Лазерные арфы бывают двух видов: открытые и закрытые. Закрытая арфа обязательно требует полной рамы, в которой расположены снизу излучатели (лазеры), а сверху фотоприёмники. [See image gallery at teslacoil.ru] Здесь всё просто и понятно, когда все лучи попадают в фотодатчики — арфа молчит, когда какой-либо перестаёт попадать — издаём нужный звук. Открытая арфа гораздо интереснее, поэтому мы делали именно её. По сути, это мощный лазер, который светит в зеркало стандартного гальванометра, формирующего развёртку лучей в виде «струн» арфы. Рядом с точкой выхода лучей находится фотодатчик, который ловит отражённый свет от пересекающей луч руки. Обработка такого сигнала требует массу заморочек с фильтрацией лишнего мусора в виде боковой засветки, отражёнки лучей от стен и потолка, а также от летающей пыли.

[See image gallery at teslacoil.ru]  Главная проблема — понять, какой именно луч был перекрыт. Из того, что удалось придумать, лучшим решением оказалось следующее: лазер по питанию промодулирован с частотой около 40 килогерц, и при этом развёрткой гальво и обработкой сигнала с фотодатчика рулит один и тот же контроллер. Модуляция отсекает любую лишнюю засветку (при помощи настроенного на её частоту фильтра сразу за фотодатчиком), и, поскольку контроллер всегда знает какой луч перекрыт, с выдачей звука правильной тональности не остаётся никаких проблем.

После некоторого размышления было решено делать выход арфе по MIDI-стандарту, хотя бы для того, чтобы подключать в дальнейшем её прямо к катушке. Как выяснилось, MIDI в своём простейшем варианте это просто-напросто три сырых байта, из которых первый байт — сервисный и задаёт конкретное действие, например включение ноты, второй байт определяет высоту тона (7 бит, 0-127), а третий — скорость нарастания (убывания) ноты (тоже 7 бит). То есть, простейшая миди-команда выглядит так: 0х90 0х3C 0х7F. Ничего более. Разобраться с миди помогла очень годная статья http://www.avrfreaks.net/modules/FreaksArticles/files/19/Midi%20and%20the%20AVR.pdf, которую всем желающим понять MIDI-протокол и рекомендую. Таким образом, на выходе арфы стоит простой 5-контактный MIDI-разъём, который можно подключить уже куда угодно, хоть к компу, хоть к синтезатору, хоть напрямую к DRSSTC.

[See image gallery at teslacoil.ru] В накачке арфы стоит изготовленный под заказ нашим хорошим другом зелёный лазер выходной мощностью примерно 2100 мВт по зелени и 2450 вместе с остатками ИК. По стоимости он оказался примерно вдвое выше, чем аналогичные китайские, но, по некоторому размышлению, было решено переплатить за гарантию, техподдержку и общую заведомую надёжность. Поскольку зелёный лазер такого класса в обязательном порядке требует сборки в сверхчистом помещении, шансов слепить его самостоятельно практически нет. Заодно этот же друг сделал отвечающий вышеупомянутым нужным требованиям по модуляции (40 кГц) источник питания к лазеру, и кучу обратных связей — по температуре кристалла ванадата иттрия, по температуре диода, по току диода, по температуре удвоителя, и так далее. [See image gallery at teslacoil.ru]  Для тех, кто забыл, напоминаю: зелёный лазер — сложная модульная конструкция, состоящая из по крайней мере двух последовательных преобразователей длины волны. Вначале ИК-диод на 808 нм накачивает кристалл обычно ванадата иттрия (YVO4), который излучает далее на 1.064 мкм — это обычный DPSS-лазер. Далее эти 1.064 мкм попадают в кристалл удвоителя частоты (раньше использовали КТP, калий-титанил-фосфат, сейчас в моде LBO — литий триборат), который удваивает эти 1064 нм до 532 нм, то есть до зелёного, каковой и выходит наружу через пропускающее только этот самый зелёный выходное зеркало резонатора. Интересующихся подробностями отсылаю далее на вики и в профильную литературу.

[See image gallery at teslacoil.ru]  Лазер этот невероятно крут, даже несмотря на то, что оптическая мода у него не TEM00 (скорее TEM01 или даже 02) и луч отчётливо размазан по вертикали. [See image gallery at teslacoil.ru]  Но нас и не интересует чистота моды, а вот выходная мощность интересует весьма. Внесённая в луч спичка моментально загорается даже без игр с формированием перетяжки луча линзой. Картонная коробка прожигается насквозь. Дерево моментально начинает дымить и обугливаться даже на расстоянии нескольких метров. Если сделать перетяжку, то в попавшем в неё чёрном предмете начинается локальный ад и израиль — из поверхности вырываются мелкие клубы дыма от мгновенно испаряющегося материала. [See image gallery at teslacoil.ru]  Вообще, игры с лазерами такого класса заслуживают отдельной статьи про них, которая, может быть, когда-нибудь даже и появится. Но вернёмся к арфе.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Для формирования развёртки необходим гальванометр. Поскольку в качестве единственного приемлемого по деньгам варианта есть только китайские стандартные гальво, на них и остановились. [See image gallery at teslacoil.ru]  По той же финансовой причине из всего ассортимента остановились на 20 kpps: они стоят всего-навсего 50-80$, в то время как 30 kpps стоят уже 250+$, а цена на 40kpps начинает всерьёз нервировать. По сути, гальво это просто моторчик с зеркалом, каковой моторчик отклоняется туда-сюда в зависимости от подаваемого на него напряжения, и делает это довольно-таки быстро. Если взять два таких зеркала с моторчиком, расположить под углом друг к другу и запустить в них лазерный луч, то можно, последовательно меняя углы и положения зеркал, отрисовать некоторую двумерную картинку. Именно так и работают все лазерные проекторы, используемые в лазерных шоу. Но поскольку у нас задача невероятно примитивна, и нам нужна одномерная развёртка в лучи арфы, второе зеркало можно просто снять.

К сожалению, как показала практика, 20 килоточек недостаточно для обеспечения равномерного и чёткого луча-струны, и в результате наблюдается отчётливо видимое глазом мигание. Устранить это можно лишь выбором более быстрого гальво, но для прототипа сгодится и так.

[See image gallery at teslacoil.ru] Чтобы превратить арфу в законченное устройство, ей необходимы корпус, MIDI-синтезатор и динамики. Ни на то, ни на другое, ни на третье времени уже не оставалось, поэтому арфа получила корпус в виде фанерной, оббитой кожзаменителем коробки от какого-то советского прибора, ноутбук и Microsoft General MIDI в качестве синтезатора, и дешёвые, валявшиеся за кроватью колонки в качестве источника звука. Но даже с таким убогим обвесом она успешно работает и издаёт забавные звуковые эффекты. На снимках ниже — демонстрация работы лазерной арфы посетителям Гик Пикника.

[See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]

Мои попытки изобразить что-то на арфе при помощи простейшего миди-синтезатора, встроенного в WinXP:

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

И более приличная игра музыкантов из группы «Каустика» с синтезатором на Mac’е

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

[See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]     [See image gallery at teslacoil.ru]

The post Лазерная арфа first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

1) Антенна заменена на трансформатор тока, намотанный на ферритовом синем колечке EPCOS — приблизительно 50 витков — и надетый на провод вторички, идущий на заземление. Он намного проще и надёжнее, чем антенна. Смена фазировки осуществляется теперь не перепаиванием проводов первички, а сменой направления входа провода заземления в кольцо транса тока.
2) Феты заменены на IGBT. От полевых транзисторов в импульсных преобразователях пора отказываться навсегда, оставив их для того же, для чего в своё время оставили лампы: для высокочастотных применений (например, IRFP460A раскачивается на 27 МГц с неплохим КПД). Современные IGBT дешевле, мощнее, надёжнее и имеют больший КПД, чем аналогичные полевики. Одно из возможных решений, например — HGTG20N60A4D, или почти любые IGBT серий IRG4 и IRG7.
3) Диодной вилке добавлен стабилитрон между верхним диодом и минусом драйвера. Вместо стабилитрона можно поставить белый или синий светодиод, что оказывается очень удобно: он мигает в такт импульсам интерраптера.
4) Как в полномостовой катушке, заземление вторички сделано на сеть через конденсаторный делитель из К78-2.
5) Катушке добавлена схема, обеспечивающая её невзрываемость, а именно — UVLO: undervoltage lockout. Это несложная трёхногая микра (DS1233D-5+) в корпусе TO-92, которая просто резко обрубает питание драйвера при падении напряжения ниже установленного уровня (например, 11 вольт). Таким образом исключается ситуация, при которой на затворах транзисторов полумоста оказывается напряжение ниже установленного и исключается вариант их недооткрытия, который является причиной 90% всех взрывов и отказов силовых преобразователей в случае катушек Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Прерыватель на контроллере Attiny13 снимает напряжение с двух переменных резисторов по 10К, один из которых регулирует ширину импульса, а другой — частоту. Частота меняется в диапазоне от 2 герц до ~1-2 кГц (точно не припомню), ширина импульса — до 1/5 (20%) текущей частоты прерывателя. Таким образом, максимально возможное среднее потребление не превышает при любых настройках интерраптера примерно 400-500 Вт.

