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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 마이크로컨트롤러 제어 기능을 갖춘 Tesla 변압기 전원 공급 장치. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
제안된 장치의 모습과 이에 의해 구동되는 변압기. Tesla는 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX.
장치는 표준 컴퓨터 케이스에 조립되어 있습니다. BP. 변압기의 2,5차 권선은 출력에 연결되며, 단면적 4~2mm110의 절연 장착 와이어 0,8회전으로 구성되며 외경 0,2mm의 플라스틱 배관 파이프에 감겨 있습니다. 1000차 와인딩 프레임은 XNUMX리터 플라스틱 케피어 병입니다. 직경 XNUMXmm의 에나멜 와이어를 한 줄로 감고 채워질 때까지 계속해서 돌립니다 (총 약 XNUMX 회전). 이 권선의 하단은 접지되어 있으며 네트워크 "유로 소켓"의 세 번째 접점(PE)에 연결됩니다. 상단에는 다양한 고전압 효과가 관찰되는 구리 핀이 장착되어 있습니다. XNUMX차 권선은 여러 층의 에폭시 수지에 의해 기계적 손상 및 교차 파손으로부터 보호됩니다. XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선 사이에는 권선과 코로나 방전 사이의 파손을 방지할 수 있을 만큼 충분히 넓은 공극이 있어야 합니다. XNUMX차 권선의 인덕턴스와 그 자체의 정전 용량이 공진에 의해 발진 회로를 형성하고, 권선의 감은 수의 비율만으로 계산한 값에 비해 전압이 여러 배로 증가하는 것으로 분석됩니다. XNUMX차 권선의 공진 주파수를 결정하는 주요 요인은 크기입니다. 이 주파수를 측정하는 것은 매우 간단합니다. 이를 위해서는 그림과 같이 충분합니다. 2, 제작된 트랜스포머의 1차 권선에 튜닝 가능한 신호 발생기 GXNUMX의 전압을 인가한다.
저항 R1은 전류를 제한하며 그 전력은 발전기 전력보다 낮아서는 안됩니다. 오실로스코프는 입력에 연결된 WA1 안테나(100~200mm 길이의 와이어 조각)가 있는 변압기 근처에 설치됩니다. 발생기를 재구축함으로써 오실로스코프 화면의 신호 스윙이 주파수에 의존하는 것을 제거합니다. 위에서 설명한 변압기의 경우 그림 3와 같이 나타납니다. 삼.
공진 주파수는 곡선의 주요 최대값에 해당하며 이 경우 600kHz와 같습니다. 인터넷에서 이용 가능한 Tesla 변압기 계산 프로그램은 632kHz라는 유사한 결과를 제공했습니다. 오실로스코프가 없으면 그림 4에 표시된 회로에 따라 조립된 간단한 전자기장 표시기로 교체할 수 있습니다. XNUMX.
WA1 안테나는 각각 길이가 약 1mm인 두 개의 와이어 조각으로 구성되며 VD100 다이오드의 단자에 납땜되어 서로 다른 방향으로 향합니다. 공진은 HL1 LED의 최대 밝기에 따라 결정됩니다. 변압기 전원 공급 장치 다이어그램. Tesla는 그림 5에 나와 있습니다. XNUMX.
