Tesla

Home/Tesla

November 2006

Coil #3 – Tuner, rev 2.

By |November 28th, 2006|Tesla|

Det tok litt mer enn et par timer (noe optimistiske estimater som vanlig…), men det kan skyldes at jeg har et liv utenom TimeExpander. Kom nettopp hjem fra møte i Oslo og satte meg sporenstreks ned med loddebolt og en eske med morrosaker fra ELFA for å snekre sammen rev 2 av tuneren. Denne har 1cm diffuse LEDs, frekvensintervallvelger og lineær frekvenstuning. Kort sagt ett litt lekrere beist :)

Plugget den inn mellom jord og basen på coilen og tunet til begge LED’ene lyste sterkt og klart (140 KHz’ish). Lot den stå på mens jeg flyttet hånda mot toploaden. Når jeg kom innenfor et par cm så var påvirkningen stor nok til at resonansfrekvensen endret seg (pga endret kapasitans) og begge LED’ene slukket. Fjernet jeg hånda så lyste de igjen sterkt.

Litt schnedig at en skal la seg fascinere over at teorien holder og at ting faktisk virker :)

Neste steg blir nå assembly av primærcoilen sammen med MMC’en og tuning av denne for å matche sekundærcoilen.

Coil #3 – Tuner, rev 1.

By |November 19th, 2006|Tesla|

Da er første versjon av tuneren snekret sammen. Merkelig nok så virket den på første forsøk, men frekvensområdet er noe utenfor det jeg trenger (, tror jeg – juryen har ikke kommet tilbake enda…). Det strekker seg fra ca 40kHz til nesten 500kHz. I tillegg så var jeg så dum at jeg satte inn et en-turns logaritmisk potmeter, hvilket gjør den noe følsom. Tabbe nummer 3 var å sette inn blå, klare LEDs med rimelig smal betraktningsvinkel. Tror det ligger an til en revisjon 2 om ikke så mange timene, men her er resultatet så langt.

Tenkte jeg skulle teste den på sekundærspolen selv om frekvensområdet er noe utenfor det jeg regnet meg fram til. Koblet den ene krokodilleklemma på jordinga i huset og den andre på basen på coilen. Slo av alle lysene i rommet og justerte deretter potmeteret forsiktig inntil LED’ene lyste kraftig opp… Enten fant jeg resonansfrekvensen (de stående bølgene som oppstår ved resonans fører til at spenningen stiger og at LED’ene lyser opp), eller en harmonisk sidefrekvens. Tuneren funker ihvertfall ! :)

Den eneste catch’en er at tuneren rapporterte 143kHz, mens “beregningene” mine indikerte noe i nærheten av 9kHz. Dette er ikke akkurat avrundingsfeil, så jeg tror jeg skal ta en regnerunde til.
En annen forklaring kan være at jeg var i nærheten av coilen selv når jeg forsøkte å finne frekvensen. Coilen + toploaden er veldig følsom for plassering, da andre objekter (inklusive meg selv) påvirker kapasitansen. Ufattelig irriterende at observatøren påvirker forsøk i makroskala når lærebøkene insisterer på at dette kun er kvantemekaniske fenomen ;)

Tror kanskje jeg skal forsøke å montere den slik den faktisk skal stå i det ferdige assemblyet og måle en gang til der. Viser det seg at jeg har funnet riktig frekvens så tror jeg dette heldigvis også er innenfor de mulige designparametrene. Jeg trenger da en primærspole på ca 0.062mH for å få disse greiene til å svinge. Dette burde tilsi en ca 15-20 “viklinger” med oljerør rundt basen på coilen.

Retter uansett en kjempetakk til Terry Fritz for å ha designet denne dingsen !

Coil #3 – topload

By |November 11th, 2006|Tesla|

Da er endelig coil-prosjektet i gang igjen. Topload’en er litt problematisk. Dette fordi halvmeterstore stål/aluminiumsfærer eller toroider er notorisk dyrt. Det sitter derfor ganske langt inne å kjøpe slike som er laget for formålet. Alle komponentene kommer derfor som regel fra Clas Ohlsson, Biltema eller Obs Bygg, og finishen blir ikke akkurat spektakulær…Resultatet blir gjerne også litt McGyver og litt Reodor Felgen.