Данная катушка доступна к сборке на заказ.

Схема:

[See image gallery at teslacoil.ru]

Запись продублирована дополнением к странице «Полумостовая SSTC».

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полумостовая SSTC 2.0 first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Вы хотите купить катушку Тесла? Вам интересна возможность организации собственного Тесла-шоу в своём городе? Вы представляете музей или выставку, и вам интересна перспектива покупки трансформатора Тесла? Или, может, вам просто хочется иметь у себя образец технологий имени всемирно знаменитого сербо-американского физика, жившего и творившего в начале прошлого века?

Коллектив TeslaCoil.ru — единственный в России реальный изготовитель катушек Тесла на любой вкус и размер, для любых применений и задач. Торговый центр, бар, детское научное шоу, концерт, музей интерактивной науки — применение катушкам Тесла найдётся в любом из перечисленных мест. В отличие от наших немногих конкурентов, мы не кормим клиентов обещаниями, ворованными фотографиями и многими месяцами ожидания, напротив, показывая и предлагая только то, что сами придумали, разработали, спроектировали, собрали и проверили в работе.

Все наши катушки Тесла схожи друг с другом как внешне и конструктивно, так и по производимым эффектам (например, у всех имеется чётко различимая вторичная и первичная обмотка; у всех, кроме «качера» Е0, имеется наверху тороид, все они поджигают газоразрядные лампы и плазменные шары, создавая неземные по красоте образы), но значительно различаются по размерам, мощности и оптимальному способу применения. Например, некоторые трансформаторы Тесла позволяют безбоязненно «ловить» свой разряд руками, а некоторые — нет (требуя наличия специального защитного костюма Тесламэна — кстати, его мы делаем тоже), но зато они могут играть музыку. Напишите или позвоните нам, и мы поможем подобрать то, что нужно в вашем случае.

info@TeslaCoil.ru

Катушку Тесла купить сейчас очень непросто: они практически отсутствуют в серийном производстве. Группа TeslaCoil.ru, начав с маленькой и простой катушки класса «качер», которой изначально была посвящена эта страница, сейчас является основным в России и странах ближнего зарубежья поставщиком трансформаторов Тесла для всех желающих, под заказ и из наличия, от миниатюрных настольных, до гигантских сценических многокиловаттных музыкальных установок.

Впрочем, фотографии скажут лучше сами за себя. Ниже находится подборка как общих фотографий серийных моделей, так и конкретных проектов, изготовленных по индивидуальным заказам для различных шоу-групп.

Качер (модель E0)

[See image gallery at teslacoil.ru]

«Качер», он же катушка Тесла модели Е0. Именно с качера всё началось: удивительная востребованность (продано более 50 штук) его среди интересущихся трансформаторами Тесла позволяет поддерживать как данный сайт, так и всю исследовательскую деятельность коллектива. Качер — наиболее простая и недорогая катушка Тесла, абсолютно безопасная и предельно простая в обращении, маленькая, лёгкая и надёжная. Если вы ранее не встречались с технологиями Тесла и хотите для начала познакомиться поближе с ними, то это ваш выбор.
[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть подробнее >>
Разработка >>

Парная музыкальная DRSSTC для творческой группы «Прана»
[See image gallery at teslacoil.ru]

Парная сценическая музыкальная DRSSTC для шоу-группы Прана (Санкт-Петербург). Эта огромная установка — яркий пример тех самых музыкальных трансформаторов Тесла, о которых все слышали, но которые почти никто не видел, кроме как на видеороликах. Модуляция плазменного канала звуковой частотой позволяет издавать звуки непосредственно разрядом, используя трансформатор Тесла как музыкальный MIDI-инструмент. Форма (кустистость) и длина разряда связаны с частотой звука и его громкостью. Изготовленная для шоу-группы «Прана» под заказ, данная установка позволяет им организовывать Тесла-шоу в репертуаре своих представлений. Катушки допускают игру на них через синтезатор в режиме live.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Как мы их делали >>

Полумостовая катушка Тесла HBR-I
[See image gallery at teslacoil.ru]

Классическая транзисторная SSTC, долгий путь к которой можно прочесть здесь. На данный момент это вторая по интересу и востребованности среди публики катушка Тесла от TeslaCoil.ru. Можно поставить дома на столе, можно поставить в баре на стойке, можно сделать детское научное шоу. Длина разряда около 20-30 см. Среди приобретателей данной модели — коллектив Electric Fantasy (Москва) и Шоу Сумасшедших Учёных (Украина, Харьков).
[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть подробнее >>
Процесс разработки >>

Полномостовая катушка Тесла FBR-I
[See image gallery at teslacoil.ru]

Расширенная версия предыдущей модели, использующая топологию силовой части «полный мост». Соответственно, имеет вдвое больший, чем у HBR-I, по величине разряд (до 50 см), но и потребляет большую мощность, и имеет большие габариты. Две штуки имеются у Шоу Сумасшедших Учёных (Украина), и одна у шоу-группы Интеграл (Кемерово, Сибирь).
[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть подробнее >>
Процесс разработки >>
Видео >>

Аудиокатушка HBR-A
[See image gallery at teslacoil.ru]

Полумостовая катушка, играющая музыку с плеера или другого источника аналогового звука. По сути, такая катушка — это плазменный динамик, ионофон, только мощностью в несколько киловатт. Успешно используется театром ТиПо (Санкт-Петербург) в детском научном шоу.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть подробнее >>
Процесс разработки >>
Видео >>

Музыкальная DRSSTC среднемалого формата для студии ShowTime
[See image gallery at teslacoil.ru]

Некрупный музыкальный трансформатор Тесла для студии ShowTime (Новосибирск) Разряд длиной около метра, компактность, простота в использовании, невысокая потребляемая мощность. Играет MIDI с синтезатора или компьютера.

[See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть видео >>

Музыкальная катушка Тесла для шоу-группы Интеграл
[See image gallery at teslacoil.ru]

Музыкальная катушка Тесла для шоу-группы Интеграл (Кемерово). Среднеформатная музыкальная DRSSTC c разрядом до 2.5 метров, что удивительно много, учитывая её собственную высоту в 150 см. Предельно надёжная при любых режимах работы, плавная регулировка разряда от нулевого до максимума. Оптимизирована под сценическое применение. В скором времени станет парной (две идентичных катушки, работающих синхронно от одного пульта).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Смотреть видео >>

Перечисленные разработки — лишь часть наших проектов, и не считая того, что мы разрабатываем для самих себя из любопытства и в целях дальнейшего развития технологий (как, например, QCW DRSSTC — см. последнее фото внизу страницы). Как видите, мы не бросаем слов на ветер и можем похвастаться значительным количеством успешных проектов в области декоративного применения высоковольтных спецэффектов.

Если вы хотите купить у нас катушку Тесла, оставьте вашу заявку через форму для связи, или по электронной почте: info@teslacoil.ru

[contact_form]

info@TeslaCoil.ru

The post Купить катушку Тесла first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Основных способов модуляции два: частотная и амплитудная. Частотная модуляция основывается на изменении частоты прерываний в интерраптере, при управлении с микроконтроллера, совместимого с MIDI или аналогичным форматом, или с компьютера. Основное её преимущество в возможности использования с импульсными катушками — ISSTC и DRSSTC — и получении огромных поющих молний с больших установок, в то время как прочие способы для этого непригодны. Силовая часть катушки Тесла включается и выключается несколько сотен раз в секунду, соответственно, плазменный канал молнии то появляется, то исчезает, и нагретый воздух создаёт звуковую волну при его появлении. Но вместо генерирования прямоугольного сигнала для управления транзисторами при помощи таймера 555, как это обычно делают, этот сигнал выдаётся микроконтроллером (или логикой, если не лень её распаивать), а на вход контроллера при этом поступает последовательность нот с определённой частотой, формирующая мелодию. Минусы метода — монофоничность, как у рингтонов старых мобильников (дифоничность в случае парной катушки Тесла) и некоторая сложность при программировании конверсии цифрового сигнала в формате MIDI в набор частот. Скоро будет доделан до законченного вида прерыватель для DRSSTC, который будет способен играть музыку этим способом.

