Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Prosta muzyczna cewka Tesli

patrykkurzejago 15 Aug 2022 01:09 4302 29
Altium Designer Computer Controls
  • Prosta muzyczna cewka Tesli
    Witam
    Zawsze chciałem zbudować muzyczną cewkę tesli, jednak przytłaczała mnie złożoność schematów konstrukcji znalezionych w internecie. Jakiś czas temu znalazłem schemat cewki opartej na jednym tranzystorze i postanowiłem go ulepszyć, tak aby mógł odtwarzać dźwięk. Postanowiłem się podzielić projektem, aby inni mogli taką prostą cewkę wykonać.

    Oto schemat który znalazłem:
    Prosta muzyczna cewka Tesli

    Efekt jej pracy był mizerny, zero iskry tylko świetlówki zbliżane były wstanie się zaświecić. Zwiększyłem liczę uzwojeń do 5 na uzwojeniu pierwotnym (wykonałem je z przewodu linki 1.5 mm²) i ok. 1000 na pierwotnym. Jest 25 cm uzwojeń drutem o średnicy 0.25 mm na rurze PCV o średnicy 5 cm. Po tym zabiegu iskra od razu była większa lecz pojawił się nowy problem, tranzystor długo nie wytrzymywał i po niedługim czasie padał. Eksperymentowałem z wieloma tranzystorami i dobry efekt uzyskałem stosując BD239. Problem z przepalaniem tranzystora występował rzadko, jednak chciałem go wyeliminować całkowicie. Pomogła zamiana diody półprzewodnikowej podłączonej zaporowo do bazy tranzystora na diodę LED - i uwaga, konkretnie żółtą - oraz wstawienie drugiego tranzystora. Dzięki temu, że te tranzystory posiadają większą moc, zwiększyłem napięcie układu do 30 V zwiększając moc cewki do ok. 30 W (wartość odczytana z zasilacza serwisowego). Podejrzewam, że można jeszcze trochę napięcie zwiększyć.
    Kolejnym krokiem było spowodowanie aby cewka zagrała. Wykorzystałem ESP8266 (było pod ręką, a na dysku miałem kod dla arduino odtwarzający proste melodie). ESP generuje przebieg prostokątny o zadanej częstotliwości, który steruje tranzystorem unipolarnym (2N7000), zwierającym bazy tranzystorów sterujących cewką do masy. Tym sposobem udało się uzyskać z cewki ładny i głośny dźwięk.

    Na koniec wykonałem obudowę z jakiegoś pudełka z IKEI, które akurat było w domu. Jako zasilacza użyłem 36 V zasilacza impulsowego (LRS-100-36, posiadałem go z jakiegoś elektrozłomu, który dostałem w "prezencie" na części), potencjometrem, który się na nim znajduje zmniejszyłem jego napięcie do 30 V).

    Wiem, że schemat ma pewne braki, po prostu został stworzony na tyle, ile pozwalała moja wiedza, na pewno można w nim jeszcze coś poprawić. Prezentuje się on następująco:
    Prosta muzyczna cewka Tesli

    Całość zlutowałem tymczasowo na płytce uniwersalnej, w planach jest wykonanie płytki drukowanej.
    Niestety nie robiłem fotek w trakcie tworzenia, ale wrzucam te z gotową cewką.
    Prosta muzyczna cewka Tesli Prosta muzyczna cewka Tesli
    Prosta muzyczna cewka Tesli Prosta muzyczna cewka Tesli
    Prosta muzyczna cewka Tesli Prosta muzyczna cewka Tesli
    Prosta muzyczna cewka Tesli Prosta muzyczna cewka Tesli Prosta muzyczna cewka Tesli

    I film:



    Kod programu dla ESP8266 (napisany w Arduino IDE) dołączam do tematu. ESP udostępnia stronę w sieci lokalnej, na której można wybrać utwór do odtworzenia. Dokładam drugi program, który działa od razu po starcie (nie łączy się przez Wi-Fi, tylko odtwarza jeden utwór w koło).
    Pozdrawiam

    PS.
    Należy zaznaczyć, że transformator Tesli generuje duże napięcie rzędu kilku kilowoltów, dlatego należy zachować szczególną ostrożność przy pracy!