Etter tips fra en kompis så var materialvalget nå rimelig enkelt. Det viser seg at IKEA selger digre blandeboller i stål som er tilnærmet perfekte halvkuler. Disse var visstnok en schläger blant R2D2-byggere omkring i verden, men egnet seg også glitrende til topload.

Den nederste halvkula er koblet til kobbertråden via en gjennomgående bolt. Halvkula er festet med strips til coil-forma. Det som gjenstår nå er å feste halvkulene sammen, samt støpe en stabiliserende og isolerende mansjett i silikon ved toppen slik at evt spisse kanter ved skruer, hull, evt bøy i kobbertråden ikke resulterer i uønsket korona.

September 2006

Coil #3 – gnistgap

By |September 7th, 2006|Tesla|

Gnistgapet mitt har ankommet fra Information Unlimited, og jeg kjenner nå at det riktig klør i fingrene etter å få montert det. Dette er forsåvidt ikke annet enn en type bryter, men den er svært effektiv for å få switchet digre strømpulser raskt. Det er også helt kritisk med et velfungerende gap i en Tesla-Coil for omtimal kjøring. Det er såpass mange ampere som går gjennom primærkretsen i en slik coil at det ikke finnes mange alternative måter å bryte strømmen på (hvis en da ikke disponerer obskur militær teknologi i form av digre SCR-stacker, eller hydrogenfylte Thyratroner). Mekaniske brytere, eller releer vil smelte relativt raskt. Mekaniske brytere switcher heller ikke strømmen like raskt som ved et overslag i et gnistgap.
Coilen min vil forsåvidt ikke trekke mer enn ca 540W kontinuerlig, men iom at det her er snakk om å lade opp relativt voksne høyspentkondensatorer til ca +/-9KV og så tømme dem så fort som overhodet mulig gjennom en lavinduktansspole så går det litt strøm frem og tilbake lell…
Valget av komponenter er viktig iom at de vanligste metallene vil korrodere kraftig i lysbuen som oppstår hver gang gapet trigges. Avstanden må også kunne justeres for å få en optimal triggerspenning. Er det åpent hele tiden, så er coilen død. Er det kortsluttet hele tiden, så er også coilen død. Trikset er her å trigge gapet så snart kondensatorbanken er fulladet. Ved å matche kondensatorbanken til poweret så bør dette skje i rimelig synk med AC’en inn. Sist snekret jeg sammen dette selv, så var ikke resultatet 100% iom at jeg stadig måtte kjøre ned coilen for så å justere avstanden mellom terminalene. Jeg begynner derimot allerede nå å få godfølelsen for gnistgapet fra Information Unlimited. Et statisk gap med justerbare terminaler laget av 6 mm Wolframstaver burde gjøre susen i denne divisjonen.

Ideelt sett så burde jeg hatt en eller annen mekanisme for å “slukke” plasmakanalen mellom terminalene så snart den er etablert. Det er helt sentralt gapet lukker seg synkront med toppene/bunnene på 50Hz AC’en som kommer inn, men det må ikke holdes lukket for lenge iom det da danner en kortslutning som hindrer MMC’en i å lade seg ved neste syklus.

De vanligste teknikkene er å bruke et kraftig magnetelt eller en rask luftstrøm gjennom gapet. Jeg er ikke helt sikker på hvor lurt det er å koble en støvsuger til noe som er like varmt som en plasmalanse og som i tillegg generer vanvittige mengder ozon og NOx-gasser, så det er mulig jeg går for diger-magnet-varianten.