Пример тестового музыкального трансформатора Тесла, который использует этот способ аудиомодуляции, звучит примерно так:

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Реализация амплитудной аудиомодуляции катушки Тесла может быть сделана несколькими принципиально различными способами. Известные мне таковы:

1) Модуляция амплитуды напряжения. На вход инвертора — полумоста или моста — подаётся не полное рабочее напряжение, а некий процент от питающего. Реализуется это обычно при помощи т.н. buck-конвертера: топологии преобразователя из ключа (полевого транзистора или IGBT) и диода (или двух ключей для синхронного бака), и сглаживающего дросселя. Ключ управляется по затвору ШИМ-генератором (например, TL494 или аналогичным), через драйвер и опторазвязку. ШИМ-генератор же получает на вход амплитудно модулированный звуковой сигнал с плеера или другого источника звука. Получается этакое двойное преобразование: АМ -> ШИМ -> АМ. Несколько неэффективно и вносит искажение в звучание, но в целом наиболее просто.

2) Модуляция фазы и частоты. Реализуется обычно на основе ФАПЧ (CD4046 и родственников). Получая на вход амплитудный сигнал, мы в соответствии с ним сильнее или слабее мешаем ФАПЧ подстраиваться в рабочую частоту катушки (предельная частота звука — ок. 1/100 несущей частоты катушки) — уходим от резонанса. Этот метод требует использования топологии ФАПЧ при построении катушки, которая несколько сложнее простого автогенератора. Но в общем случае такой способ должен давать более чистый звук.

3) PDM (pulse density modulation), DDS и другие нестандартные методики. Основаны в основном на хитрых аналого-цифровых преобразованиях (пропуск импульсов, например, как в PDM, представляет именно такое преобразование), использовании специальных дорогостоящих микросхем (DDS) и в целом немалого знания искусства схемотехники. Но, по отзывам и записям, они позволяют получить наиболее чистый амплитудно модулированный звук.

[See image gallery at teslacoil.ru] Ниже представлена моя амплитудно аудиомодулированная SSTC (Музыкатушка, так я её называю) на полумосте из всё тех же HGTG20N60A4D и с управлением звуком через buck-конвертер и ШИМ. Она сделана более чем топорно и неаккуратно, в основном из-за того, что собиралась несколько месяцев — то не было корпуса, то горели компоненты из-за неправильного включения (я подавал питание на силовую одновременно с драйвером, и, скорее всего, драйвер запускался и работал несколько периодов неправильно, что оказывалось достаточным для выгорания силовой. Проблема решилась установкой реле, включающим силовую часть только после того, как заработает драйвер), [See image gallery at teslacoil.ru] вдобавок ко всему у меня отсутствовали подходящие драйверы (UCC27425), так что пришлось использовать UCC27324 и изобретать во-первых, инверсию сигнала и деление его на два канала, и, во вторых, запуск автогенерации ввиду отсутствия у неё ENABLE-входа. Всё это, впрочем, не мешает Музыкатушке неплохо работать. Это первая моя мощная катушка Тесла, постоянно работающая в CW-режиме (качеры не в счёт). Разряд имеет длину всего лишь около 10-15 см при потреблении в полтора киловатта. Такой режим непрерывной работы сильно разогревает как транзисторы, так и первичную со вторичной обмотки: первоначальный вариант первички и вторички быстро нагревался чуть ли не до сотни градусов и выше, угрожая расплавить каркас; пришлось отказаться от компактности в пользу надёжности и стабильности. [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] Сейчас частота с тороидом составляет около 250 кГц, при токе по первичной обмотке около 20-25А. Нагрев никуда не делся, но зато хотя бы снизился до приемлемых уровней. Размеры резонатора — 16х20 см, проводом 0.33 мм, в первичной обмотке 6 полных витков провода 10 мм^2.

Звук катушки громкий (ватт на 10 по ощущениям), но весьма «грязный», замусоренный холостым шипением. Предположительно, это происходит из-за глючащего от наводок оптрона в баке. Отлаживать не особо хочется, слишком уж долго собиралась эта конструкция в свой более или менее законченный вид.

[See image gallery at teslacoil.ru] Разряд необычайно горячий — стальная проволока, будучи поставленной на терминал, горит, как бенгальский огонь, а вольфрам моментально начинает испаряться с голубовато-сизым дымом и бело-жёлтым свечением. Создаваемое катушкой поле так сильно, что можно получить весьма чувствительные ожоги, просто случайно коснувшись какого-то металлического предмета, стоя рядом с ней — возникает дуга между кожей и этим предметом.

Впрочем, фотографии здесь не очень интересны — видеозаписи куда лучше передают её работу.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Последнее видео особо интересно: там фигурирует большая неоновая спираль, недавно мною отпаянная и чрезвычайно красиво ведущая себя в тандеме с Музыкатушкой.

Для дочитавших до этого места подарок: полная схема buck-конвертера. Можно копировать.

The post Аудиомодуляция в SSTC — музыкальная катушка Тесла first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

1. Сигнал обратной связи берётся больше не с нестабильной антеннки, а через трансформатор тока. Трансформатор тока для данной цели делается очень просто: берётся небольшое ферритовое кольцо из того же материала, что и GDT, на котором мотается витков 30-50 провода (чтобы закрыть внутреннюю поверхность кольца). [See image gallery at teslacoil.ru] Кольцо надевается на провод заземления вторичной обмотки, а выводы обмотки кольца припаиваются через последовательно включенный отделяющий постоянку плёночный конденсатор (>100нф) к минусу драйвера и входу диодной вилки соответственно. Подбор фазировки осуществляется либо сменой направления прохождения провода вторички через кольцо, либо переменой проводов обмотки трансформатора тока. Про теорию его работы, как и о GDT, неплохо писал BSVi.

[See image gallery at teslacoil.ru] 2. Драйвер усилен до простейшего двухступенчатого варианта. Зачем это сделано: UCC27425 довольно хилая, когда речь заходит о 200-250 кГц и CW-режиме (т.е. без прерывания вовсе), при суммарном весе затворов в 12-20нФ и выше. Потребление драйвера в таком режиме может доходить до 1А и выше, т.е. драйвер должен рассеивать более десятка ватт, из которых по крайней мере половина приходится на несчастную UCC, хотя штатно больше пары ватт она рассеять не может вообще. Поэтому в улучшенном драйвере UCC27425 качает не прямо GDT полевиков, а мост из четырёх небольших низковольтных транзисторов, спаянных с материнской платы. Главное условие — малая ёмкость затвора, чем она меньше, тем лучше. 500-600пф — идеально, 800 — тоже неплохо, больше 1нф — есть шансы перегрева UCC.  [See image gallery at teslacoil.ru]
Раскачивать этот усилитель необходимо через свой собственный GDT с пятью обмотками, каковые должны быть правильно сфазированы (об этом ниже). На выходе между полевиками драйвера и транзисторами силовой части можно поставить также один GDT с пятью обмотками, либо два раздельных по три обмотки (по одному на полумостовой модуль). Разницы между двумя трёхобмоточными и одним пятиобмоточным я так и не заметил, но в общем случае два отдельных GDT должны быть слегка надёжнее из-за обеспечения независимого управления полумостами моста.
Драйвер разработан sifun’ом. Кстати, именно такой драйвер работает в QCW-DRSSTC, и по тому же принципу построен универсальный драйвер DRSSTC Стива Варда.

