其(qi)原理是使(shi)用變(bian)壓(ya)器使(shi)普通(tong)(tong)電(dian)(dian)壓(ya)升壓(ya),然后經由兩(liang)極線(xian)(xian)(xian)圈(quan),從放電(dian)(dian)終(zhong)端(duan)放電(dian)(dian)的(de)(de)設備。特斯拉線(xian)(xian)(xian)圈(quan)由兩(liang)個回路(lu)通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)耦合(he)。首先電(dian)(dian)源對(dui)電(dian)(dian)容(rong)C1充電(dian)(dian),當(dang)電(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)高到(dao)(dao)(dao)一(yi)定程度超過(guo)(guo)(guo)了打(da)火(huo)(huo)間隙的(de)(de)閾值(zhi),打(da)火(huo)(huo)間隙擊穿空氣打(da)火(huo)(huo),變(bian)壓(ya)器初(chu)級線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)通(tong)(tong)路(lu)形成,能量在(zai)電(dian)(dian)容(rong)C1和初(chu)級線(xian)(xian)(xian)圈(quan)L1之(zhi)間振(zhen)蕩,并(bing)通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)耦合(he)傳遞(di)到(dao)(dao)(dao)次(ci)級線(xian)(xian)(xian)圈(quan)。次(ci)級線(xian)(xian)(xian)圈(quan)也是一(yi)個電(dian)(dian)感(gan),放頂(ding)罩C2和大地(di)之(zhi)間可以等效為一(yi)個電(dian)(dian)容(rong),因(yin)此也會(hui)發生LC 振(zhen)蕩.當(dang)兩(liang)級振(zhen)蕩頻率一(yi)樣發生諧振(zhen)的(de)(de)時候,初(chu)級回路(lu)的(de)(de)能量會(hui)涌到(dao)(dao)(dao)次(ci)級,放電(dian)(dian)端(duan)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)峰(feng)值(zhi)會(hui)不(bu)斷增加(jia),直到(dao)(dao)(dao)放電(dian)(dian)。
SGTC(Spark Gap Tesla Coil)=火花間隙特斯(si)拉線圈
尼古拉·特斯拉先生本人當年發明的“特斯拉線圈”就屬于SGTC。由于構造、原理較為簡(jian)單,所(suo)以(yi)也是現階段初學者入門特斯拉線圈。
SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=觸發二極管特斯(si)拉線圈(quan)
由觸發二極(ji)管--IGBT管組成的電路組代替傳(chuan)統(tong)火花間隙工作,達到消除打(da)火噪音的目的。
SSTC(Solid State Tesla Coil)=固態特斯拉線圈
說通(tong)俗些(xie)是個單諧振的電子(zi)開關特斯(si)拉線圈,初(chu)級(ji)不發(fa)生串聯(lian)諧振,只(zhi)給次(ci)級(ji)提供可以滿足次(ci)級(ji)LC發(fa)生串聯(lian)諧振的頻率,讓次(ci)級(ji)線圈發(fa)生串聯(lian)諧振,初(chu)級(ji)電流為激勵源電壓除以交流阻抗。
優點:具(ju)有低(di)噪音、高效率、壽命長的(de)特(te)點,因而得到了很好的(de)發展。
缺點:初級線圈(quan)給次級線圈(quan)提供的勵磁功率有限,電(dian)弧不長。
ISSTC(Interrupted SSTC)=帶滅弧固態(tai)特(te)斯(si)拉(la)線圈
同輸出功率下,SSTC的(de)(de)電弧(hu)(hu)成簇狀(zhuang),且明顯不如(ru)SGTC壯觀。這(zhe)時(shi),可以加上一(yi)個滅弧(hu)(hu)器來模仿SGTC的(de)(de)工(gong)作,電弧(hu)(hu)可以長一(yi)些,還可以利用音頻信號(hao)滅弧(hu)(hu)信號(hao)來演奏(zou)音樂。
DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=雙諧振特(te)斯(si)拉線圈
DRSSTC本(ben)質(zhi)屬(shu)于一個串聯諧(xie)(xie)振(zhen)逆變器(qi),相對于SSTC來說,由于初(chu)(chu)級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)發(fa)生(sheng)了(le)串聯諧(xie)(xie)振(zhen),初(chu)(chu)級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)電感兩端(duan)的(de)(de)(de)(de)電壓為激勵源電壓的(de)(de)(de)(de)Q倍,諧(xie)(xie)振(zhen)阻(zu)抗(kang)Z(R)因子很(hen)低,因此(ci)初(chu)(chu)級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)電流很(hen)大(da)(諧(xie)(xie)振(zhen)電壓除(chu)以諧(xie)(xie)振(zhen)阻(zu)抗(kang)等(deng)于諧(xie)(xie)振(zhen)電流),此(ci)時(shi)給次級(ji)(ji)(ji)提(ti)供的(de)(de)(de)(de)勵磁功率(lv)也會(hui)很(hen)大(da),和SSTC可(ke)不是一個數量(liang)級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)。相比SSTC來說,SSTC的(de)(de)(de)(de)初(chu)(chu)級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)給次級(ji)(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)無法提(ti)供足夠(gou)大(da)的(de)(de)(de)(de)勵磁功率(lv),所以導致SSTC產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)閃電壯觀程度不及同功率(lv)等(deng)級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)火花(hua)隙特斯拉線(xian)(xian)(xian)圈(quan)。
