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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación con transformador Tesla con control por microcontrolador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Aspecto de la unidad propuesta junto con el transformador alimentado por ella. Tesla se muestra en la Fig. 1.
La unidad está ensamblada en una caja de computadora estándar. BP. A su salida está conectado el devanado primario del transformador, que consta de cinco vueltas de cable de montaje aislado con una sección transversal de 2,5...4 mm2, enrollado en un trozo de tubería de plástico con un diámetro exterior de 110 mm. El marco de bobinado secundario es una botella de kéfir de plástico de 0,8 litros. Se enrolla alambre esmaltado con un diámetro de 0,2 mm en una fila, vuelta tras vuelta, hasta que se llena (unas 1000 vueltas en total). El extremo inferior de este devanado está conectado a tierra, conectado al tercer contacto (PE) de la red "Euro enchufe". El extremo superior está equipado con un pasador de cobre, alrededor del cual se observan diversos efectos de alto voltaje. El devanado secundario está protegido de daños mecánicos y averías entre espiras mediante varias capas de resina epoxi. Entre los devanados primario y secundario debe haber un entrehierro lo suficientemente ancho como para evitar averías entre los devanados y descargas de corona. La inductancia del devanado secundario y su propia capacitancia forman un circuito oscilatorio, debido a la resonancia en el que hay un aumento múltiple de voltaje en comparación con el valor calculado basándose únicamente en la relación del número de vueltas de los devanados; el análisis muestra que la El factor principal que determina la frecuencia de resonancia del devanado secundario es su tamaño. Medir esta frecuencia es bastante sencillo. Para ello basta, como se muestra en la Fig. 2, aplique voltaje desde el generador de señal sintonizable G1 al devanado primario del transformador fabricado.
La resistencia R1 limita la corriente; su potencia no debe ser menor que la potencia del generador. Se instala un osciloscopio cerca del transformador con una antena WA1 conectada a su entrada: un trozo de cualquier cable con una longitud de 100...200 mm. Al reconstruir el generador, eliminamos la dependencia de la frecuencia de la oscilación de la señal en la pantalla del osciloscopio. Para el transformador descrito anteriormente, resultó como en la Fig. 3.
La frecuencia de resonancia corresponde al máximo principal de la curva y en este caso es igual a 600 kHz. Los programas de cálculo de transformadores Tesla disponibles en Internet dieron resultados similares: 632 kHz. Si no se dispone de osciloscopio, se puede sustituir por un simple indicador de campo electromagnético, ensamblado según el circuito que se muestra en la Fig. 4.
La antena WA1 consta de dos trozos de cable, cada uno de unos 1 mm de largo, soldados a los terminales del diodo VD100 y dirigidos en diferentes direcciones. La resonancia está determinada por el brillo máximo del LED HL1. Diagrama de alimentación del transformador. Tesla se muestra en la Fig. 5.
