Cewka Tesli
Problem
Chcesz zbudować cewkę Tesli.
Rozwiązanie
Jeden z typowych i bezpiecznych projektów cewki Tesli zakłada użycie samodzielnie przygotowanego transformatora. Na rysunku 7.20 zobaczysz gotową cewkę Tesli zapalającą diodę LED z odległości ponad centymetra. Z kolei na rysunku 7.21 prezentuję zasilacz tej cewki zbudowany na płytce prototypowej.
Rysunek 7.20. Cewka Tesli zasila diodę LED
Rysunek 7.21. Cewka Tesli na płytce prototypowej
Na rysunku 7.22 przedstawiam schemat projektu, w którym wykorzystuję samooscylujący układ zbudowany na bazie transformatora i tranzystora.
Rysunek 7.22. Schemat cewki Tesli
Transformator przygotowany na potrzeby tego projektu składa się z pięciocentymetrowej plastikowej rurki, na którą ciasno nawinąłem obok siebie mniej więcej 300 zwojów emaliowanego miedzianego przewodu o średnicy 0,25 mm. Na uzwojenie pierwotne składają się z kolei trzy zwoje izolowanej linki miedzianej.
Prezentowany układ nazywany jest transformatorem wysokiego napięcia. Górna część uzwojenia wtórnego nie jest bezpośrednio z niczym połączona, ale ma zamocowany element o dużej powierzchni (ja użyłem sporej miedzianej kuli), który generuje niewielką wartość pojemności (pojemności szczątkowej) względem ziemi. Górna powierzchnia takiego elementu może być dowolnym
kawałkiem metalu, pod warunkiem że będzie miała ona odpowiednio dużą powierzchnię i niewiele ostrych zakończeń, które mogłyby powodować wyładowania.
Po przyłożeniu napięcia do tego układu najpierw tranzystor jest włączany przez rezystor R1, w wyniku czego prąd o dużym natężeniu płynie przez trzy zwoje uzwojenia pierwotnego transformatora. To indukuje przepływ w uzwojeniu wtórnym, co z kolei tworzy różnicę potencjałów wynikającą z pojemności szczątkowej. Mimo swojej niewielkiej wartości pojemność ta wystarcza
do zmniejszenia potencjału dolnej części uzwojenia wtórnego (i tym samym bazy tranzystora) do takiego poziomu, że tranzystor zostanie wyłączony. Dioda LED w układzie sprawia, że napięcie na bazie nigdy nie spadnie poniżej –1,8 V (zapewnia to napięcie przewodzenia diody). Po wyłączeniu tranzystora pole magnetycznie zanika, a rezystor R1 ponownie zaczyna działać na bazę
tranzystora, włączając go, i cały cykl zaczyna się od nowa.
Jeżeli odwrotnie połączysz wyprowadzenia uzwojenia pierwotnego albo wtórnego, to istnieje spore prawdopodobieństwo, że po włączeniu tranzystora nie nastąpią żadne oscylacje, a to bardzo szybko doprowadzi do zniszczenia tranzystora. Jeżeli wszystko będzie podłączone prawidłowo, to zapali się dioda LED. W takich sytuacjach niezwykle przydatny staje się zasilacz laboratoryjny
z ograniczaniem prądowym (przepis 21.1).
Opis - Cewka Tesli
Zbliżenie diody LED do wysokonapięciowego zakończenia uzwojenia wtórnego spowoduje jej zapalenie się. Trzymając w palcach jeden z końców diody, tworzysz słabą ścieżkę przewodzenia do ziemi. Prostym sposobem na zwiększenie mocy całego układu jest równoległe połączenie kilku tranzystorów (wszystkich trzech wyprowadzeń). Wykorzystując tranzystory 2N3904, byłem w stanie
wygenerować napięcie wystarczające do zapalenia się gazu w lampie fluorescencyjnej, przy czym lampa zapalała się już w odległości 30 cm od transformatora.