DRSSTC的初級線圈不僅(jin)滿足了次級線圈的電感和分布電容發生串聯(lian)諧振的條件,也能夠(gou)給次級線圈提(ti)供足夠(gou)大的勵磁功率,所以(yi)DRSSTC的電弧長度(du)會很長。
優(you)點:相比(bi)SGTC來說,沒有火花間隙的(de)聲光污染,可控性強,可以放音(yin)樂,效率(lv)高,壽命長(chang)。
QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=準連續(xu)波雙諧振固態特斯拉線圈
CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=連(lian)續(xu)波雙(shuang)諧振固態特(te)斯拉
實驗(yan)證(zheng)明(ming),連續模式(CW)的特斯拉線圈由(you)于功率要(yao)是在沒(mei)有時間限制情況(kuang)發揮出來弧并不長(chang),且呈簇狀(zhuang)。
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管(guan)特斯拉線圈
當(dang)電(dian)(dian)子(zi)管(guan)逐(zhu)漸退出我們的視野時,一群電(dian)(dian)子(zi)管(guan)發燒友用它們做(zuo)出了VTTC。電(dian)(dian)子(zi)管(guan)本(ben)身(shen)(shen)有(you)高(gao)頻性能好等等優(you)點,所(suo)以做(zuo)出的VTTC效果十分獨特。但(dan)是,不可否(fou)認,電(dian)(dian)子(zi)管(guan)本(ben)身(shen)(shen)有(you)造價高(gao)、壽(shou)命(ming)低(di)、效率低(di)、發熱嚴重以及極易(yi)損壞等缺點,VTTC未能大范圍(wei)流行(xing)。
基本原理,類似于(yu)晶體管的自激(ji)。
SSVC(Solid State Valve Coil)=固態-真空(kong)管特斯(si)拉線圈
OLTC(Off Line Tesla coil)=離線式特斯拉(la)線圈(quan)
當我(wo)們(men)把SGTC的打(da)火器去掉,換(huan)成一個MOSFET或者IGBT來(lai)代替,并(bing)在(zai)用一個二(er)極管(guan)反向并(bing)聯(lian)在(zai)D極和S極(如果是(shi)IGBT,就是(shi)C極和E極)上,并(bing)用一個固態(tai)的電路來(lai)控(kong)制這個開關管(guan),再加以低壓驅動,就成了OLTC。
它(ta)(ta)的(de)本質原理依(yi)然是(shi)LC振蕩(dang),且和SGTC幾乎相同(tong),不同(tong)的(de)地方,就是(shi)把打(da)火器換成(cheng)了固態(tai)開關,并使用了低(di)壓驅動。其它(ta)(ta)地方沒(mei)有太多區別。
由于是低壓(ya)驅動,無法形成太大的(de)電流,所以OLTC的(de)電弧是不如SGTC壯觀(guan)的(de)。
特斯(si)拉(la)線(xian)圈(quan)是由一個感應圈(quan)、變壓器(qi)(qi)、打(da)火(huo)器(qi)(qi)、兩個大電容器(qi)(qi)和一個初級線(xian)圈(quan)僅幾圈(quan)的互(hu)感器(qi)(qi)組成。
2007年,曾經(jing)有一(yi)篇介(jie)紹特斯拉線圈的文章:《近距(ju)離接觸“死(si)亡(wang)之手” 家中制造(zao)的人工閃電》。其中大概介(jie)紹了特斯拉線圈的大概組(zu)成部(bu)分和原理(li)。
特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(Tesla Coil)是一種(zhong)使用共振原理運作(zuo)的(de)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(共振變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)),由美籍塞(sai)爾維亞裔(yi)科學家(jia)尼古拉(la)(la)·特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)在1891年發(fa)明(ming)(ming),主(zhu)要用來生(sheng)產(chan)超高電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)但低電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)、高頻率(lv)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)。特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)由兩組(有時(shi)用三組)耦合的(de)共振電(dian)(dian)(dian)(dian)路組成。特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)難以界定,尼古拉(la)(la)·特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)試行(xing)了大(da)量(liang)的(de)各種(zhong)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)的(de)配(pei)置。