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    patrykkurzejago
    Level 3  
    Offline 
    patrykkurzejago wrote 7 posts with rating 31, helped 0 times. Been with us since 2022 year.
  • Altium Designer Computer Controls
  • #2
    bambus94
    Level 29  
    Sprawdzałeś częstotliwość pracy? Jak idzie w setki kHz lub już MHz to można by się pokusić o coś podobnego do wzmacniacza w klasie D i wtedy nawet normalne mp3 by odtwarzała. Coś jak moja HFVTTC, link niżej w promowanych.
    Masz już doświadczenie, to teraz SSTC na półmostku albo na bogato i DRSSTC.
  • Altium Designer Computer Controls
  • #3
    patrykkurzejago
    Level 3  
    bambus94 wrote:
    Sprawdzałeś częstotliwość pracy?

    Niestety nie posiadam oscyloskopu, ani nawet multimetru z pomiarem częstotliwości. Nie wiem, też jak taką częstotliwość sprawdzić lub wyliczyć innym sposobem :( Czy taka cewka emituje falę radiową o częstotliwości swojej pracy? Bo gdyby tak, to posiadam rtl-sdr, którym mógłbym tej częstotliwości poszukać.

    bambus94 wrote:
    Masz już doświadczenie, to teraz SSTC na półmostku albo na bogato i DRSSTC.

    Odkryłem, że zbudowanie tej, tylko bardziej napędziło mnie do zbudowania czegoś większego. To uzależnia bardzo, więc już o tym myślę :D
  • #4
    bambus94
    Level 29  
    Tak, cewka Tesli to w gruncie rzeczy nadajnik radiowy.
    Dobrze dostrojona powinna generować fale radiowe o długości równej długości drutu na uzwojeniu wtórnym. Gorzej dostrojona będzie nadawała na częstotliwości zależnej od indukcyjności i pojemności uzwojenia wtórnego.
    Jeśli SDR złapie ci zakres kilku MHz, to może akurat to złapiesz. A jak nie, to może warto zrobić sobie Up-Converter do SDRa? Ja mam taki co podnosi częstotliwości o 80 MHz i potrafię odebrać stacje od kilkudziesięciu kHz.
  • #5
    patrykkurzejago
    Level 3  
    W takim razie zaraz poszukam tej częstotliwości. Posiadam SDRa z układem R820T2 i on wyciąga do 1864 MHz.
  • #6
    bambus94
    Level 29  
    Tu raczej trzeba patrzeć dolny zakres, czyli pojedyncze MHz. Nawet jak coś złapiesz, to nie można być pewnym na 100% tej częstotliwości, bo to może być jedna z kolejnych harmonicznych.
  • #7
    patrykkurzejago
    Level 3  
    Pogrzebałem w instrukcji i okazało się, że mój SDR osiąga zakresy od 0.1 MHz do 1.7 GHz (wystarczyło zmienić ustawienia). Cewka emituje silną falę na częstotliwości 1,037 MHz, jeżeli odtwarza utwór, mam modulację i słychać muzykę z radia.
  • #8
    Janusz_kk
    Level 35  
    bambus94 wrote:
    Dobrze dostrojona powinna generować fale radiowe o długości równej długości drutu na uzwojeniu wtórnym.

    Nieprawda, obwód rezonansowy to indukcyjność i pojemność a nie długość drutu.
  • #9
    bambus94
    Level 29  
    Tak, ale dobrze policzona cewka Tesli ma częstotliwość rezonansową równą dla fali o długości drutu na uzwojeniu wtórnym. Po to stosuje się torusy dla zmiany częstotliwości rezonansowej żeby dostroić tą częstotliwość do długości drutu.
  • #10
    Janusz_kk
    Level 35  
    bambus94 wrote:
    Tak, ale dobrze policzona cewka Tesli ma częstotliwość rezonansową

    równą indukcyjności i pojemności międzyuzwojeniowej.

    bambus94 wrote:
    częstotliwość rezonansową równą dla fali o długości drutu na uzwojeniu wtórnym.