[See image gallery at teslacoil.ru] 3. В качестве силовой части выбран мост, как вдвое более мощный относительно полумоста при том же напряжении питания, причём мост не на полевиках, а на IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором). Сам по себе вопрос, что разумнее применять для SSTC, IGBT или MOSFET, весьма дискуссионный: полевики быстрее, IGBT имеют меньше потерь на больших токах, полевики дешевле, IGBT современнее, и так далее, но я руководствовался простым соображением: полевикам в обязательном порядке необходима обвязка диодами, что а) приравнивает по стоимости мост на полевиках к мосту на IGBT, б) добавляет весьма значительную индуктивность этих диодов и всех соединений. Здесь кроется одна из тех хитростей, которые трудно где-либо прочесть, но которые могут быть решающими при построении катушки, и несоблюдение которых может раз за разом приводить к взрыву без видимых причин. Дело в том, что, несмотря на относительно невысокие частоты работы катушки, для правильной работы силовой части необходимы резкие фронты и спады сигнала, с длинами в одну-две сотни наносекунд, т.е. с эквивалентными частотами в мегагерцы и десятки мегагерц. На этих частотах становится критична длина монтажа в силовой части, ввиду наличия у неё ненулевой индуктивности — единицы и десятки наногенри. Из-за этого могут возникать выбросы и сбои в работе, более того, судя по всему, они и возникают, и приводят к взрывам силовухи. Эту проблему можно решать, укорачивая монтаж до предельно возможного, но вот незадача: при наличии обвязочных диодов он всё равно остаётся довольно длинный, а диоды необходимы: они обеспечивают защиту полевиков при возникающем при переключении обратном напряжении, открываясь быстрее, чем собственные их встроенные (body diode). В хороших же IGBT обвязочный диод встроен внутрь корпуса, устраняя фактом своего существования необходимость обвязки, поэтому два IGBT можно соединить в полумостовой модуль практически нога-к-ноге, короче некуда, только заводские полумостовые модули, где оба транзистора уже в одном корпусе. Поэтому после взрыва полевиков я отказался от них в хоть сколько-либо низкочастотных катушках вообще. Только IGBT, только максимально плотный монтаж.
Вообще при сборке полумоста или моста основные соображения, о которых следует помнить, таковы:
а) монтаж каждого из полумостов — как можно короче, идеально — вплотную,
б) конденсаторы с низким ESR (хорошие силовые электролиты, силовые плёнки) — как можно ближе по питанию каждого из полумостовых модулей в силовой,
в) больше защиты — не меньше защиты. Варистор по питанию, стабилитроны затвор-исток, снабберы, резисторы в полкилоома затвор-исток (чтобы не убить статикой, например) — всё это продлевает жизнь хрупкого и взрывоопасного девайса, такого как трансформатор Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] 4. Интерраптер сделан с т.н. бёрст-модом (двойное прерывание) на 3-х корпусах таймера NE555, по схеме Стива Варда, с подправленными номиналами частотозадающих цепей 555-х, с целью достижения большего диапазона регулирования, чем в оригинале. Как подправлять — смотрим даташит на 555 и ищем формулу зависимости частоты от номиналов конденсатора и резистора. Текущая конфигурация допускает выход в CW, т.е. работу без прерываний.

5. Ввиду отсутствия в залежах деталей железного трансформатора для питания драйвера, был сделан простой понижающий питальник на IR2153 по классической схеме полумоста с флайбек.орг.ру. Мощность около 20-30W, выходное напряжение — 16В постоянки.

6. Затворные резисторы теперь используются в связке с диодом. Такая схема соединения позволяет делать разную длительность задержки фронта и спада, чтобы избежать сквозняков и затыков (IGBT закрываются медленнее, чем открываются, поэтому надо их щадить таким вот образом).

Немного о настройке моста. Как я уже писал, мост представляет собой попросту два полумоста, работающих в противофазе, т.е. с двойным размахом, равным в итоге напряжению питания (в полумосте — половине питания). Преимущество моста очевидно: вдвое большая мощность, вкачиваемая в одну конструкцию. Если детали в полумосте работают уже на пределе тока, то мост позволяет её увеличить без бабахов. Преимущество полумоста тоже очевидно: вдвое меньше деталей и намного более простые сборка и настройка. Если не нужна предельная отдача, разумнее собирать полумост.

[See image gallery at teslacoil.ru]
Так вот, о настройке. Мост обычно рисуют топологически эквивалентно цифре «8», с четырьмя транзисторами по углам и нагрузкой (первичкой) в качестве перекладины. Правая и левая пары транзисторов образуют два полумостовых модуля, в каждом из которых есть соответственно верхний и нижний транзисторы. Для правильной работы моста необходимо так сфазировать сигналы, приходящие на затворы, чтобы каждые два соседние транзистора были в противофазе, а по диагоналям — в фазе. В шахматном, короче, порядке. Чтобы сделать это, необходим двухканальный осциллограф и функциональный генератор, который будет при настройке имитировать приходящий с катушки сигнал обратной связи (т. е., его выход надо подцепить на вход драйвера). Порядок настройки таков:
[See image gallery at teslacoil.ru] 1) Припаиваем затворный и истоковый провода к одному любому из транзисторов (например, верхнему левому), после чего цепляем на него первый щуп, подаём питание на драйвер и генератор, и видим осциллограмму сигнала с GDT. 2) Далее берём любую другую пару проводов и цепляем к ней другой щуп. Если сигнал в противофазе, припаиваем его соответственно к нижнему левому транзистору так же, как держали щупом: щуповой провод к затвору, крокодиловый — к истоку. Если сигналы в фазе, то перед припайкой просто меняем их друг с другом местами, крокодиловый к затвору, щуповой к истоку.
3) Повторяем пункт 2 со следующей парой проводов и верхним правым транзистором.
4) Отцепляем первый щуп от верхнего левого транзистора и цепляем его на верхний правый.
[See image gallery at teslacoil.ru] 5) Повторяем пункт 2 с последней, четвёртой парой, и нижним правым транзистором.
Для удобства дальнейшей работы очень помогает пометить своим цветным фломастером каждый из транзисторов, проводов (например, пометить только затворные провода) и точку припайки на плате.

Как делать резонатор, первичную обмотку, тор и прочее, рассказывать уже не стану, все и так в курсе, надеюсь.
Ценное замечание: при настройке положения первички и вторички очень важно подобрать удачное их взаимное расположение, чтобы соблюсти три условия: непробивание на первичную обмотку с середины вторичной (это не смертельно для схемы, но может прожечь дырки и вообще фу), значительный коэффициент связи для обеспечения большой прокачиваемой мощности, не слишком большой коэффициент связи — для ограничения прокачиваемой мощности короче говоря, необходимо сделать на колечке измерительный трансформатор тока (например, 50 витков), нагруженный на известное сопротивление (например, 5 ом), и надеть его на провод первичной обмотки, подключив щуп осциллографа к сопротивлению. С его помощью по размаху сигнала на осцилле можно узнать ток, текущий через первичку и, соответственно, ключи. Пока ток находится в допустимом для ключей диапазоне — можно смело поднимать первичную обмотку относительно вторичной, до тех пор, пока не вырастет ток или в неё не начнёт бить разряд.

[See image gallery at teslacoil.ru] Резонатор сделан на 11 см канализационной трубе, длина намотки ок. 33 см, провод ф0.3 мм, покрыта двумя слоями полиуретанового лака. Первичная обмотка — 6 витков толстого монтажного провода (10 мм^2) на 16 см трубке. Максимальный ток при такой конфигурации около 50 ампер. Потребление в CW-режиме (огромное толстое слегка шипящее фиолетовое пламя в руку толщиной) — около 4-5 киловатт. Прерыватель обеспечивает массу очень интересных режимов работы с удивительно противными пищаще-трещащими звуками, слышимыми изо всех уголков жилища. Поистине бесподобные эффекты даёт насыпанное на разрядный терминал соединение натрия, например соль или NaOH (см. видео). Длина разряда — до 60 см и — возможно — больше (если выкрутить питание на 250В латром и/или добавить соли).

Собственно, фото и видео катушки, её узлов и работы — ниже. И, да, о чудо, СХЕМА!

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полномостовая SSTC first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

В общем случае типичная SSTC представляет собой устройство из нескольких основных блоков.

1. Силовая.

