1 nF kapasitanssin, mikä on tavoite. VTTC:n ensiöpuolella ei pitäisi esiintyä niin suuria jännitteitä, etteikö johdotukseen voisi käyttää ihan tavallisia asennusjohtoja riittävän suurilla ilmaväleillä. Johdon poikkipinta tässä on 1,5 mm². Kuvassa näkyvässä riviliittimessä on käytössä vain ulommaiset kaksi liitintä, keskimmäinen on poistettu, jotta eristystä on saatu parannettua.  Yläosan johdotus valmiina. Riviliittimet on sijoitettu siten, että ne en helppo asentaa ja avata, joten yläosan voi tarvi...

Tässä osa ektroniputkiteslamuuntajan  komponenteista. Tässä loput, kahta kokoa "doorknob"-kondensaattoreita: 2 x 500 pF 20 kV ja 1 x 2 nF 40 nF 40 kV. Riittää tähän kokeiluun ja ehkä seuraavaankin. Putket ja niiden kannat on jo ennestään . Samoin hehkumuuntaja ja mikroaaltouunin muuntaja . Ei muuta kuin rakentamaan.

Iso kipinäväliteslamuuntaja on viimeistelyä vaille valmis. Sitä en kuitenkaan halua kokeilla sisällä, eikä ulos vielä tässä marraskuun säässä viitsi mennä, niinpä otan väliprojektin. Rakennetaan elektroniputkiteslamuuntaja, vacuum tube teslacoil, eli VTTC. Tästä löytyy juuri sopiva kytkis. Kaksi 811a-putkea, joita vastaavat ovat nämä 572B-putket . Ne ovat itse asiassa parempiakin, koska niissä on grafiittianodi. Hehkumuuntaja on myös valmis ja testattu. Lisäksi tarvitaan muut kuvassa näkyvät komponentit, ja toisiokäämi, jollaisen käämimme käämintäkoneella , tällä kertaa 75 mm putkelle 0,3 mm langasta, noin tuhat kierrosta. Ensiökäämi tehdään 160 mm viemäriputken päälle 1,5 mm² langasta. Hankalin komponentti on C1, 940 pF 20 kV. Niitä ei joka kaupassa ole, muut löytyvät kyllä, 3 kV ja 10 kV keraamisia konkkia on vielä yleisesti saatavilla. Highvoltageshop :in valikoimista lötyy vaikka mitä, kuten tämä 20 kV 500 pF "door-knob"-kondensaattori. Kaksi sellaista on til...

Mikroaaltouunin muuntajan muuntosuhde on noin kymmenen, eli se tuottaa reilut 2000 volttia. Yhdistettynä muuntajan tehoon, joka on noin kilowatin, se tarkoittaa n. 500 mA:n virtaa. Tämä on erittäin vaarallinen jännite, joka riittää tapaamaan norsun. Vaarallisin jännite tässä verstaassa, toistaiseksi ainakin. Eristävällä kuivalla puukepillä voimme kuitenkin turvallisesti kokeilla, miten tämä jännite käyttäytyy. Muuntajan toisiokäämin toinen pää on kytketty muuntajan sydämeen. Siksi laitamme toisena elektrodina toimivan kupariputken muuntajan alle, jossa se pysyy paikallaan ja on hyvin kosketuksissa sydämeen. Toisiokäämin toisen pään kytkemme johdolla myös kuparielektrodiin puristimella. 2 kV ei vielä riitä hyppäämään kun korkeintaan noin millin, joten valokaari täytyy sytyttää koskettamalla elektrodeja toisiinsa. Sen jälkeen se palaa muutaman senttimetrin pituisena. Muuntajan ensiössä pihtimittari näytti tyhjäkäynnillä 1 ampeerin virtaa, kaaren palaessa jopa 10 ampeeria. Täs...

Putket tarvitsevat speksien mukaan hehkutukseen 6,3V/4A. Kaksi putkea rinnan 6,3V/8A, vaihto- tai tasasähköä, kumpikin kelpaa. Tähän saattaisi josain löytyä valmis muuntaja, mutta sellainen on helppo modata itsekin jostain sopivasta rengassydänmuuntajasta. Sopiva muuntaja löytyi Bebekistä : 230/2 x 22V 2 x 1.8A Kuva 1. Muuntaja ennen modausta. Siinä on kaksi toisiokäämiä, kumpikin 22 V ja 1,8 A. Tästä saamme laskettua muuntajan tehon, joka on 2 x 22V x 1,8A = 79,2 W. Kaksi putkea tarvitsee: 2 x 6,3 x 4 = 50,4 W, joten tämän muuntaja riittää paremmin kuin hyvin. (ks. tarkennus alinna) Muuntajan toisiokäämejä emme tarvitse, leikkaamme niiden ulostulojohtimet pois ja eristämme päät kutistesukalla. Sen jälkeen käämimme yhden uuden toision kaikkien muiden käämien päälle. Tämän takia modattavaksi sopii vain rengassydänmuuntaja. Niihin mahtuu aina jonkin verran lisää käämiä päälle. Pakkamuuntajiin ei mahdu. Käämintään käytetään 1,5 mm² MK-kytkentäjohtoa. Se on muutamalankainen m...