Ellers, så er det jo et poeng å forsøke å bygge inn gapet så godt som mulig. Det kan fort gå galt hvis en setter fingrene borti etter endt kjøring hvis en ikke har bleeder-resistorer på kondensatorbanken sin. NOx gir deg fort lungeødem i store nok konsentrasjoner (selv om jeg husker at produksjon av massive mengder NO2 i klasserommet (tenk gammal 5-øre, syrebad og rødbrun gass som fosser ut i rommet) var et populært partytriks blant kjemilærerne på ungdomsskolen), ozon er forsåvidt greit nok(bare ikke i lungene). Lysbuen genererer også hard UV og det bråker noe inn i hampen. Tenk 100 Hz “kortslutningssmell” på full vreng under hjemmekinodemo på HiFi-klubben. (Energiekvivalenten til å dumpe 1J i 100Hz er roughly ekvivalent med å detonere 24 mg TNT/sek. Kanskje ikke noe å hoppe i taket for men det putrer da litt ;)

August 2006

Coil#3 – strømforsyning

By |August 23rd, 2006|Tesla|

Høhø… Da har jeg vært på loftet for å kannibalisere forrige coil for powersupply. Dette er en skikkelig godklump på ikke mindre enn 10 kilo mettall (med 2 ‘t”er). Jeg var så heldig å få tak i en slik med 277V primærspole.

I.o.m at de fleste av denne typen som er tilgjengelige er på 110V, så må en enten kjøre disse via en variac (koster fort en tusenlapp og oppover), eller koble 2 stykker, slik at primær’ene er i serie. En kan da ta ut 2x spenningen med 2 like trafoer og kjøre på normal nettspenning her heime. Dette er ulovlig og jeg snakker selvfølgelig helt hypotetisk. Alternativ 2 (fremdeles hypotetisk) er hvis en har 4 like 110V-trafoer, da lager en to seriekoblede blokker, hvor inngangene til disse kjøres i parallell, men i motfase. Dette kan skaleres opp inntil en når grensa for hva en normal (men selvfølgelig hypotetisk…) 16-amperskurs klarer å levere. Nå finnes det jo 3-fase-variac’er, men da snakker en om energinivåer nærmere 10KVA og en kan heller bestille seg en distribusjonstrafo (“Pole pig”) og kjøre i revers med en panelovn i serie med inngangen for å regulere strømmen. Dette er en øvelse som er forbeholdt voksne menn med garasje i land med svært liberale lovgivning forbundet med hva en kan gjøre med sikringsskapet sitt. Dvs den lille uskyldige Tesla Coilen kan fort utvikle seg til et (N)DE*

Så lenge en ikke har et roterende gnistgap (relativt kompleks affære), så bør en holde seg under 15KV ut fra powersupplyet for at en ikke skal få kontinuerlige “flammer” over gnistgapet.

Det som forøvrig er litt morsomt (og spesielt) med denne typen transformatorer, er at de er “current limited”, dvs de vil aldri trekke mer strøm enn det de er spekket for selv om du har en total kortslutning av utgangen. De er dermed _noe_ mindre dødelige enn eksempevis transformatorer fra mikrobølgeovner o.l. Jeg vil likevel ikke anbefale at en setter tunga borti en slik…

*) (N)DE: (Near) Death Experiment

Coil#3 – sekundærcoil

By |August 22nd, 2006|Tesla|

Sekundærspolen er klar til lakking. I Tesla coil-sammenheng, så er dette en _liten_ coil, men det er likevel nervepirrende arbeid. 2 kvelder, ett plexiglassrør og ca 500 meter kobbertråd gikk med til denne. Coilen ble viklet for hånd og ett nys er som regel nok til at en ender opp med et fuglereir istedet for en lekker coil.
Er fremdeles litt usikker på hvordan jeg best bør montere coilen til basen for å få en mest mulig stødig konstruksjon. Det er en fordel om resultatet er portabelt og hele Tesla Coilen vil sannsynligvis veie inn rimelig nær 15 kilo. Så konstruksjonen bør være ganske solid. Tilsvarende utfordring blir montering av toploaden på coilen. Hull i coilen, samt monteringsmateriell av metall i nærheten av sekundærspolen er tabu. Hvis en får en skarp kant noe sted i toppen, så får en korona/utbrudd, med fare for karbon-tracking rimelig fort. Får en overslag fra sekundærcoilen til primærcoilen, så ryker powersupplyet, samt at en risikerer å ødelegge utstyr koblet på samme kurs pga høyspenning som slår tilbake anlegget.

