Bygga och kod en MONSTER musikaliska teslaspole med en mikrokontroller (1 / 11 steg)

Steg 1: Vad är en tesla coil?

En tesla coil är en resonant air transformator systemet uppfanns av uppfinnare Nikola Tesla på 1890-talet. Ursprungligen, tesla spolar var avsedda att sända el och signaler trådlöst, dock flera engineering och monetära motgångar förhindrade teslaspole blir populära funktionsläget av energiöverföringen, och en power distribution metod arkitektur att förlita sig på användning av power rutnätslinjer (sladdar/kablar) blev rådande och godkänt. Nu har används tesla spolar främst för korta avstånd trådlös kraftöverföring, för att lysa upp vissa typer av lampor och presentation/underhållningssyfte.

Innan vi går, det är viktigt att förstå de grundläggande funktionerna i de primära komponenterna som utgör våra teslaspole och används för att göra det (Ja, jag vet det är överflödiga för de flesta av er och de flesta av er vet hur dessa delar fungerar, men detta instructable är för människor från nästan alla bakgrunder erfarenhet):

Kondensator: Lagrar elektrisk energi och sedan släpper det i korta pulser (lite som ett batteri).

Transformator: konverterar en lägre spänning till en högre spänning (men gör produktionen strömstyrka gå ner) eller konverterar högre spänning till lägre spänning (att göra produktionen strömstyrka gå upp). Består vanligen av rullar av tråd lindade runt en bit av järn. Förhållandet av vänd (hur många gånger tråd är lindade runt jämfört med andra spolar på samma bit) av spolarna bestämmer hur mycket spänningen är ökade vår minskade. Att det finns en utgång, måste en transformator matas AC (växelström). I en tesla coil, kablarna är inte lindas runt en bit av järn (och således en tesla coil kallas ibland en "air core" transformator). I tesla spole kommer vi att bygga, krävs en transformator som en neon skylt transformator inte!

Transistor: används för att växla signaler/spänning på och av. "IGBT" transistorer används oftast, men kräver kylflänsar.

Operationsförstärkare: används för att öka amplituden ("styrka") av en signal.

Tesla Coil Toroid: ett metallföremål (vanligen tillverkade av aluminium) munk-formade objekt med en liten mängd kapacitans (fungerar som en kondensator).

Mikrokontroller: som en mini dator som kan programmeras att utföra en uppgift.

Oscilloskop: används för att visa hur en elektrisk signal ser ut (spänning över Tidsgraf).

Motstånd: om sätta i en krets det motstår tidens El ungefär som friktion motstår passage av ett rörligt objekt.

Potentiometer: fungerar som ett motstånd men hur resistiv är det kan styras med en liten knopp.

Induktor: spole tråd som skapar ett elektromagnetiskt fält när elektricitet passerar genom den.

Likriktare: tar växelström och omvandlar den till likström.

Vector styrelsen/bröd styrelse: styrelser används för prototyper kretsar. En skärbräda kräver inte lödning för att göra anslutningar, delar är bara "inkopplade."

Mark: vanligtvis betecknas med en grön tråd, något ansluten till marken är klar en krets. Tänk på en blixt som flyttar från ett moln till marken. På liknande sätt, el i en tråd är attraherad av och går mot en jordanslutning.

Ampere: en kvantitet som hjälper till att beskriva hur mycket energi/kraft passerar igenom något. Kretsar i sig har normalt en gräns för hur mycket ström som kan passera genom dem och inte mer. Ett bra sätt att tänka på det (även på något sätt är detta en "vetenskapliga" definition) strömstyrka berättar hur koncentrerad El är. I en svetsare, till exempel är strömstyrkan mycket hög eftersom hög koncentrerad energi producerar en hel del värme.

Volt: detta är också en kvantitet som hjälper till att beskriva hur mycket energi som passerar igenom något, men vad det betyder för dig och mig är att det är ett sätt att kvantifiera hur lätt El "hoppar" från en plats till en annan. HÖGSPÄNNING kännetecknas av långa elektroniska bågarna kommer från tesla spole (typiskt över 100 000 volt). El kommer från uttagen i huset beter sig inte som detta eftersom spänningen är mycket lägre (vanligtvis omkring 120 volt). En tesla coil steg spänningen vägen upp, men det betyder inte att det bara ger energi från ingenstans. När spänningen går upp, går strömstyrka ner. När strömstyrkan går upp, går spänningen ner.

Watt: ett sätt att kvantifiera energi (kombinerade spänning och strömstyrka).

Kolla här för grundläggande schematiska symboler (vi behöver detta senare): http://library.thinkquest.org/10784/circuit_symbols.html
De operativa principen bakom en tesla coil är något enkelt. Energi skickas till ladda upp en kondensator eller kondensatorer. Vid en viss punkt tvingas kondensatorerna utsläpp i den primära spolen. När den energi som lagras i kondensatorer skickas via den primära spolen, en stor mängd energi framkallas ("skickade") till den sekundära spolen (växelström är i princip bara el som ändrar spänning. När kondensatorn bränder, ändras spänningen från i princip noll till något riktigt stort i en mycket kort tid). Eftersom det finns fler varv i den sekundära spolen, har inducerad energi en högre spänning, men en lägre ström än i den primära spolen. Kondensatorerna ladda och börja denna cykel igen.

Kapacitans av kondensatorn och inductancen av primära spolen avgör hur snabbt denna cykel sker per sekund och mäts i enheter av frekvens kallas hertz. Om en stämgaffel vibrerar på en viss frekvens och en annan stämgaffel som, om du träffar den, skulle vibrerar på samma frekvens sattes nära varandra, skulle helt enkelt slående en stämgaffel då göra andra starten vibrerande alltför. Varför? På grund av resonans. Tesla spolar kan sägas att bete sig på samma sätt. om frekvensen av primärkretsens matchar de resonant frekvensen av sekundära kretsen, då tesla coil är optimal, och som en stämgaffel, energi kommer att gå från en del (den första "gaffeln" / primära krets) till den andra (andra "gaffeln" / sekundär krets).

Förr, i kondensatorer skulle laddas upp och en lucka av metall skulle sättas till varje kondensatorn leder. Kondensatorn var fulladdat, skulle en gnista båge emellan klyftan, vilket tvingade energi in i den primära spolen. Efter gnistan skett, skulle vara joniserade luft emellan klyftan. Joniserad luft fungerar ungefär som en tråd; El kan röra sig fritt genom den. Tills den joniserade luften skingras, energi skulle svänga (flytta fram och tillbaka) mellan kondensatorn och induktor många gånger. Istället för att använda sparkmellanrum, kommer vi att använda transistorer som är som små växlar, men styrs elektroniskt. Vrida switch på och av snabbt vid vissa frekvenser kommer att göra "blixten" kommer från tesla coil göra hörbara toner.

Tänk på att även om vi vrider teslaspole på och av vid en viss frekvens (ett visst antal gånger per sekund), dess primärkretsen är fortfarande oscillerande (energi flytta fram och tillbaka mellan kondensatorn och primära spolen ett visst antal gånger per sekund) på en annan frekvens som vi kommer att matcha med den sekundära kretsen.

Jag har bifogat ett förenklat diagram över grundläggande sätt att vi kommer att få ihop tesla coil. Detta instructable är avsedd att vara mycket flexibelt och tillåter dig att bli din egen designer genom att ge dig de verktyg och grundläggande kunskaper för att bygga en själv från grunden.