Основная часть катушки — силовая, возможные решения — полумост или мост (мост представляет собой просто два полумоста, соединённых так, чтобы раскачивать первичную обмотку с удвоенной амплитудой). Полумост представляет собой два последовательно соединённых полевых транзистора (MOSFET, далее просто фет), поочерёдно открывающихся и закрывающихся за счёт прямоугольного сигнала с драйвера. Вдаваться в теорию работы не буду, ей посвящены мегабайты текста в других местах. Для повышения выживаемости фетов последние обвязаны ультрабыстрыми диодами: один последовательно и один параллельно, и саппрессорами на нужное напряжение (для нас — 400 вольт, например, вполне пойдёт). Первичная обмотка располагается между средней точкой фетов и средней точкой из двух силовых плёночных конденсаторов, таким образом первичная обмотка качается от 0 до Vпит каждый такт работы. Недопущение открытия обоих транзисторов одновременно (такое зовётся словом «сквозняк» — по сути, закорачивание всей схемы через феты) обеспечивается т.н. дед-таймом, временем, когда оба фета закрыты. Также очень желательна обвязка фетов снабберами (RC-цепочка от стока к истоку, где характерный порядок R — 5-20 Ом, а C — 500-2000 пФ), каковые сильно увеличивают теплопотери и нагрев транзисторов, но зато весьма надёжно защищают их от бабахов — за надёжность платим нагревом.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Основное преимущество полумоста: нужно вдвое меньше деталей. Основное преимущество моста: вдвое большая возможная мощность.

В данной катушке использован полумост из соображений компактности. Но ничто не мешает расширить его до моста, что вскоре и будет сделано в следующей конструкции того же класса.

2. Управление (развязка сигналов).

Развязка необходима, чтобы гальванически отвязать друг от друга управление фетов. Применительно к катушке стоит говорить только о двух типах развязок: трансформаторная (GDT, gate-drive transformer) и оптическая (на оптронах). GDT представляет собой небольшое ферритовое кольцо, на котором максимально плотно друг к другу намотаны три (или пять для моста) обмотки: одна подключённая к драйверу и две (четыре) — к затворам-стокам соответствующих транзисторов силовой части. Оптрон — небольшая микросхемка, содержащая светодиод и фототранзистор, сигнал передаётся за счёт мерцания светодиода.

Преимущества GDT: минимум настройки, элементарное управление, значительно более низкая стоимость и простота изготовления, автоматическое формирование дед-тайма. Недостатки — необходимо отыскать хороший феррит и рассчитать и качественно намотать сам GDT — подробнее об этом писал BSVi в своей статье. Важно: при подключении необходимо следить, чтобы управление затворами транзисторов происходило в противофазе (как того требует топология полумоста). Преимущества оптронов: точное управление и минимум искажений сигнала. Недостатки — куча компонентов (на каждый канал (4 для моста, 2 для полумоста): оптрон, его обвязка (в том числе SMD керамика на ноги) и питание), необходимость формировать дед-тайм, сложность в работе, а ещё оптика страдает от помех от трансформатора Тесла.

Мой выбор — однозначно GDT.

При его использовании, кстати, желательно поставить стабилитрон на 15 вольт между истоком и затвором фета. Я их не использовал, и так всё работает, но лучше его там иметь, чтобы исключить пробой по затвору из-за глюков GDT, каковые могут возникать при издевательствах над катушкой в процессе настройки.

3. Драйвер.

Для управления достаточно «тяжёлыми» затворами транзисторов необходимо обеспечивать изрядный импульсный ток. Для этого используются специальные микросхемы, наиболее известные — серии UCC, например, UCC23721. Бывают одноканальные (выше мощность каждого отдельного драйвера, но необходимо ставить по микросхеме на каждый канал), двойные (два драйвера в одном корпусе), а также инвертирующие и неинвертирующие и с логическим вкл-выкл (он же ENABLE) или без оного. В ранее мной виденных схемах катушек Тесла на транзисторах использовались UCC27321 — 27322, одноканальные. Но, оказывается, существует замечательный драйвер UCC27425, который представляет собой идеальный вариант: содержит два канала, один инвертирующий, и второй прямой (индекс 5 в конце обозначения), а также ENABLE (индекс 4), что позволяет как подключать к нему прерыватель, так и превращать прямой сигнал в два — обычный и инвертированный. Единственный его недостаток — не очень большая мощность (4 ампера в импульсе), но, тем не менее, его полностью хватает для тягания довольно тяжёлых 47n60 полевиков. Таким образом, схема драйвера упрощается до одного единственного корпуса DIP8. На ноги микросхемы по питанию обязательно необходима SMD-керамика максимально имеющейся ёмкости (у меня 10 мкф). Никаких танталов, керамика и только керамика.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

4. Генератор.

Генератор — задатчик резонансной рабочей частоты колебаний первички. Самый очевидный способ, в то же время самый неэффективный: использовать внешний генератор, например, на TL494, UC3825, IR2153 или другой соответствующей. Неэффективен он тем, что точная подстройка в резонанс без обратной связи от вторички практически невозможна: любое изменение условий работы, даже просто сам факт появления разряда, мгновенно унесёт рабочую частоту достаточно далеко для выхода из резонанса. Более прогрессивно и удобно просто использовать антеннку, которая будет ловить сигнал. Обрезая верх и низ принимаемого ей синусоидального сигнала при помощи вилки из диодов Шоттки, мы получаем прямоугольный сигнал (фактически логические 0 и 1) на входе драйвера. Ещё лучше вариант — ФАПЧ (PLL), фазовая автоподстройка частоты: внешний генератор, фаза и частота которого подстраиваются тем же способом — антеннкой, но это отдельная тема, и не факт, что PLL может быть лучше автогенератора. Тема требует более подробного изучения.

Как вариант, вместо антеннки можно использовать трансформатор тока с низа вторичной обмотки. Этот метод в общем случае сильно надёжнее, но несильно удобнее.

В этой конструкции использована антенна как наиболее простой и удобный способ.

5. Прерыватель.

[See image gallery at teslacoil.ru] Для уменьшения средней мощности, прокачиваемой сквозь катушку, и получения трескучих красивых разрядов, сигнал необходимо рвать. Благодаря наличию у UCC27425 ENABLE-входов, достаточно просто подключить к ним выход элементарного генератора на 555-м таймере. 555 не самая удобная для этого микросхема, но, определённо, самая простая и популярная. Использованная схема чуть отличается от общепринятой включением переменных резисторов. Более продвинутая версия может содержать в себе второй таймер для прерывания первого — т.н. burst-mode, двойное прерывание.

Короче, топология этой катушки: автогенератор с GDT и полумостом, драйвер UCC27425, феты FCA47N60, обвязка саппрессорами 1.5КЕ400A и ультрафастами HFA30TB60.

Резонатор (вторичная обмотка) — примерно 250 кгц частотой, размеры 11х16 см, провод 0.2 мм. Тороид свит из медной трубки и представляет полностью разомкнутый виток для уменьшения ВЧ-нагрева оного. Высота первички относительно вторички подобрана довольно точно для достижения тока в первичном контуре около 30А (предельный для диодов). Количество витков особой роли не играет, поскольку ток зависит чуть менее, чем полностью только от коэффициента связи обмоток, а оный настраивается положением первички.

[See image gallery at teslacoil.ru] Порядок сборки и настройки примерно таков. Вначале конструируем связку прерыватель-драйвер. Далее мотаем GDT. Используя внешний генератор на частоту близкую к нашей рабочей, проверяем работоспособность драйвера. Делаем силовую часть (лучше всего на радиаторе от процессора компа, они почти идеальны для этого, только просверлить дырки под крепёж фетов и диодов), не забывая изолировать все детали прокладками от радиатора, подключаем свободные выводы GDT к затворам и истокам и смотрим, как он справляется с передачей сигнала на ёмкостную нагрузку затвора. Если сигнал хороший (более-менее ровный прямоугольник), значит всё работает как следует. Других вариантов (плохой сигнал) тонны, как с ними справляться — по ссылкам внизу, масса теории и практики по теме. Собственно, после этого остаётся дособрать питание силовой части, подключить резонатор и аккуратно, через латр и балласт, попробовать запустить катушку. [See image gallery at teslacoil.ru] При отсутствии реакции надо подёргать положение и размер антенны, а также попробовать сменить фазировку первичной обмотки.Нужно мониторить ток в первичке (например, трансформатором тока на ферритовом колечке подходящей проницаемости) и настраивать положение первичной обмотки так, чтобы он не превышал рабочий для диодов и/или транзисторов.