    że też komuś się chciało szukać takiej zależności :) normalnie nikt sobie takimi zależnościami nie zaprząta głowy.
    A tak w ogóle to autor ma za dużą częstotliwość i dlatego tak mu się grzeją tranzystory, więcej energii idzie w ciepło niż w iskrę, dlatego uwagi o niebezpieczeństwie są wydumane bo przy tych prądach jakie cewka oferuje nie zrobi krzywdy nikomu.
  • #11
    bambus94
    Level 29  
    Janusz_kk wrote:
    że też komuś się chciało szukać takiej zależności :) normalnie nikt sobie takimi zależnościami nie zaprząta głowy.

    A no ktoś to znalazł i każdy kto chce mieć dobre efekty stosuje się do tej zależności.
  • #12
    zulugula
    Level 18  
    Każdy krótkofalowiec powie że najlepszym wzmacniaczem jest antena, a dobierając jej wymiary oraz właśnie długość drutu ją poniekąd stroisz.
    A czy długość drutu to nie była 1/4 lub 3/4 długości?
  • #13
    bambus94
    Level 29  
    Z tego co pamiętam to było 1 lub 1/2 długość fali. Muszę poszukać email od człowieka który na VTTV na GU81 robił coś ok 40 cm łuku.
  • #14
    patrykkurzejago
    Level 3  
    Janusz_kk wrote:
    A tak w ogóle to autor ma za dużą częstotliwość i dlatego tak mu się grzeją tranzystory, więcej energii idzie w ciepło niż w iskrę, dlatego uwagi o niebezpieczeństwie są wydumane bo przy tych prądach jakie cewka oferuje nie zrobi krzywdy nikomu.

    Jak ktoś posiada rozrusznik serca, wady serca, zaburzoną równowagę potasowo-sodową albo jakieś inne problemy z przewodnictwem w sercu, to taka cewka jest bardzo niebezpieczna. Zdrowego człowieka może co najwyżej poparzyć, jednak i tak zalecam ostrożność. Lepiej uważać niż efekt swoich prac podziwać z "góry".

    Jeśli chodzi o sprzęty elektroniczne w domu to zbliżałem się do cewki z opaską sportową na ręce albo telefonem i nic się nie stało, natomiast posiadam w domu głośniki Google Nest i po uruchomieniu cewki nawet te w sąsiednim pokoju ściszają się i pogłaśniają w losowych momentach.

    zulugula wrote:
    A czy dlugosc drutu to nie byla 1/4 lub 3/4 dlugosci?
    bambus94 wrote:
    Z tego co pamiętam to było 1 lub 1/2 długość fali.

    Budowałem antenę GP z promiennikiem o długości 3/4 fali oraz budowałem dipol półfalowy o długości 1/2 fali, więc obaj możecie mieć rację. Obie konstrukcje były budowane na podstawie informacji od krótkofalowców z klubu i obie działały poprawnie.

    Janusz_kk wrote:
    A tak w ogóle to autor ma za dużą częstotliwość i dlatego tak mu się grzeją tranzystory.

    Na chwilę obecną manipulując uzwojeniem pierwotnym (głównie góra dół) udało się uzyskać największą iskrę i minimalne grzanie tranzystorów. Radiator który zastosowałem na chwilę obecną jest mocno przesadzony, po 10 minutach pracy cewki ma 35 stopni (przy 23 stopniach w domu). W tej konstrukcji częstotliwość zależy od układu LC zbudowanego z uzwojenia wtórnego i pojemności występującej pomiędzy uzwojeniami.
  • #15
    Janusz_kk
    Level 35  
    patrykkurzejago wrote:
    Jak ktoś posiada rozrusznik serca, wady serca, zaburzoną równowagę potasowo-sodową albo jakieś inne problemy z przewodnictwem w sercu, to taka cewka jest bardzo niebezpieczna

    Naskórkowość, poczytaj ile wynosi przy 1 MHz.

    zulugula wrote:
    Każdy krótkofalowiec powie że najlepszym wzmacniaczem jest antena, a dobierając jej wymiary oraz właśnie długość drutu ją poniekąd stroisz.

