特斯拉線圈由LC振蕩接收能量的原理
作者:王志龍來源:武漢凱迪正大電氣有限公司日期:2018-12-10 12:58:00閱讀:
現(xiàn)代的愛好者們,根據(jù)特斯拉線圈由LC振蕩接收能量的原理,設(shè)計出了極具現(xiàn)代感的SSTC [4] 。早期的SSTC玩家大多數(shù)都是外國人。
固態(tài)特斯拉線圈,是由芯片振蕩代替SGTC的LC振蕩并由放大器放大功率后驅(qū)動次級線圈部分的特斯拉線圈。它的原理依舊是LC振蕩,只是發(fā)射端作了改動。
固態(tài)特斯拉線圈還可以通過音頻來控制,使電弧推動空氣發(fā)聲。
固態(tài)特斯拉線圈是通過芯片的振蕩來產(chǎn)生高頻交流電的。由于固態(tài)特斯拉線圈的工作比較好控制,固態(tài)特斯拉線圈有兩種:定頻和追頻。定頻,即初級部分只能發(fā)射出一個固定的頻率;而追頻,就是初級部分會根據(jù)次級部分的LC振蕩頻率自動調(diào)整發(fā)射頻率,從而達(dá)到較好的諧振。所以,追頻SSTC已經(jīng)成為固態(tài)特斯拉線圈的主流。
這是一張由555定時器芯片控制的定頻SSTC電路圖,來源不詳(根據(jù)推測,有可能是貼吧的 Tesla粉絲 的作品)。
其中,NE555是頻率源,即產(chǎn)生高頻信號的芯片。它通過8、7腳上的電阻和6腳上的電容來控制輸出頻率,對于它的原理,在此不作過多解釋。
555定時器由3腳輸出高頻信號。在此電路圖中,輸出的信號經(jīng)過3個晶體管的放大,輸入到一個MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)的門極,經(jīng)過放大,在初級線圈輸出強度較高的高頻電磁波,被次級線圈接收,由于LC振蕩,在次級線圈中產(chǎn)生電流,從而產(chǎn)生電弧。
制作定頻SSTC,需要使芯片輸出的頻率和次級部分的LC振蕩頻率一致,才能諧振。所以,此電路圖中,7腳上的電阻用一個定值電阻和一個電位器代替,可以比較方便地調(diào)節(jié)輸出頻率,從而諧振。
特別說明,如果按照這張電路圖的參數(shù)制作,輸出的頻率對于一般的SSTC來講有點低了,所以盡量不要按照這張圖的數(shù)據(jù)來制作。
追頻sstc
定頻電路有它本身的缺點,于是追頻電路誕生了。
這是國外愛好者Steve Ward的電路,是追頻電路。
首先,對次級線圈發(fā)射一些能量,使它內(nèi)部有高頻交流電(LC振蕩),然后會發(fā)射出電磁波。電磁波被天線接收(圖中的Antenna),經(jīng)過兩個邏輯門成為正電壓的信號,然后輸入兩枚功率放大芯片,再通過GDT(Gate Driver Transformer,門驅(qū)動變壓器)輸入到一個半橋(功率放大電路,后面會詳細(xì)地講)中,產(chǎn)生強度較高的電磁波,被次級線圈接收。此時次級線圈內(nèi)再次有了能量,會以電磁波的形式發(fā)射出來,輸入天線,于是就這樣循環(huán)下去了,這種反饋方式叫天線反饋。
除了上述的反饋方式,磁環(huán)反饋是另一種反饋方式,在一個大小合適的磁環(huán)上面繞上30到50匝的導(dǎo)線,將導(dǎo)線的兩端接到圖中的反饋處,然后將次級的地線穿過磁環(huán)繞一匝再接地就可以了。
天線反饋的優(yōu)點是制作簡單,原理是利用電磁波遇到金屬會產(chǎn)生感生電流的特性;缺點是驅(qū)動電路也要接地,有時候會出現(xiàn)起振困難的狀況。磁環(huán)反饋則正好與天線反饋相反。
特斯拉線圈追頻電路是由次級LC振蕩回路直接采集頻率信息,從而發(fā)射電磁波,于是可以達(dá)到較好的諧振。
信不信由你,特斯拉線圈不只能夠保護(hù)你的筆記本電腦、彈奏美妙的樂曲,還可以讓一群人一起歡呼,一同流口水??!
這場在加州圣馬刁 Maker Faire 2008 會場內(nèi)的表演,炫麗的閃光不僅讓旁觀的觀眾驚呼連連,而在嘶嘶作響的閃光聲中,隱約還能聽到嘖嘖的口水聲。不過這可不是觀眾被閃電電到臉部抽筋所至亂噴口水,而是由于在這兩座線圈中掛有成打的熱狗,當(dāng)閃電刷過的時候,陣陣的香味也就跟著飄了出來。