Самое ценное: схема. Постарался сделать её как можно более понятной и читаемой. Внимание, у 555 для удобства изображения нумерация ног произвольная — не путать и делать согласно их реальному нумерованному порядку, а не геометрическому расположению на схеме! Минусы питания и драйвера — не соединять.
UPD: исправил мелкий косяк в схеме: точка пересечения антенны, входа драйвера и диодов Шоттки 1n5818. Их всех следует спаять вместе.
ДЛЯ ЭТОЙ СХЕМЫ НЕ ПОДОЙДЁТ НИКАКАЯ МИКРОСХЕМА ДРАЙВЕРА, КРОМЕ UCC27425. Я НЕ ЗНАЮ АНАЛОГОВ, Я НЕ ЗНАЮ ГДЕ ЕЁ КУПИТЬ, МНЕ БЕСПОЛЕЗНО ПИСАТЬ ПО ЭТОМУ ПОВОДУ. Спасибо за понимание.

СХЕМА УСТАРЕЛА и оставлена здесь из исторических соображений и наличия в ней простого прерывателя. Больше нет необходимости приобретать дорогие 47N60 и диоды; их можно заменить дешёвыми и намного более надёжными IGBT. Пролистайте ниже для более свежей и актуальной схемы.

Полностью собранная катушка умещается внутрь корпуса от питальника компа, и остаётся довольно много места в запасе под что-нибудь ещё.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Рекомендуемые к изучению ссылки (без них я вряд ли бы что-то сконструировал):

http://stevehv.4hv.org/SSTCindex.htm — основная референтная страница от гуру полупроводниковых катушек, Стива Варда. Его самая популярная для копирования катушка SSTC-5 частично послужила основой для данного моего проекта.

http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/ — расчёт и применение GDT от BSVi.
http://rayer.ic.cz/teslatr/teslatr.htm — некто RayeR, годный чех с годными катушками и идеями.
http://www.richieburnett.co.uk/sstate.html — Richie Burnett, мастрид в области теории работы катушек. В том числе http://www.richieburnett.co.uk/mosfail.html — причины умирания мосфетов и http://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html — теория работы драйвера SSTC.
http://danyk.wz.cz/ — ещё один годный чех, в том числе с весьма сумасшедшими проектами, типа видеорентгена.
http://flyback.org.ru/viewforum.php?f=9 — раздел Флайбека по SSTC, ценен количеством хоть как-то запущенных констрактов, и даже некоторых успешных.

По ссылкам с ссылок сверху можно найти ещё кучу всякого интересного по теме.

11.07.12

[See image gallery at teslacoil.ru] Довёл до корпусирования ещё две полумостовых SSTC с прерывателем на микроконтроллере от sifun’а. Основные отличия и усовершенствования в сравнении с первой версией:

1) Антенна заменена на трансформатор тока, намотанный на ферритовом синем колечке EPCOS — приблизительно 50 витков — и надетый на провод вторички, идущий на заземление. Он намного проще и надёжнее, чем антенна. Смена фазировки осуществляется теперь не перепаиванием проводов первички, а сменой направления входа провода заземления в кольцо транса тока.
2) Феты заменены на IGBT. От полевых транзисторов в импульсных преобразователях пора отказываться навсегда, оставив их для того же, для чего в своё время оставили лампы: для высокочастотных применений (например, IRFP460A раскачивается на 27 МГц с неплохим КПД). Современные IGBT дешевле, мощнее, надёжнее и имеют больший КПД, чем аналогичные полевики. Одно из возможных решений, например — HGTG20N60A4D, или почти любые IGBT серий IRG4 и IRG7.
3) Диодной вилке добавлен стабилитрон между верхним диодом и минусом драйвера. Вместо стабилитрона можно поставить белый или синий светодиод, что оказывается очень удобно: он мигает в такт импульсам интерраптера.
4) Как в полномостовой катушке, заземление вторички сделано на сеть через конденсаторный делитель из К78-2.
5) Катушке добавлена схема, обеспечивающая её невзрываемость, а именно — UVLO: undervoltage lockout. Это несложная трёхногая микра (DS1233D-5+) в корпусе TO-92, которая просто резко обрубает питание драйвера при падении напряжения ниже установленного уровня (например, 11 вольт). Таким образом исключается ситуация, при которой на затворах транзисторов полумоста оказывается напряжение ниже установленного и исключается вариант их недооткрытия, который является причиной 90% всех взрывов и отказов силовых преобразователей в случае катушек Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Прерыватель на контроллере Attiny13 снимает напряжение с двух переменных резисторов по 10К, один из которых регулирует ширину импульса, а другой — частоту. Частота меняется в диапазоне от 2 герц до ~1-2 кГц (точно не припомню), ширина импульса — до 1/5 (20%) текущей частоты прерывателя. Таким образом, максимально возможное среднее потребление не превышает при любых настройках интерраптера примерно 400-500 Вт.

Данная катушка доступна к сборке на заказ.

Схема:

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полумостовая SSTC first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Пробовали запускать совместно обе большие катушки. Результат восхитил. Целующиеся стримеры выглядят крайне феерически, можно просто смотреть на это и смотреть. Максимальный совместный пробой получился около 220 см, больше просто не хватило помещения. И мощности проводки. В процессе пришлось чинить сгоревший ЛАТР, регулировавший обороты разрядника моей катушки.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Кроме прочего, удалось заснять на фото впервые в этой стране (насколько мне известно. Ладно, ладно, не впервые, TeslaFX это делали, может, и ранее, но фотографий и видео в открытом доступе у них всё равно нет.) исполняемый номер: разряды из пальцев подключенного к катушке Тесла человека. Разумеется, не из самих пальцев (из самих пальцев БОЛЬНО), из специальных перчаток, на них надетых. В скором времени расскажу, как это делается.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Видео снимал Ёж — у меня временно мёртв фотоаппарат, который это умеет. Фотоснимки здесь вперемешку мои и Ежа, те, где разряды более синие — скорее его, где более розовые — вероятно, мои.

Под конец случилась весьма неприятная штука. На последней сессии пускания искр мы забыли подключить заземление к моей Blackmoon SGTC. В результате у неё подплавился и воспламенился пластик круглой херни, удерживавшей вторичку в вертикальном положении, причём заметили это только спустя несколько минут и случайно. Вторичка выжила просто чудом. Еле оттёр её от сажи.