    Ale cewka to nie antena.
  • #16
    rosomak19
    Level 22  
    Bardziej bym się pokusił o termin generator, czy transformator Tesli, a nie "cewka" ; ) Druga sprawa, generator Tesli stroi się uzwojeniem pierwotnym a nie wtórnym. Trzecia sprawa, torus, to kondensator, (a dokładniej mówiąc jedna z jego okładzin, ponieważ drugą stanowi Ziemia), który wchodzi w skład układu rezonansowego obwodu wtórnego. Jego pojemność jest wyliczana na tej podstawie, potem wylicza się jego wymiary fizyczne. Co do uzwojenia pierwotnego, to zawsze robi się kilka zwojów więcej, niż wynika z obliczeń. Odczepem z krokodylkiem można zmieniać indukcyjność uzwojenia w celu jak najlepszego dopasowania częstotliwości rezonansowej obwodu pierwotnego do wtórnego. Ja w klasycznym generatorze z trafa od neonów 10 kV/50 mA, po obliczeniu cewek i kondensatora, dostrajając na pierwotnym osiągnąłem wyładowania do powietrza na odległość 1 metra! Przy tak małej mocy trafa zasilającego, świadczy to o idealnym zestrojeniu obwodów. Na koniec dodam, że uzwojenie wtórne jest w zasadzie ćwierćfalową anteną dipolową.
  • #17
    patrykkurzejago
    Level 3  
    Janusz_kk wrote:
    Naskórkowość, poczytaj ile wynosi przy 1 MHz.

    A co z polem elektromagnetycznym? Wydaje mi się, że rozrusznik jest w jakiś sposób ekranowany i ryzyko jest minimalne, ale ciekaw jestem czy ktoś wie coś więcej w temacie. Nawet pamiętam w liceum nim nauczyciel uruchomił maszynę elektrostatyczną, to pytał czy ktoś ma rozrusznik, z drugiej strony ubranie swetra wtedy mogło by być niebezpieczne. Znam osobiście sytuację w której wyładowanie elektrostatyczne z kineskopu telewizora zabiło kobietę z arytmią serca. Zdaję sobie natomiast sprawę, że ten przypadek był dość "egzotyczny" i rzadko spotykany.
  • #18
    zulugula
    Level 18  
    Tak jak pisał @rosomak19, można ją uznać za ćwierćfalówkę, ale do poprawnego rezonansu trzeba ją dostroić odpowiednim kondensatorem, np. torusem. Na koniec zestroić rezonans w obwodzie pierwotnym.
    Co do rozruszników serca, to o ile efekt naskórkowy jest na korzyść, tak silne pole elektromagnetyczne, zwłaszcza przy układach z iskrownikiem, już takie pomijalne nie jest.
  • #19
    rosomak19
    Level 22  
    Nie wiem jak przy tej Twojej muzycznej Tesli, ale przy mojej klasycznej pole było tak silne, że z dużej odległości świetlówka w ręku świeciła. Nie wiem jak rozrusznik, ale telefon i aparat przeżyły filmowanie wyładowań. Problemem jest tutaj i to bardzo istotnym, wydzielanie się ozonu i to w dość znacznych ilościach.
  • #20
    bambus94
    Level 29  
    Od ozonu to ja bym bardziej się obawiał tlenków azotu.
    To była jedna z pierwszych przemysłowych metod produkcji tlenków azotu a potem kwasu azotowego. Łuk elektryczny w powietrzu, później udoskonalony przez dodanie magnesów i wtedy powstał wirujący łuk elektryczny w powietrzu. I co ciekawe tą technologię opracował i uskuteczniał Polak, ale nie pamiętam nazwiska.
  • #21
    patrykkurzejago
    Level 3  
    Odpala świetlówki z kilkudziesięciu centymetrów, głośniki Googla stoją w pomieszczeniu obok i od niej świrują. Do samego transformatora trochę nie umyślnie zbliżałem rękę z opaską smart (zapomniałem o niej), telefon miałem w drugiej ręce i nic się nie stało. Co do ozonu, to jest wyczuwalny, jednak nie jest to intensywny zapach. Ze dwa lata temu miałem sąsiada, który zajmował się ozonowaniem i byłem w pomieszczeniu w którym stężenie ozonu było na dopuszczalnym poziomie (zmierzony miernikiem), a zapach był bardzo intensywny i pozostawiał takie dziwne uczucie w nosie. Więc sam ozon tutaj nie wydaje mi się aby był jakimś zagrożeniem.