T3는 실제로 이 변압기입니다. 요소 DD1.1, DD1.2는 3차 권선의 공진 주파수에 가까운 주파수로 이동하는 펄스 발생기를 조립하는 데 사용됩니다. DA1 마이크로 회로(전계 효과 트랜지스터 드라이버)와 키 모드에서 작동하는 강력한 전계 효과 트랜지스터 VT1에 의해 증폭된 이러한 펄스는 변압기의 권선 I에 공급됩니다. 가변 저항 RXNUMX은 펄스의 주파수를 조절하여 변압기 근처에 있는 가스 방전(예: "에너지 절약") 램프의 가장 밝은 빛을 얻습니다. 마이크로컨트롤러는 출력 P85에서 펄스를 생성합니다. 이 펄스는 DA3 드라이버의 EN 입력에서 수신되면 드라이버 작동을 활성화 및 비활성화합니다. 이러한 펄스는 변압기 T3의 권선 I에 공급되는 펄스 시퀀스를 변조하므로 권선 II의 고전압이 변조됩니다. 마이크로컨트롤러에는 1가지 작동 모드가 있으며 SB1 버튼을 눌러 링으로 전환할 수 있습니다. 각 전환은 HL1 LED 깜박임으로 확인되며, 깜박임 횟수는 활성화된 모드 수와 같습니다. 첫 번째 모드에서는 펄스가 8ms의 지속 시간과 10ms의 일시 중지로 생성됩니다. 두 번째에서는 일시 중지 기간이 12ms로, 세 번째에서는 14ms로, 네 번째에서는 20ms로, 다섯 번째에서는 XNUMXms로 늘어납니다. 모드를 변경하면 방전으로 인해 생성되는 소리의 특성과 횟수 및 길이에 영향을 줍니다. 일시 중지 시간이 길어질수록 다음 고전압 펄스열이 시작되기 전에 방전 영역의 공기가 탈이온화될 시간이 길어집니다. 프로그램을 변경하면 더 복잡한 신호로 펄스 시퀀스를 변조할 수 있습니다. 다이오드 VD1, VD1의 전압 배가 회로에 따른 정류기를 갖춘 변압기 T2은 전계 효과 트랜지스터 VT40의 캐스케이드에 60...1V의 전압을 공급하며 또 다른 전력 변압기 T2가 있습니다. 여기에서 정류기 브리지 VD3과 통합 안정기 DA1을 통해 DA12 드라이버에 3V의 전압이 공급됩니다. DA2 안정기의 출력 전압(5V)은 DD2 마이크로 컨트롤러 및 DD1 마이크로 회로용입니다. 블록의 인쇄 회로 기판 도면이 그림 6에 나와 있습니다. XNUMX.
트랜지스터 VT1에는 핀형 방열판이 장착되어 있습니다. 보드 표면의 상당 부분에는 부품과 인쇄 도체가 없습니다. 여기서는 트랜스포머 T1과 T2가 강화됩니다. 보드가 배치된 경우 컴퓨터 전원 공급 장치에 이미 있는 스위치가 SA1로 사용됩니다. 그림에 표시된 길이(145mm)는 사용된 하우징의 크기에 따라 변경될 수 있습니다. 팬이 있는 경우 DA12 안정기 출력에서 1V 전압을 적용하여 켤 수 있습니다. 이렇게 하면 트랜지스터 VT1의 온도를 낮추는 데 도움이 되지만 이 경우 안정 장치에도 방열판을 장착해야 합니다. 74NS14 칩은 국내 KR1564TL2 또는 슈미트 트리거, 인버터, AND-NOR, NOR-NOR 요소를 포함하는 다른 로직 칩으로 대체될 수 있습니다. 필요한 경우 나머지 자유 요소를 사용하여 마이크로 컨트롤러를 대체하는 펄스 발생기를 조립할 수 있습니다. 그러나 마이크로컨트롤러 프로그램을 변경하여 작동 모드를 빠르게 변경하고 새로운 시각 및 음향 효과를 생성하는 기능은 손실됩니다. IRFP460 트랜지스터의 대체품은 최소 200V의 허용 드레인-소스 전압과 최소 10A의 최대 드레인 전류로 선택해야 합니다. 변압기 T1에는 20~30V 전압의 3차 권선이 있어야 합니다. 1A의 부하 전류. 2차 권선 전압의 두 배인 변압기가 있는 경우 이에 연결된 정류기(다이오드 VD1, VD2, 커패시터 CXNUMX, CXNUMX)의 전압을 두 배로 늘리고 기존 브리지 정류기를 사용할 수 있습니다. 사용할 수 있습니다.
블록을 제조하고 그 안에 프로그래밍된 마이크로 컨트롤러를 설치한 후에는 구성이 표에 표시된 것과 일치해야 합니다(정확히 제조업체에서 설치한 방법입니다). 변압기를 블록에 연결하지 않는 것이 좋습니다. T3, 변압기 T220의 권선 I에만 50V, 2Hz 전압을 적용합니다. HL1 LED가 두 번 깜박여 마이크로컨트롤러가 작동 중임을 확인해야 합니다. 이제 통합 안정기 DA1, DA2의 출력 전압과 드라이버 DA3의 입력 및 출력에 펄스가 있는지 확인해야 합니다. IN 입력(핀 2)에 연결된 오실로스코프의 화면에서 약 5V의 진폭을 갖는 직사각형 펄스가 관찰되어야 하며, 반복 주파수는 최소 1 범위 내에서 가변 저항 R300에 의해 조절됩니다. .900kHz. 그렇지 않은 경우 DD1.1, DD1.2 요소에서 생성기를 확인해야 합니다. 마이크로컨트롤러에서 드라이버의 EN 입력(핀 3)에 도착하는 펄스의 매개변수는 장치 작동 모드 설명에 지정된 매개변수와 일치해야 합니다. 드라이버 출력(핀 6 및 7)과 전계 효과 트랜지스터 VT1의 게이트에서 선택한 모드에 해당하는 일시 정지가 있는 고주파 펄스 버스트가 관찰되어야 합니다. 모든 것이 올바른지 확인한 후 변압기 T3을 블록에 연결하고 변압기 T1의 XNUMX차 권선에 주 전압을 적용할 수 있습니다. 변압기 T3의 권선 II 옆에 에너지 절약 램프를 배치하고 가변 저항 R1의 슬라이더를 회전시키면 램프의 가장 밝은 빛을 얻을 수 있습니다. 권선의 상부 단자에 연결된 핀 주위에 그림에 표시된 것과 유사한 방전(스트리머)이 형성되어야 합니다. 7.
