Итак, в продолжение темы портативных генераторов высокого напряжения, хотел бы представить вашему вниманию новое самодельное устройство, которым вполне можно будет удивить родных, друзей и т. д.
Вступление
SGTC (Искровой трансформатор Теслы) – это самый первый тип популярных сегодня «Катушек Теслы». Он был разработан ещё самим Николой Тесла и запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала». В этой статье я приведу по возможности подробную инструкцию по изготовлению подобного устройства, но имеющего очень маленькие размеры, по сравнению со своими распространёнными аналогами.
И опять, вся система будет разделена на низковольтную часть и высоковольтную.
Первая часть
Низковольтная часть представляет из себя ни что иное, как блокинг-генератор, трансформатор и умножитель (а в данном случае удвоитель) напряжения. Эта схема сильно распространена среди радиолюбителей, но я всё-же приведу её.
Список деталей для низковольтного преобразователя:
Наименование
Номинал, марка
Обозначение на схеме
Количество
Внешний вид
Отсек для батарейки типа ААА
KLS5-817-B
GB1
1
Транзистор
D880-Y**
Q1
1
Резистор
470 Ом
R1
1
Трансформатор
Марки не имеет. Внутренний код ТВП1.5-3кВ. Купить можно на AliExpress вместе с транзистором, резистором и радиатором (это комплект).*
TV1
1
Столб выпрямительный
КЦ106Г
VD1-VD2
2
Конденсатор высоковольтный
DHR4E4C681K2BB
C1-C2
2
* Если ссылка на трансформатор уже не активна, то просто поищите трансформатор по запросу «Высоковольтный генератор» или «Высоковольтный модуль».
** На транзисторе, который был в комплекте с трансформатором, не было никаких опознавательных знаков. В аналогичном наборе для сборки высоковольтного преобразователя использовался транзистор указанного типа.
Электрическая схема блока питания (низковольтной части):
Схема высоковольтного блока питания
Как уже стало понятно из схемы, наша катушка Теслы будет питаться от 1-го гальванического элемента питания типа ААА («Мизинчиковая» батарейка). Разумеется, такие батарейки не выдержат длительной работы, поэтому отсек можно заменить простым разъёмом для подключения блока питания или отсеком для более «ёмкой» батарейки, не забывая при этом, что схема рассчитана на 1.5 вольта! Но если запускать её на 15-20 секунд, то батарейки хватит на достаточно большое количество включений. Собственно, это всё что можно сказать о низковольтной части. Собрать её сможет любой радиолюбитель.
Вторая часть
А вот высоковольтная часть будет несколько сложнее, чем низковольтная. По сути, она представляет из себя типовую схему искрового трансформатора. MMC (Multi Mini Capacitor-сборка из нескольких конденсаторов, суммарно дающая требуемую ёмкость и напряжение), Spark Gap (Искровой промежуток, разрядник), «первичка» и цилиндрическая однослойная «вторичка», намотанная на водопроводной трубе – всё то-же, что и в её «старших сёстрах», лишь в несколько раз меньше. Для начала приведу таблицу деталей для второй части. Она актуальна лишь в том случае, если Вы собираете всё (и первую и вторую части) по приведённым схемам. Иначе, в лучшем случае — не получите должного результата; в худшем — что-нибудь сожжёте или пробьёте высоким напряжением.
Наименование
Номинал, марка, параметры
Обозначение на схеме
Количество
Внешний вид
Конденсатор для MMC
К78-2, 6800 пФ, 2000 В
C1-C3
3
Разрядник
Два кусочка толстой медной жилы от провода. Расстояние между концами – 1.5-3 мм. Расстояние подбирается опытным путём, но в районе этого промежутка.***
SG1
1
Первичная обмотка («первичка»)
Цилиндрическая. 1.5-2 витка. Монтажный провод (жила с изоляцией) диаметр проводника 1-2 мм.
L1
1
Фотографий первички отдельно не делал. Её можно увидеть на общем фото.
Вторичная обмотка («вторичка»)
Цилиндрическая. 300 витков проводом 0.18 мм на тонкостенной водопроводной трубе с внешним диаметром 2 см.*
L2
1
Фотографий вторички отдельно не делал.
Металлическая сфера
3.8 см диаметр. Купить можно на AliExpress.**
S1
1
* Должен сразу предупредить, что использовать металлопластиковые трубы нельзя. Нужен исключительно пластик. Также следует выбирать трубы с наименьшей толщиной стенок, потому что толстые стенки ухудшают качество работы (проверено на собственном опыте).
** Если ссылка на товар уже не активна, то попробуйте поискать по запросам «шар 38 мм диаметр» или «диаметр 38 мм полый шар из нержавеющей стали».
