2021年10月1日 星期五

特斯拉線圈應用

特斯拉線圈(Tesla Coil)是一種使用共振(諧振)原理運作的變壓器(諧振變壓器),由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉在1891年發明,主要用來生產超高電壓但低電流、高頻率的交流電力。高電壓產生原理為耦合的初級和次級線圈通過磁相位同步強耦合。特斯拉線圈由一個(有時用兩個)諧振感應耦合的共振電路(諧振電路)組成。次級線圈的短路電感和雜散電容組合為諧振電路。通過以驅動初級線圈在次級線圈的諧振頻率(串聯諧振頻率) 磁相位同步使得互磁通量的增加,從而次級線圈中發生最高電壓。特斯拉利用這些線圈進行創新實驗,如電氣照明,螢光光譜,X射線,高頻率的交流電流現象,電療和無線電力,以便進行電力傳輸。特斯拉線圈可產生絢麗的電弧效果,因而在世界上擁有成千上萬的愛好者,亦有許多人以製作特斯拉線圈為提升自身電學知識和水平。(維基百科)
材料:特斯拉線圈套件。 

特點:此特斯拉線圈套件為利用鎖頻迴路的諧振線圈,將次級線圈中的感應電流引入到初級振盪迴路中,使初級迴路的振盪頻率鎖定到次級線圈的諧振頻率而維持諧振。

套件電路圖
套件清單

步驟一:組合電晶體與散熱片。



步驟二:組合同住、PCB板。


步驟三:佈置與焊接電阻元件。


步驟四:佈置與焊接電容(陶瓷、電解電容)阻與LED元件,電解電容與LED有正負接腳之分要小心。電解電容用於將聲音信號耦合到特斯拉線圈電路中,如果不裝,電路也能正常工作,只是不能從線圈中重播出聲音。


步驟五:佈置與焊接電源、音訊插座。


步驟六:佈置與焊接電晶體散熱組,兩組電晶體不同!要核對好位置再焊接。


步驟七:安裝線圈
1.次級線圈是由0.12mm線徑的細銅絲在一段2CM直徑的PVC管上密繞而成,線圈一端引線長,一端短,短的引線末端有鍍錫處理。如果發現未鍍錫,就要先用小刀把末端的絕緣漆刮除,注意動作要輕,避免弄斷銅絲。

2.把次級線圈短引線的一邊向下放在電路板對應位置上觀察一下,使短引線末端剛好位於電路板字元L2處,加以焊接。

3.用熱熔膠或三秒膠把初級線圈固定在電路板上,再把次級線圈短的一端焊接在L2處。

步驟八:手工繞製初级線圈
1.把PVC粗銅線整平,然後把一端焊接在L1位置處。


2.粗銅線圍繞次級線圈逆時針繞3圈然後折向下,折下來的一端減去多餘的部分,焊接到陶瓷電容旁邊的焊點位置。


大功告成!
此特斯拉線圈套件為利用鎖頻迴路的諧振線圈,將次級線圈中的感應電流引入到初級振盪迴路中,使初級迴路的振盪頻率鎖定到次級線圈的諧振頻率而維持諧振。LED2為電源指示燈,LED1做為限壓二極體,電路正常則不亮,若電晶體Q2(TIP41)損壞,則LED1就會發光。

音訊信號用以調製振盪頻率,在輸入音訊信號時,音訊信號電壓改變了初級振盪頻率,在次級線圈裡發生共鳴,還原出聲音。電壓輸入可以從9-30V,電壓越高,電弧越長,聲音越大,當電壓高於15V時,要注意散熱。音訊信號可以接手機,MP3,電腦等。特斯拉線圈可以隔空點亮氖燈,節能燈,閃頻燈,點煙點火。

注意事項:

1,本實驗套件安全,功率不高,不會因觸電受傷,但是不建議觸摸線圈頂部的電弧,會有灼燒感。
2,長時間通電後請勿觸摸散熱片,溫度非常高,特別使用24v高電壓時發熱巨大,必要時請自行加散熱風扇散熱,或者工作時間太長導致實在太熱,請關閉一段時間再通電使用。
3,建議在特斯拉線圈工作時不要身體或者其他物體靠近線圈,即線圈旁邊半米內留空不能其他物體,因為其他物體作為良導體會讓線圈形成良好的回路,吸收線圈能量,使得特斯拉線圈這時實驗效果變差或無效!  
4,不要把手機、mp3等電子設備靠近線圈,否則線圈產生高頻磁場會干擾,使得手機、mp3等設備失靈甚至損壞!

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