Ещё парочка фотоснимков и видео — ниже. Остальное лежит в фотогалерее.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Мини-теслатон first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Первый мой фиолетовый лазер работал в виде стационара — вкрученный в модуль диод с резистором последовательно, питаемый от лабораторного БП на токе 300-400 мА. Работал он превосходно, спокойно фокусируясь в миллиметровую точку на 6-7 метрах, и соответственно поджигая спичку без всякого труда, обугливая древесину и так далее, и так далее. К сожалению, он умер позорным образом: я случайно бросил отключенный от лазера контакт БП и попал на провод за резистором. Диод умер в обрыв от импульса тока.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] Ко второму лазеру было решено подойти более аккуратно. Решив, что стационар на соплях меня больше не устраивает, я попробовал сделать повышающий импульсный драйвер для питания от литиевого 18650 (3.7-4.2 вольта), на микросхемах zxsc300 или zxsc400. У меня даже почти получилось, драйвер повышал до требуемого напряжения, но упорно отказывалась работать стабилизация. Пришлось призвать тяжёлую артиллерию в лице sifun’а, каковой сделал-таки этот драйвер требуемым образом, выставив ток по моей просьбе в районе 420 мА, что даёт ориентировочную выходную мощность в 550 мВт.
[See image gallery at teslacoil.ru] После упаковывания диода и драйвера в коллиматор — я использую толстые алюминиевые коллиматоры от O-like, они намного лучше подходят для мощных лазерных диодов, нежели классические 12мм AixiZ или Sure — некоторое время он так и пребывал, представляя собой алюминиевый корпус с вкрученной оптикой, торчащей пружинкой и аккумулятором, подключенным проволочкой. [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]
Но в один момент я заметил на воскресной барахолке замечательный китайский фонарик, как специально созданный для переделки под лазер. Некоторое время подумав, что с ним можно сделать, я прибег к уже проверенному способу. Латунный сантехнический фитинг — переход с 3/4″ резьбы на 22 мм медь, обпиленный до почти ровной трубки а также идеально вставленный в него медный переход под пайку с 20 мм нар. на 22 мм внутр. влезли внатяг в корпус фонарика, а в них внатяг, обмазанный термопастой, влез коллиматор. [See image gallery at teslacoil.ru] Естественно, пришлось изрядно поработать ножовкой, болгаркой, шлифмашиной, дрелью и надфилем. В итоге лазер получился, на мой взгляд, просто замечательный. Нагрев, конечно, присутствует, но умеренный. Корпус весьма красивый (хотя тиски его немного поцарапали) и в него отлично влезает 18650. [See image gallery at teslacoil.ru] К сожалению, в процессе установки были несильно, но ощутимо загажены пылью и грязью выходное окно диода и оптика, что практически не ухудшает его прожигательных свойств, но приводит к порядочной боковой засветке в виде довольно ярких спеклов.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Теперь о свойствах самого излучения от этого диода. Во-первых, важное отличие от синего диода: блю-рей диод одномодовый. Это означает, что светит ровным одним когерентным пучком, причём круглой, а не прямоугольной формы, а это допускает сведение его в точку (или в параллельный пучок) на большом расстоянии (синий же всегда будет довольно сильно расходиться). [See image gallery at teslacoil.ru] Во-вторых, длина волны здесь меньше: 405 нанонметров — это почти ультрафиолет. С этим связаны его замечательные возможности по активации люминесцентов и флюоресцентов. Довольно слабо выглядящая точка становится очень яркой, будучи направлена на, например, жёлтый флюоресцентный маркер или белую бумагу (бумага флюоресцирует голубым). Если пропустить луч через обычное стекло, он приобретает в его толще желтоватый или зеленоватый оттенок. [See image gallery at teslacoil.ru] С флюоресцирующими возможностями его связан ещё очень интересный эффект. Точка от него выглядит не точкой, а этакой звездой, пятнышком в довольно крупном ореоле, причём размер этого ореола для глаза остаётся постоянным вне зависимости от расстояния до точки. Этот феномен, знакомый многим по ультрафиолетовым лампам (блеклайту), имеет очень интересное обьяснение: флюоресцирует сам хрусталик глаза. По этой же причине, кстати, луч фиолетового лазера в темноте выглядит быстро расширяющимся. [See image gallery at teslacoil.ru] Но это обман зрения: если подойти ближе, становится видно, что луч всё такой же тонкий, как и был.
Фиолетовый луч, будучи сфокусирован в точку, демонстрирует впечатляющие прожигающие способности. К примеру, он с лёгкостью выжигает чёрную кожу (можно делать ручную лазерную гравировку). Более того, он легко и непринуждённо прожигает белую бумагу (и, при старании, может её поджечь до пламени). Дерево дымится и обугливается. Спички умирают моментально, даже будучи поставлены на пути параллельного луча, а не в перетяжке. Поскольку свести луч можно в точку порядка одной десятой миллиметра, фиолетовый лазер выглядит очень перспективной штукой для изготовления самодельного ЧПУ-станка по лазерной резке и гравировке всякой мелочи (кожи, пластика, тонкого дерева).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

The post Фиолетовый лазер 550 мВт first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Короче, суть такова. Есть цифровой проектор А140 славной фирмы Casio. В нём применена весьма инновационная технология, а именно — капризная ксеноновая лампа заменена на блок лазерных диодов. Аж целых 24 штуки. И каждый из этих диодов — многомодовый синий, с длиной волны от 440 до 450 нанометров, в стандартном 5.6мм корпусе и предельной оптической мощностью, внимание, ДО ДВУХ ВАТТ (номинально — около одного. Справедливости ради скажем, что на двух ваттах он проживёт довольно недолго даже с хорошим охлаждением)! Естественно, прознавшие про это лазерофанаты вывесив языки побежали скидываться, покупать и потрошить несчастные проекторы на диоды (разработавшие его инженеры, наверное, за голову хватались, когда узнали о таком обращении). Удельная стоимость диодов получается терпимой — типа 40-60$ за штуку. Всё, что дальше с ним нужно сделать, это запаковать в коллиматор с приличным теплоотводом, приладить оптику и подать нужное питание (примерно 4.1-4.9 вольта и 0.7-2А), желательно качественным образом стабилизированное. Для ленивых — вроде меня — имеются готовые распаянные драйверы (напомню, драйвер — специальная платка, стабилизирующая питание диода), просто припаиваешь лазерный диод (ЛД) на неё и вуаля. Для совсем ленивых умные китайцы начали делать эти одноваттные синие лазеры в заводском исполнении. Но переплата получается порядка 1500-2000 рублей относительно самоделки (я считал, да). Кстати, такой заводской лазер мне тоже скоро прибудет.

[See image gallery at teslacoil.ru] Итак, начинается всё с диода. Берётся он, вероятно, уже вытащенный продавцом из проектора. Диод в ТО-56 корпусе — настолько мелкая и невзрачная хрень, что поначалу просто диву даёшься, откуда в нём столько дури на такой луч. Потом привыкаешь. Выглядит диод — как на картинке слева. [See image gallery at teslacoil.ru] Имеет обычно три ноги (определённые модификации — четыре или две), на которые подаётся питание. Для нашего синего питание подаётся как на схеме (утащено из интернетов, лень рисовать было).

[See image gallery at teslacoil.ru] Далее следует коллиматор. Коллиматором в общем случае называется та хрень, куда диод запихивается для охлаждения и фокусировки оптикой. Стандарт — 12х30 мм модули легендарной фирмы Aixiz, которые та ещё дрянь в плане теплоотвода. [See image gallery at teslacoil.ru] Поэтому наш выбор в данном случае — либо самопальный коллиматор (для имеющих доступ к токарным станкам хорошей точности), либо вот такие вот чёрные штуки от того же Aixiz (но я заказывал у o-like, а вообще их много кто делает). Главное преимущество перед стандартными — намного лучший теплоотвод и очень удобная постановка диода, он туда прижимается гайкой, а не впрессовывается, как у айксизов. Минус — нет удобного кольца фокусировки.
[See image gallery at teslacoil.ru]   Итак, берём этот самый диод и засовываем его в ребристую голову от коллиматора. Прикручиваем гайкой. Что у нас дальше? Дальше у нас драйвер. Для ленивых нищебродов проще всего взять резистор номиналом 2-5 ом, подключить его последовательно диоду и питать от стабилизированного источника тока. [See image gallery at teslacoil.ru] Но я так делать нирикаминдую, тем более портативный лазер так не получится сделать. Дружащие с пайкой мелких СМД-платок могут попробовать сделать повышающий драйвер на, скажем, популярной zxsc400. Но я ленив даже для этого (тем более что такой драйвер сжёг пару моих фиолетовых диодов), и потому заказал заводскую плату. Она идеально влезает в корпус коллиматора, ЛД припаивается прямо на неё ногами и конструкция выглядит прямо как родная.
[See image gallery at teslacoil.ru] Собственно, после этого можно подавать питание на драйвер (где плюс, где минус — на нём написано). Посмотреть на синее пятно на стене. Чтобы пятно стало точкой, нужна оптика. Оптики на рынке хватает, лучше всего брать просветлённые под 445 или 405 нанометров двухлинзовые системы от Rayfoss, O-like или всё того же Aixiz. Брать обязательно две штуки! Дело в том, что их очень легко случайно или специально запачкать, и после этого красивую точку будут окружать неуничтожимые спеклы интерференции от дерьма на стекле. И их очень трудно извести. Так что две линзы. Вкручиваем её в коллиматор и крутим до тех пор, пока пятно на стене не станет вполне чёткой и безумно яркой синей точкой. Окончательную настройку можно произвести позднее.
[See image gallery at teslacoil.ru] Далее — питание. Здесь можно долго не распинаться, берём стандартный аккумулятор формата 18650 — такие живут в аккумах ноутбуков и мощных фонариках. В изобилии у китайцев и на ebay. К нему нужна, кстати, зарядка. У китайцев берём и её.

[See image gallery at teslacoil.ru] Сборка в корпус. Нужно, во-первых, дополнительное охлаждение для коллиматора и, во-вторых, корпус, где мы будем это всё держать. В качестве корпуса лучше всего выбрать фонарик у тех же китайцев под 18650-й аккумулятор; если душит жаба — можно пойти на ближайшую барахолку, найти прилавок с китайским хламом и взять любой с корпусом поприличнее. Я взял POLICE 7W под 3хААА батарейки. Туда хорошо встали и коллиматор, и 18650-й, правда, обмотанный немного изолентой, чтобы не болтался.