*** Вместо самодельного разрядника можно использовать готовый, подобный тому, который изображён на соответствующей картинке. Напряжение: от 3 до 5 кВ. Брать меньше нет смысла: мощность разрядов упадёт. Если взять больше, то появляется риск пробоя конденсаторов MMC.
Всё, что нужно для сборки катушки Тесла
По поводу первичной и вторичной обмоток тоже хотел бы напомнить: мотать нужно в одну и ту-же сторону. Стоит учесть, что безопасной считают правую намотку (против часовой стрелки). Высота «вторички» — 6 см. Кроме того, для безопасности, можно параллельно каждому конденсатору в батарее припаять резистор на 1-1.5 мОм (Тут могу быть неточным. Сам не рассчитывал), чтобы снимать остаточный заряд и не принять однажды его на себя. Я этого делать не стал, поэтому каждый раз после включения приходится аккуратно разряжать каждый конденсатор куском провода.
Схема высоковольтной части:
Схема высоковольтной части
Сама по себе, схема простая, но именно в ней потребуется максимальная точность (при настройке разрядника и, возможно, размещении компонентов на печатной плате) и терпение (при намотке вторичной обмотки). Могу добавить, что использовать сферу здесь не обязательно, однако она заметно увеличивает мощность разрядов и делает конструкцию более похожей на большие аналоги. Если Вы всё-же решили её использовать, то дам Вам совет: не нужно её припаивать, приклеивать и каким-либо ещё образом крепить её ко вторичной обмотке. Достаточно просто положить её сверху так, чтобы она касалась терминала (высоковольтного верхнего конца провода «вторички»). Саму же «вторичку» можно покрыть высоковольтным изоляционным лаком и приклеить к печатной плате секундным клеем. Для этого рекомендую использовать клей на основе цианакрилата (например, Момент).
Собираем всё воедино
Для этой конструкции я настоятельно рекомендую изготовить печатную плату. При этом нужно соблюдать достаточные расстояния между дорожками и выводами компонентов. Затем желательно покрыть всю получившуюся систему изоляционным лаком (я для этого часто использую Цапон), особенно нижнюю часть платы (ту, где располагаются дорожки), потому что там вполне могут происходить стекания зарядов и, что самое опасное, поверхностный пробой. Размеры моей платы: 5.5×8.5 см. Для рисования дорожек я использовал специальный маркер. Его можно купить в магазинах радиоэлектроники или хоз. магазинах.
Печатная плата
Для травления использовался хлорид железа 3 (хлорное железо). Его также можно купить в магазинах радиоэлектроники.
Травление печатной платы
Вот так выглядит моя конструкция в собранном виде без сферы.
А вот так со сферой
Результат
Описание, как я считаю, лучше начать с фотографий:
Вот так выглядит искровой разряд в палец.
Ещё один.
А вот тут уже стример.
Ещё одна искра. Из-за настроек камеры, разрядник на фото сверкает очень эффектно.
Если приглядеться, то можно заметить, что сверху танцует маленький самостоятельный стример. На самом деле, он гораздо ярче.
В результате получаем полноценную искровую катушку Теслы, с которой вполне можно провести все те-же опыты, что и с другими системами подобного типа. Наша катушка имеет все те-же свойства, что и её крупные аналоги. Если посмотреть на разряд в темноте, то можно отчётливо видеть то, что он по форме очень напоминает настоящие молнии во время грозы. Это одно из свойств, которые делают этот тип катушек достаточно привлекательным. Кроме того, рядом с ней (собственно, как и с любой другой катушкой Теслы) будут светиться различные газоразрядные лампы. Самое главное – в этой конструкции удалось совместить столь опасный тип SGTC и, как не странно, портативность и полную безвредность для человека.
Собственно, теперь я рассказал всё об этом аппарате. Всем всего хорошего и будьте осторожны с высоким напряжением!
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
GB1
Отсек для батарейки АААKLS5-817-B1
Можно заменить на аналогичный, но с тем-же напряжениемQ1
ТранзисторD8801
Не критиченR1
Резистор470 Ом1
TV1
Трансформатор1.5 вольт -> 3000 вольт1
Искать на AliExpressVD1, VD2
ДиодКЦ106Г2
C1, C2
КонденсаторDHR4E4C681K2BB2
680 пФ, 15 кВC1, C2, C3
КонденсаторК78-2: 6800 пФ, 2000 В3
Обозначения по второй схемеSG1
Разрядник4.5 кВ1
Можно заменить фирменным на напряжение от 3 до 5 кВL1
Первичная обмотка1.5-2 витка заизолированной медной жилой. диаметром 1.5-2.5 мм1
L2
Вторичная обмотка300 витков проводом 0.18 мм на каркасе 2 см диаметром1
Мотается на тонкостенной пластиковой водопроводной трубеS1
СфераДиаметром 3.8 см1
Искать на AliExpressДобавить все