T3 es en realidad este transformador. Los elementos DD1.1, DD1.2 se utilizan para ensamblar un generador de pulsos que viajan a una frecuencia cercana a la frecuencia de resonancia de su devanado secundario. Amplificados por el microcircuito DA3 (controlador de transistor de efecto de campo) y el potente transistor de efecto de campo VT1 que funciona en modo clave, estos pulsos se suministran al devanado I del transformador. La resistencia variable R1 regula la frecuencia de los pulsos, logrando el brillo más brillante de una lámpara de descarga de gas (por ejemplo, "ahorradora de energía") ubicada cerca del transformador. El microcontrolador genera pulsos en su salida P85 que, cuando se reciben en la entrada EN del controlador DA3, habilitan y deshabilitan el funcionamiento del controlador. Estos impulsos modulan la secuencia de impulsos suministrada al devanado I del transformador T3 y, por tanto, la alta tensión en su devanado II. Hay cinco modos de funcionamiento del microcontrolador, conmutables en un anillo presionando el botón SB1. Cada transición es confirmada por el parpadeo del LED HL1; el número de sus destellos es igual al número del modo habilitado. En el primer modo se generan pulsos con una duración de 1 ms con pausas entre ellos de 8 ms. En el segundo, la duración de las pausas aumenta a 10 ms, en el tercero a 12 ms, en el cuarto a 14 ms y en el quinto a 20 ms. El cambio de modo afecta la naturaleza de los sonidos producidos por las descargas eléctricas, así como su número y duración. Cuanto más larga sea la pausa, más tiempo tendrá el aire en el área de descarga para desionizarse antes de que comience el siguiente tren de pulsos de alto voltaje. Cambiando el programa, puedes modular la secuencia de pulsos con señales más complejas. El transformador T1 con un rectificador según el circuito de duplicación de voltaje en los diodos VD1, VD2 suministra un voltaje de 40...60 V a la cascada en el transistor de efecto de campo VT1, hay otro transformador de potencia: T2. Desde él, a través del puente rectificador VD3 y el estabilizador integrado DA1, se alimenta el controlador DA12 con una tensión de 3 V. El voltaje de salida del estabilizador DA2 (5 V) está destinado al microcontrolador DD2 y al microcircuito DD1. Un dibujo de la placa de circuito impreso del bloque se muestra en la fig. 6.
El transistor VT1 está equipado con un disipador de calor con aletas. Una parte importante de la superficie de la placa está libre de piezas y conductores impresos. Aquí se refuerzan los transformadores T1 y T2. Como SA1 se utiliza un interruptor ya presente en la fuente de alimentación del ordenador, en cuyo caso se coloca la placa. Su longitud (145 mm), indicada en la figura, se puede modificar en función del tamaño de la carcasa utilizada. Si tiene ventilador se puede encender aplicando voltaje de 12 V desde la salida del estabilizador DA1. Esto ayudará a reducir la temperatura del transistor VT1, pero el estabilizador en este caso también debe estar equipado con un disipador de calor. El chip 74NS14 se puede reemplazar con el KR1564TL2 doméstico u otro chip lógico que contenga disparadores Schmitt, inversores y elementos AND-NOR, NOR-NOR. Si es necesario, utilizando los elementos libres restantes, se puede montar un generador de impulsos que sustituya al microcontrolador. Sin embargo, se perderá la capacidad de cambiar rápidamente los modos de funcionamiento y crear nuevos efectos visuales y sonoros cambiando el programa del microcontrolador. Se debe seleccionar un reemplazo para el transistor IRFP460 con un voltaje de fuente de drenaje permitido de al menos 200 V y una corriente de drenaje máxima de al menos 10 A. El transformador T1 debe tener un devanado secundario con un voltaje de 20...30 V en una corriente de carga de 3 A. Si hay un transformador con el doble de voltaje del devanado secundario, se puede abandonar la duplicación del voltaje en el rectificador conectado a él (diodos VD1, VD2, condensadores C1, C2) y un puente rectificador convencional. puede ser usado.
Después de fabricar el bloque e instalar en él un microcontrolador programado, cuya configuración debe corresponder a la que se muestra en la tabla (así es como lo instala el fabricante), se recomienda no conectar un transformador al bloque. T3, aplique voltaje de 220 V, 50 Hz solo al devanado I del transformador T2. El LED HL1 debería parpadear dos veces, confirmando que el microcontrolador está operativo. Ahora es necesario verificar el voltaje en las salidas de los estabilizadores integrados DA1, DA2 y la presencia de pulsos en las entradas y salidas del controlador DA3. En la pantalla de un osciloscopio conectado a su entrada IN (pin 2), se deben observar pulsos rectangulares con una amplitud de aproximadamente 5 V, cuya frecuencia de repetición está regulada por una resistencia variable R1 dentro del rango de al menos 300. 900 kHz. Si este no es el caso, deberá verificar el generador en los elementos DD1.1, DD1.2. Los parámetros de los pulsos que llegan a la entrada EN (pin 3) del controlador desde el microcontrolador deben corresponder a los especificados en la descripción de los modos de funcionamiento de la unidad. En la salida del controlador (pins 6 y 7) y en la puerta del transistor de efecto de campo VT1, se deben observar ráfagas de pulsos de alta frecuencia con pausas correspondientes al modo seleccionado. Después de asegurarse de que todo esté en orden, puede conectar el transformador T3 al bloque y aplicar tensión de red al devanado primario del transformador T1. Al colocar una lámpara de bajo consumo junto al devanado II del transformador T3 y girar el control deslizante de la resistencia variable R1, es necesario lograr el brillo más brillante de la lámpara. Alrededor del pasador conectado al terminal superior del devanado, deben formarse descargas (serpentinas) similares a las que se muestran en la Fig. 7.