[See image gallery at teslacoil.ru] Самого по себе коллиматора недостаточно для отвода всего тепла от диода. [See image gallery at teslacoil.ru] Ему требуется дополнительное охлаждение. Идеально, опять же, иметь выточенное на заказ токарем. Я не стал мучаться и взял сантехнический фитинг под 18мм трубу, слегка расточил его (пришлось купить здоровенное 18мм сверло) и с натягом, обмазав термопастой, вставил коллиматор. Заодно оно идеально зафиксировалось в голове фонаря. Собственно, почти что и всё — осталось вывести контакт на корпус фонаря, и зафиксировать фитинг в голове фонарика. Лазер готов, можно юзать.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Теперь собственно о самом лазере. Как уже сказано выше, этот диод выдаёт примерно 1 ватт оптической мощности на нескольких близкорасположенных длинах волн. Из-за этой вот многомодовости излучения луч невозможно свести в точку обычной сферической линзой, и всегда будет довольно заметное, имеющее форму прямоугольника пятно, а также ощутимое расхождение луча. [See image gallery at teslacoil.ru] Мне удалось добиться прямоугольника в 16х4 мм на расстоянии 7 метров. Это близко к идеальному, но не идеал (можно сократить до ~12 мм, по слухам, на такой дистанции). Соответственно на расстоянии 70 метров это будет уже 16 сантиметров, то есть как пятно от обычного фонарика, и ничего тут не поделаешь. Единственное решение, известное народу — специальная цилиндрическая оптика, асферические линзы. Но с ними настолько много проблем, что прецедентов использования крайне мало. Приходится мириться с прямоугольниками и безобразным расхождением.

[See image gallery at teslacoil.ru] Луч и точка имеют ярко выраженный синий цвет. На фотоснимках, однако, он кажется слегка лиловым. Пятно чрезвычайно яркое, оставляет «зайчики» в глазах, если на него долго смотреть, и шлейфы в них же, если быстро им водить по стенке. Луч лазера хорошо виден даже днём, ночью же, в темноте — просто замечательно. На улице — вообще просто блеск. Что самое интересное, его видно в перпендикуляр лучу, а не только под небольшим углом, как лучи большинства портативных лазеров.

[See image gallery at teslacoil.ru] Луч жгуч. Внесённую в него спичку даже на нескольких метрах поджигает почти моментально. Оставляет дырки в чёрном пластике. Будучи задержан на чёрном предмете вызывает дымление оного. Жжёт дерево. Воздушные шарики уничтожает просто моментально, даже неинтересно. [See image gallery at teslacoil.ru] Если свести луч отдельной внешней линзой, его злобство начинает превосходить вообще всякие границы (коробку от CD дырявит менее чем за секунду (смотрим видео), остальное соответствует. Можно перерезать спичку пополам…). Синий спектр очень красиво засвечивает всякие флюоро- и фосфоресцентные штуковины, типа флюоресцентных красителей. Развлекаться можно очень долго, ибо завораживать оно не перестаёт.

Немного о безопасности. Ватт лазерного излучения — это дохрена много. Опасна, по большому счёту, даже отражёнка от этой синей точки, не говоря уже об отражёнке от блестящих предметов типа стекла и тем более прямом попадании в глаз. Серьёзно, это хороший способ остаться БЕZГЛАЗb|М или серьёзно посадить зрение. Я сам вовсе не фанат соблюдения ТБ, но настоятельно рекомендую приобрести защитные очки, если ранее опыта общения с такими лазерами не имелось.

Вот такая вот опасная игрушка. В планах проапгрейдить мой второй запасной драйвер до большей мощности (этот выдаёт по умолчанию около 800-900 мА, что соответствует оптической мощности в 700 мВт) и получить честный ватт.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

С момента написания текста сверху случился и обнаружился ряд любопытных вещей. Во-первых, у этих ЛД сильный разброс длин волн (до десятка нанометров, если не более), и причём, по-видимому, это сделано намеренно, чтобы исключить в проекторе спеклы (напомню, это мелкие точки, «шум» вокруг точки сфокусированного лазера, возникающие вследствие его монохроматичности) на картинке проектора, т. е. диоды в одном модуле проектора специально подбираются с разными длинами волн. Во-вторых, один из друзей притащил мне полный аналог моего самодельного лазера, только сделанный с гораздо лучшим, выточенным специально под этот коллиматор теплоотводом, и в корпусе от нормального фонаря. Взамен я ему отдал свою самоделку. [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] В-третьих, мне приехала китайская указка заводского изготовления, с фокусировочной системой. Про неё стоит сказать несколько слов отдельно. Несмотря на низкую (140$) для 1-ваттной синей указки цену, она отдаёт честные 900-950 милливатт излучения (самоделка на драйвере от AixiZ выдаёт лишь 700-800 мвт. Измерены обе на измерителе мощности). У неё относительно неплохое охлаждение и отличная фокусировочная система. [See image gallery at teslacoil.ru] В перетяжке луча она моментально пускает струйку дыма из кожи пальца, прожигает и поджигает белую (!) бумагу, пластик просто уничтожается, спичка перерезается пополам, короче это очень, очень злая штуковина при близкой фокусировке. К сожалению, ей уже неведомым образом поцарапалось выходное окно и теперь точка имеет две расположенные буквой Х безобразные полосы. Мощности в них, полосы, уходит немного, но выглядят они просто отвратительно.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

А ещё, поскольку на руках у меня в какой-то момент оказалось сразу три синих лазера, оказалось невозможным удержаться от играния с ними в задымленном помещении. Переотражения и преломления лучей в призме получились просто безобразно красивыми. Лучше просто посмотреть фотоснимки и видео этого дела.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Синий лазер 700 mw first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

[See image gallery at teslacoil.ru] Вначале я взял для этой самой смеси простую водопроводную воду. Наполненная ей трубка из медицинского ПВХ (размеры трубки — 7 мм внутренний диаметр, 10 см длина) давала как раз искомые 500 килоом. Но затем я сообразил, что вода будет быстро и резво корродировать полукруглые колпачковые гайки, используемые в качестве затычек, [See image gallery at teslacoil.ru] и что получающийся электролит будет изменять сопротивление резисторов, и последние придётся регулярно заменять. Такой вариант не устраивал никак. И в голову пришла идея взять сильный электролит (например, воду с растворённым в ней медным купоросом, или же пищевой содой), взять хороший диэлектрик (глицерин или спирт) и развести малый объём электролита в большом объёме диэлектрика, а получившейся смесью наполнить трубки. [See image gallery at teslacoil.ru] В итоге был таки выбран спирт, поскольку в нём растворяется уранин — флюоресцентный краситель, светящийся в ультрафиолете ярким жёлто-зелёным оттенком, а поскольку искра маркса содержит в спектре изрядное количество УФ, должно было получиться красиво. Процедура подборки концентрации воды с NaOH в спирту проблем почти что не вызвала. Методика такова: разводим в воде немного соды (скажем, полграмма на стакан). Заливаем в трубку. Затыкаем. Меряем сопротивление (я измерял ток от калиброванного источника на 10 вольт — это было проще). [See image gallery at teslacoil.ru] Запоминаем. Теперь прикидываем, какое нам нужно сопротивление (скажем, получилось 20 килоом, а нужно 500). Составляем элементарную пропорцию и разбавляем соответственно ей 1 (или сколько потребно) миллилитр электролита с содой N кубиками спирта с уранином (уранин на электропроводность смеси почти никак не влияет). Вуаля! Мы получили готовый резистор требуемого сопротивления. Нетрудно понять, что таким образом можно соорудить высоковольтный резистор почти что любых сопротивления и мощности (сопротивление подбирается размерами трубки и концентрацией веществ, мощность — размерами трубки).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] Для собственно конструкции было взято красное оргстекло в качестве несущих планок. Гриншиты вставлены в отверстия, на резьбовые части накручены колпачковые шайбы резисторов. Разрядники сделаны ровно теми же колпачковыми шайбами и выставлены на расстояние около 16 миллиметров каждый. Питается это всё, как всегда, от УН-9/27, а тот от НСТ.

Маркс заработал сразу же, без настроек и ковыряний. Чуть позже я его оцивилил, поставив на подставку и приклеив умножитель к ней же. Можно просто подключать и радоваться молниям. Частота пробоев около 2 раз в три секунды (1.5 герц).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Мини-MARX (7 ступеней, MARX-2) first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.