特(te)斯(si)(si)(si)拉(la)(la)利用這些線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)進行(xing)創新(xin)實驗,如(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)氣照明(ming)(ming),熒光光譜,X射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian),高頻率(lv)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)現象(xiang),電(dian)(dian)(dian)(dian)療和無線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)能傳輸,發(fa)射(she)、接(jie)收無線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)信號(hao)。
尼(ni)古拉(la)·特斯拉(la)是一(yi)(yi)(yi)(yi)位偉(wei)大的(de)(de)科學家。但值得(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)是,這(zhe)位絕世天才(cai)的(de)(de)偉(wei)大發(fa)明家幾乎被人們(men)遺忘。尼(ni)古拉(la)·特斯拉(la)其中(zhong)之(zhi)一(yi)(yi)(yi)(yi)發(fa)明就是特斯拉(la)線(xian)(xian)(xian)圈 ,原理為(wei)把一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)線(xian)(xian)(xian)圈連接(jie)在電源(yuan)上,作為(wei)發(fa)射(she)器傳(chuan)輸能量(liang)(liang);另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)線(xian)(xian)(xian)圈連著(zhu)燈泡(pao),作為(wei)能量(liang)(liang)接(jie)收器。通電后,發(fa)射(she)器能夠以10兆赫(he)茲的(de)(de)頻率(lv)振動,另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)線(xian)(xian)(xian)圈連著(zhu)的(de)(de)燈泡(pao)將(jiang)被點亮。后來,特斯拉(la)試圖利用地(di)球本身(shen)和(he)大氣(qi)電離層為(wei)諧振電容來實現(xian)無(wu)線(xian)(xian)(xian)輸電,為(wei)此在紐約長島建造(zao)了一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)29米高的(de)(de)發(fa)射(she)塔(沃登克(ke)里弗塔),但值得(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)是:由于摩根(gen)覺得(de)此行(xing)為(wei)與自己利益毫無(wu)關系決(jue)定(ding)撤資,實驗工地(di)的(de)(de)設備也被法院沒收充當抵押,沃登克(ke)里弗塔被拆除。
特(te)斯拉后來發明了所謂的“放大發射機”,稱之(zhi)為(wei)大功率高頻(pin)傳輸(shu)線共振變壓器,用(yong)于無線輸(shu)電(dian)試驗。特(te)斯拉的無線輸(shu)電(dian)技術。
特(te)斯拉(la)線(xian)圈(quan)不僅僅是(shi)(shi)(shi)被(bei)用(yong)在游(you)戲或藝術(shu)方面,更可貴的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)它擁有重(zhong)大(da)(da)意義的(de)(de)用(yong)途,比如利(li)用(yong)特(te)斯拉(la)線(xian)圈(quan)可以實現電(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)無線(xian)傳輸,且(qie)該方式傳輸效率高(gao)、對(dui)生(sheng)(sheng)態(tai)破(po)壞性小,但是(shi)(shi)(shi)實際(ji)應用(yong)中還存在諸(zhu)多困難(nan)和障礙,還無法將(jiang)其(qi)應用(yong)到實際(ji)電(dian)(dian)力輸送中。閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種大(da)(da)氣放電(dian)(dian)現象,閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)時釋放巨(ju)大(da)(da)的(de)(de)能(neng)量,其(qi)電(dian)(dian)壓高(gao)達數百萬(wan)伏(fu),平均(jun)電(dian)(dian)流約(yue)2×105A。據估計,地(di)球(qiu)每秒(miao)鐘被(bei)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)擊中的(de)(de)次(ci)數達到45次(ci).一(yi)次(ci)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)能(neng)量足以讓一(yi)輛普通轎車(che)行駛(shi)大(da)(da)約(yue)290~1450km,相當于30~144L汽油產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)能(neng)量。而對(dui)閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)的(de)(de)利(li)用(yong)卻是(shi)(shi)(shi)相當困難(nan)的(de)(de),這是(shi)(shi)(shi)因為閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)時間短至(zhi)幾十(shi)毫秒(miao),很難(nan)被(bei)捕(bu)捉到。而特(te)斯拉(la)線(xian)圈(quan)則(ze)是(shi)(shi)(shi)捕(bu)捉閃(shan)(shan)(shan)電(dian)(dian)的(de)(de)可能(neng)性工具之一(yi)。