    Co do tlenków azotu, to zbliżyłem do łuku zwilżony papierek lakmusowy, po chwili stał się czerwony, więc faktycznie powstaje.

    bambus94 wrote:
    Z tego co pamiętam to było 1 lub 1/2 długość fali. Muszę poszukać email od człowieka który na VTTV na GU81 robił coś ok 40 cm łuku.

    Nawinięte jest 25 cm uzwojeń o średnicy 5 cm drutem 0.25 mm. Więc długość użytego drutu to ok. 157 m (uzwojenia są ciasno, ale te 7 m spokojnie może być mniej) przewodu, fala o częstotliwości 1 MHz ma długość 300 m. Wychodziło by na to, że długość uzwojenia wtórnego odpowiada 1/2 długości fali. Mogę źle myśleć oczywiście. Uzwojenie wtórne tworzy układ LC i logika podpowiada, że to tylko przypadek.
  • #22
    _lazor_
    Moderator of Designing
    Jak taki temat to daje ostrzeżenie:

    Efekt naskórkowy nie chroni przed porażeniem:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil#Skin_effect_myth

    Efektu porażenia również nie czuć powyżej pewnej częstotliwości gdyż nasz układ nie zareaguje:
    http://amasci.com/tesla/teslafaq.html#two

    Taka zabawka nie razi zbyt mocno gdyż nie niesie ze sobą dużej energii na wyjściu. Proszę walczyć z mitem efektu naskórkowego chroniącego przed porażeniem!
  • #23
    rosomak19
    Level 22  
    _lazor_ wrote:
    Taka zabawka nie razi zbyt mocno gdyż nie niesie ze sobą dużej energii na wyjściu.

    Trochę bym polemizował, ponieważ to czy kogoś "połaskocze" czy "potelepie" zależy od paru czynników, w tym indywidualnych. Na miejscu moderatora nie pisał bym takich zapewnień, zachęcających młodych niedoświadczonych amatorów wysokich napięć do spróbowania, czy mocno "kopie". Każda zabawka może w sprzyjających warunkach krzywdę zrobić.
  • #24
    Janusz_kk
    Level 35  
    _lazor_ wrote:
    Efekt naskórkowy nie chroni przed porażeniem:

    Nie napisałem że chroni tylko znacznie zmniejsza. Na pewno efekt jest inny dla 50 Hz a inny dla 1 Mhz.

    _lazor_ wrote:
    Taka zabawka nie razi zbyt mocno gdyż nie niesie ze sobą dużej energii na wyjściu.

    Przecież to samo napisałem.
    Janusz_kk wrote:
    dlatego uwagi o niebezpieczeństwie są wydumane bo przy tych prądach jakie cewka oferuje nie zrobi krzywdy nikomu.

    _lazor_ wrote:
    Proszę walczyć z mitem efektu naskórkowego chroniącego przed porażeniem!

    Może zacznij od siebie? :)
    Popatrz na co odpowiadasz i jaki ma zakres mocy.
  • #25
    _lazor_
    Moderator of Designing
    rosomak19 wrote:
    Trochę bym polemizował, ponieważ , to czy kogoś "połaskocze" czy "potelepie" zależy od paru czynników, w tym indywidualnych. Na miejscu moderatora nie pisał bym takich zapewnień, zachęcających młodych niedoświadczonych amatorów wysokich napięć , to spróbowania , czy mocno "kopie" . Bo każda zabawka może w sprzyjających warunkach krzywdę zrobić.