El brillo de las lámparas de descarga de gas que no están conectadas a ningún lado, sino que simplemente se sostienen en la mano, es el efecto más simple que se produce cuando se trabaja con un transformador Tesla. Este es el resultado de la exposición del gas dentro de la lámpara a un campo electromagnético de alta frecuencia que rodea el transformador. Con el diseño en cuestión, el efecto se observa a una distancia de hasta 20 cm del transformador y causa una gran impresión en los espectadores que no están familiarizados con su esencia. También se pueden observar descargas en el interior de lámparas llenas de gas a una presión relativamente alta (Fig. 8), incluidas las lámparas incandescentes convencionales (Fig. 9). pero para ello es necesario conectarlos con un terminal a la salida del transformador. La longitud de las descargas filiformes de alta frecuencia en el aire, llamadas serpentinas, que se producen durante el funcionamiento del transformador en cuestión, alcanza los 20...30 mm. Se cree que es numéricamente igual a la amplitud expresada en kilovoltios del voltaje de alta frecuencia desarrollado en el devanado secundario del transformador. Es interesante observar el cambio de color de las serpentinas cuando se aplican diversos productos químicos, por ejemplo, sal de mesa, en la punta del pasador que termina el devanado. Durante el funcionamiento del dispositivo en cuestión, aparecen y desaparecen descargas con la frecuencia de modulación de la secuencia de impulsos suministrada al transformador. Como resultado, se escucha un sonido característico, cuya frecuencia fundamental es igual a la frecuencia de modulación. Dado que los streamers salen en cada pausa, y los que aparecen después a menudo siguen caminos diferentes, el número aparente de streamers aumenta. Si instala un molinete de alambre ligero con extremos doblados en un plano horizontal en diferentes direcciones en la punta de un pasador de alto voltaje, se producirán descargas en estos extremos. Los iones resultantes, repelidos desde los extremos del molinete, lo pondrán en movimiento. Eso sí, para que este modelo de motor de iones funcione, la ruleta debe ser muy ligera y estar bien equilibrada. Una propiedad positiva de la fuente descrita, que garantiza la seguridad de trabajar con ella, es la ausencia de alto voltaje continuo en su interior. Que surgen durante el funcionamiento del transformador. Los Teslas de alta frecuencia son prácticamente seguros para los experimentadores, porque cuando una descarga llega al cuerpo humano, su corriente, al ser de alta frecuencia, fluye sólo a través de la piel, sin llegar a los órganos vitales. Este fenómeno, conocido en ingeniería de radio, se llama efecto piel y se manifiesta cuando una corriente de alta frecuencia fluye a través de cualquier conductor. Por supuesto, incluso una corriente de este tipo puede provocar quemaduras, pero esto sólo ocurre con descargas de potencia muchas veces superiores. La presencia de un microcontrolador en el dispositivo descrito proporciona un margen considerable para la experimentación. Al cambiar su programa, puede, por ejemplo, tocar ritmos y melodías simples sin realizar ningún cambio en el circuito, y reemplazando el microcontrolador por uno más potente, conectarle un teclado MIDI o controlar el dispositivo mediante una computadora. Porque el transformador. Tesla es una fuente de un poderoso campo electromagnético, no se recomienda encenderlo cerca de equipos electrónicos costosos o medios de información importante. Autor: Elyuseev D.
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