SGTC,它是由一(yi)(yi)個感應圈(quan)、變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)、打火(huo)(huo)(huo)(huo)器(qi)、兩(liang)個電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)和一(yi)(yi)個初級線(xian)圈(quan)僅幾圈(quan)的(de)互感器(qi)組成。原理是使用(yong)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)使普通電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)升壓(ya)(ya)(ya),然后經(jing)由兩(liang)極(ji)線(xian)圈(quan),從(cong)放電(dian)(dian)(dian)終端放電(dian)(dian)(dian)的(de)設備。通俗(su)一(yi)(yi)點說,它是一(yi)(yi)個人工閃電(dian)(dian)(dian)制造器(qi)。放電(dian)(dian)(dian)時(shi),未打火(huo)(huo)(huo)(huo)時(shi)能量由變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)傳遞(di)到(dao)(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)陣;當電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)陣充電(dian)(dian)(dian)完(wan)畢,兩(liang)極(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)達(da)到(dao)(dao)(dao)擊穿(chuan)打火(huo)(huo)(huo)(huo)器(qi)中的(de)縫隙的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時(shi),打火(huo)(huo)(huo)(huo)器(qi)打火(huo)(huo)(huo)(huo)。此時(shi)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)陣與(yu)主(zhu)線(xian)圈(quan)形成回路(lu),完(wan)成LC振蕩,進而將能量傳遞(di)到(dao)(dao)(dao)次級線(xian)圈(quan)。這種(zhong)裝(zhuang)置可以產生頻率很高(gao)的(de)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)流,有極(ji)高(gao)危險。特(te)(te)斯(si)拉線(xian)圈(quan)的(de)線(xian)路(lu)和原理都非常簡單,但要(yao)將它調(diao)整(zheng)到(dao)(dao)(dao)與(yu)環(huan)境完(wan)美的(de)共(gong)振很不容(rong)(rong)易(yi),特(te)(te)斯(si)拉就是特(te)(te)別擅長(chang)這項技(ji)藝的(de)人。
工作過程:
首先,交流(liu)(liu)電(dian)(dian)經過(guo)升壓(ya)(ya)(ya)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)升至2000V以(yi)上(可(ke)以(yi)擊穿空(kong)氣(qi)),然后經過(guo)由(you)四個(ge)(或四組)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)二(er)極(ji)管組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)全波整流(liu)(liu)橋,給主電(dian)(dian)容(C1)充電(dian)(dian)。打(da)火器(qi)是由(you)兩個(ge)光(guang)滑(hua)表面(mian)構成(cheng)的(de)(de)(de)(de),它們之(zhi)(zhi)間(jian)有幾(ji)毫米的(de)(de)(de)(de)間(jian)距,具體(ti)的(de)(de)(de)(de)間(jian)距要由(you)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)輸出端(duan)(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)決定(ding)。當主電(dian)(dian)容兩個(ge)極(ji)板(ban)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)勢差達(da)到(dao)一(yi)(yi)定(ding)程度時(shi)(shi),會(hui)(hui)擊穿打(da)火器(qi)處的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi),和(he)初級(ji)線(xian)圈(quan)(quan)(L1,一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)感(gan))構成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)LC振(zhen)蕩(dang)回路(lu)。