Coil #3 MMC

By |August 20th, 2006|Tesla|

I dag ble MMC’en til coil#3 ferdigstilt. Pulskondensatorer for høyspenning koster en arm og et bein (søk etter eksempelvis etter Maxwell high voltage capacitor på eBay…). Coil#3 får derfor en MMC (Multi Mini Capacitor) bestående av 84 stk 1500V/0.047microF kondensatorer fra RS Components. Valget falt på disse fordi de gir best pris/ytelse.

De koster ikke mer enn NOK 6,20 pr stk, og hele MMC’en kom seg derfor på ca 520 kroner. MMC’en har en rating på 20KV/0.02microF. En tilsvarende Maxwell-kondensator fra Surplus Sales of Nebraska koster fort 500 USD. Fordelen med en MMC er jo også at en kan bytte ut enkelte kondensatorer, eller hele strenger hvis noe skulle ryke. Dette blir fort en del rimeligere enn å blåse en kommersiell pulskondensator. I tillegg til at det er en del enklere i forhold til sure tollere. Det er ikke er spesielt mange sivile anvendelser for digre puls-kondensatorer :)

Anyways, her er resultatet.

Nå er det bare å begynne å vikle 500’ish meter med 0,5 mm kobbertråd på plexiglassrøret som skal danne sekundærspolen. Lurer nesten på om jeg må lage meg en eller annen form for rigg til dette. Siste gang ble det gjort manuelt, og jeg tror jeg brukte 4-5 timer før jeg var ferdig.

Coil #3

By |August 19th, 2006|Tesla|

Man tager 2 av IKEA’s største blandeboller i stål, litt over en halv meter plexiglassrør med passende diameter, noe kabel med et tverrsnitt litt over det som er vanlig, en sekk med kondensatorer, et brukt powersupply fra et passende stort neonskilt (eller en distribusjonstrafo kjørt i revers hvis man er ekte mann), to staver Tungsten, 570 meter kobbertråd + 2 kveiler oljerør fra Clas Ohlsson og setter dem sammen slik:

Og vips så har man en Tesla Coil. Alle delene er nå i hus (med unntak av gnistgapet av Tungsten) og det er bare litt montering som gjenstår. Dette blir min tredje coil og ambisjonsnivået er streamere på nærmere metern. Formfaktoren på plexi-røret som skal danne sekundærspolen er ikke helt optimal i forhold til de usle 540W som poweret klarer å levere, så det er ikke sikkert jeg når målet, men vi får gjøre vårt beste. Wimshurst-prosjektet + mame-cab’en får heller vente til i vinter.

En stor dask til Hallgeir som startet det hele ved å donere bort plexi-røret til meg. Uten dette så hadde det sannsynligvis gått en god stund til før coil #3 ble en realitet.

Jeg starter friskt med å sette sammen en kondensatorbank bestående av 6 parallelle strenger med 13 stk seriekoblede 1500V, 0.047microF kondensatorer. Dette burde resultere i en effektiv kondensator med DC-rating på noe under 20KV. Denne må dimensjoneres romslig for at ikke poweret skal blåse kondiser, selv om poweret kun leverer 9KV

(PS. Jeg kom i skade for å få tak i 250 stk 1500V kondensatorer. Dette er litt i overkant av hva jeg trenger, så hvis noen trenger reservedeler til stun-gunnern sin så gi meg et hint ;))

Det som er litt irriterende er at jeg ikke sjekket spenningstoleransen på de 125 10MOhm bleeder-resistorene jeg handlet fra ELFA. Disse kommer til å poppe som popcorn hvis jeg bruker dem… Kondensatorbanken får klare seg uten inntil videre og vi får satse på at ingen nysjerrige unger stikker tunga borti etter endt kjøring. (1-2 Joule er relavtivt ubehagelig å skulle være last for…)