    Mit efektu naskórkowego chroniącego magicznie początkującego, nie posiadającego nawet oscyloskopu, jest jeszcze niebezpieczniejszy. Zwłaszcza że zakładają dlaczegoś że tam są pojedyncze MHz, gdzie częstotliwość rezonansowa to często kilkaset kHz.
    Może również sprecyzuje że nie chodziło mi że każdy transformator Tesli ma na wyjściu niską energię i z tego powodu jest bezpieczny, chodzi mi że to nie efekt naskórkowy chroni przed porażeniem. Nie można porównywać zjawiska efektu naskórkowego dla środowiska gdzie są dwie przestrzenie o różnych parametrach (przewód elektryczny i powietrze) do środowiska o bardzo dużej ilości przestrzeni o różnych parametrach. A to że nazwali to efekt naskórkowy, nie chodziło nigdy że prąd płynie sobie po skórze człowieka...
  • #26
    rosomak19
    Level 22  
    Powiem na swoim przykładzie, moja klasyczna Tesla miała częstotliwość rezonansową bodaj 161,6 kHz. Na moje szczęście przy zabawie ze świetlówką, zmniejszyłem moc zasilania, mimo tego nieopatrznie za blisko ją zbliżyłem do torusa i poszło wyładowanie na świetlówkę, tym samym na mnie. Powiem tak, ochota mi w moment przeszła na takie zabawy. Nie wiem co by było, jeśli byłaby na pełnej mocy.
  • #27
    Janusz_kk
    Level 35  
    rosomak19 wrote:
    Powiem tak, ochota mi w moment przeszła na takie zabawy,

    A na co liczyłeś? że cię tylko 'pogłaska':)
    Porażenie zawsze niesie jakieś skutki ze sobą ale te przez to że nie porażają organów wewnętrznych są dużo mniej groźne od 50 Hz czy DC, ale to nie oznacza wcale że są przyjemne.
  • #28
    rosomak19
    Level 22  
    Nie liczyłem na nic, poza efektem świecenia świetlówki pod wpływem silnego pola elektromagnetycznego, tylko za bardzo się zbliżyłem.
  • #29
    _lazor_
    Moderator of Designing
    rosomak19 wrote:
    Nie liczyłem na nic, poza efektem świecenia świetlówki pod wpływem silnego pola elektromagnetycznego, tylko za bardzo się zbliżyłem


    Przy 161 kHz w sumie mówimy o polu elektromagnetycznym, ale bliskim (długość fali około 1800 m), a przez to że prąd płynął znikomy, to pod wpływem silnego pola elektrycznego.
  • #30
    KJ
    Level 31  
    Rezonansowa przy tych parametrach nawojowych i bez żadnego toroidu powinna być w okolicy 350kHz. Efekt naskórkowy vs tesla - owszem wszyscy o tym wszędzie piszą jest tylko 1 mały.... no dobra 2 całkiem spore problemy z tym zjawiskiem w kontekście przepływu prądu przez tkanki. Po pierwsze ciało człowieka nie jest jednorodnym przewodnikiem po drugie w dużej mierze jest przewodnikiem jonowym co z grubsza oznacza że efekt naskórkowy nie objawia się tutaj przepływem prądu po skórze tak jak się to zwykło opisywać. Czy to może być niebezpieczne ? Zależy od skali - taka teselka raczej nikomu zdrowemu przy przypadkowym kontakcie z wyładowaniem krzywdy nie zrobi ale już tej wielkości DRSSTC gdzie pądy chwilowe w wyładowaniu osiągają spokojnie kilka A ? 3 razy bym się zastanowił. Klasyczna cewka tesli w kontekście efektu naskórkowego ma jeszcze jeden problem - w prądzie wyładowania prawie zawsze istnieje składowa 50/100Hz a w wypadku zaistnienia przebicia miedzy pierwotnym a wtórnym jej wartość osiągnie poziomy niebezpieczne. Świrowanie urządzeń elektronicznych w większej odległości od tesli (np w innym pomieszczeniu) zwykle świadczy o jej niepoprawnym uziemieniu. Problem jest tym większy im wyższa częstotliwość rezonansowa bo i rezystancja a ściślej impedancja typowego obwodu uziemienia w klasycznej instalacji elektrycznej dla wysokich częstotliwości zwykle mocno odbiega od tego co wynika z pomiarów - wszak instalacje elektryczne są przystosowane i normowane dla 50Hz. Co do zależności długości fali równej długości drutu - pierwsze słyszę ale to by mogło wiele wyjaśniać - aż z ciekawości sprawdzę jak to wygląda w moich konstrukcjach.