어디에도 연결되지 않고 단순히 손에 쥐고 있는 가스 방전 램프의 빛은 Tesla 변압기로 작업할 때 발생하는 가장 간단한 효과입니다. 이는 램프 내부의 가스가 변압기 주변의 고주파 전자기장에 노출된 결과입니다. 문제의 디자인은 변압기로부터 최대 20cm 거리에서도 효과가 나타나 그 본질을 잘 모르는 시청자들에게 큰 인상을 준다. 기존 백열등(그림 8)을 포함하여 상대적으로 높은 압력에서 가스로 채워진 램프 내부에서도 방전이 관찰될 수 있습니다(그림 9). 그러나 이를 위해서는 변압기 출력에 하나의 터미널을 연결해야 합니다. 문제의 변압기 작동 중에 발생하는 스트리머라고 불리는 공기 중 실 모양의 고주파 방전 길이는 20~30mm에 이릅니다. 이는 변압기의 XNUMX차 권선에서 발생된 고주파 전압의 킬로볼트 단위로 표현된 진폭과 수치적으로 동일하다고 믿어집니다. 와인딩을 끝내는 핀 끝에 식염 등 다양한 화학물질을 뿌렸을 때 스트리머의 색상 변화를 관찰하는 것은 흥미롭다. 문제의 장치가 작동하는 동안 변압기에 공급되는 펄스 시퀀스의 변조 주파수에 따라 방전이 나타났다가 사라집니다. 결과적으로 기본 주파수가 변조 주파수와 동일한 특징적인 소리가 들립니다. 스트리머는 일시 정지할 때마다 나가고 그 이후에 나타나는 스트리머는 종종 다른 경로를 따르기 때문에 겉으로 보이는 스트리머 수가 증가합니다. 고전압 핀 끝에 서로 다른 방향으로 수평면에서 끝이 구부러진 가벼운 와이어 바람개비를 설치하면 이 끝에서 방전이 발생합니다. 바람개비 끝에서 반발하는 결과 이온이 바람개비를 움직이게 합니다. 물론, 이 이온 엔진 모델이 작동하려면 스피너가 매우 가볍고 균형이 잘 잡혀 있어야 합니다. 작업의 안전을 보장하는 설명된 소스의 긍정적인 특성은 내부에 높은 직접 전압이 없다는 것입니다. 변압기 작동 중에 발생합니다. 고주파 테슬라는 방전이 인체에 도달할 때 전류가 고주파이기 때문에 중요한 기관에 도달하지 않고 피부를 통해서만 흐르기 때문에 실험자에게 실질적으로 안전합니다. 무선 공학에서 알려진 이 현상을 표피 효과라고 하며 고주파 전류가 도체를 통해 흐를 때 나타납니다. 물론 이러한 전류조차도 화상을 일으킬 수 있지만 이는 방전 전력이 몇 배 더 높은 경우에만 발생합니다. 설명된 장치에 마이크로컨트롤러가 있으면 상당한 실험 범위가 제공됩니다. 예를 들어 프로그램을 변경하면 회로를 변경하지 않고도 간단한 리듬과 멜로디를 연주할 수 있고, 마이크로 컨트롤러를 더 강력한 것으로 교체하여 MIDI 키보드를 연결하거나 컴퓨터를 사용하여 장치를 제어할 수 있습니다. 변압기 때문이다. Tesla는 강력한 전자기장의 원천이므로 값비싼 전자 장비나 중요한 정보가 담긴 매체 근처에서 켜는 것은 권장하지 않습니다. 저자: Elyuseev D.
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