Teslamuuntaja

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...

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...