這時(shi)(shi),由(you)于LC振(zhen)蕩(dang),會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)電(dian)(dian)磁波,通常在(zai)100kHz到(dao)1.5MHz之(zhi)(zhi)間(jian)。放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)(duan)(C2)是一(yi)(yi)個(ge)有一(yi)(yi)定(ding)表面(mian)積且導(dao)電(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)光(guang)滑(hua)物體(ti),它和(he)地(di)(di)面(mian)形成(cheng)了(le)一(yi)(yi)個(ge)“對(dui)地(di)(di)等(deng)效電(dian)(dian)容”,對(dui)地(di)(di)等(deng)效電(dian)(dian)容和(he)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)(quan)(L2,一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)感(gan))也(ye)會(hui)(hui)形成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)LC振(zhen)蕩(dang)回路(lu)。當初級(ji)回路(lu)和(he)次(ci)級(ji)回路(lu)的(de)(de)(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)(pin)率(lv)相(xiang)等(deng)時(shi)(shi),在(zai)打(da)火器(qi)打(da)通的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候,初級(ji)線(xian)圈(quan)(quan)發(fa)出的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)磁波的(de)(de)(de)(de)大部分會(hui)(hui)被(bei)次(ci)級(ji)的(de)(de)(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)回路(lu)吸收。從(cong)理論上講,放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)(duan)和(he)地(di)(di)面(mian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)勢差是無限大的(de)(de)(de)(de),因(yin)此在(zai)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)回路(lu)里面(mian)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)小電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(頻(pin)(pin)率(lv)和(he)LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)(pin)率(lv)一(yi)(yi)致),此時(shi)(shi)放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)(duan)會(hui)(hui)和(he)附(fu)近接地(di)(di)的(de)(de)(de)(de)物體(ti)放(fang)出一(yi)(yi)道電(dian)(dian)弧。
盡管從理論(lun)上講(jiang),放電(dian)(dian)頂(ding)端(duan)和(he)地(di)面的(de)(de)電(dian)(dian)勢差為無限(xian)大(da),但是在實際上電(dian)(dian)弧的(de)(de)長(chang)(chang)度不會(hui)(hui)無限(xian)大(da),它受到(dao)供(gong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源(升壓變壓器)的(de)(de)功率(lv)限(xian)制,計算(suan)(suan)方式(shi)為:電(dian)(dian)弧長(chang)(chang)度(單位(wei):厘(li)米)=4.318×根號下(xia)P(單位(wei):W),前提是初級LC振蕩回(hui)路(lu)和(he)次(ci)級LC振蕩回(hui)路(lu)的(de)(de)LC振蕩頻率(lv)完全(quan)一致(zhi)(即所(suo)謂的(de)(de)“諧(xie)振”狀態,此時電(dian)(dian)弧長(chang)(chang)度會(hui)(hui)達(da)到(dao)最長(chang)(chang)且(qie)效率(lv)最高)。如果不諧(xie)振(初級和(he)次(ci)級頻率(lv)不相等),電(dian)(dian)弧長(chang)(chang)度將無法達(da)到(dao)公式(shi)計算(suan)(suan)的(de)(de)結果。
判斷是否諧(xie)振(zhen)的(de)(de)(de)方法:1.L1C1=L2C2;2.初級LC振(zhen)蕩頻率=次級LC振(zhen)蕩頻率。達到(dao)兩(liang)個情(qing)況中(zhong)的(de)(de)(de)任意一(yi)(yi)種,即為諧(xie)振(zhen)。事實上,這兩(liang)種情(qing)況的(de)(de)(de)實質是一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de),即,符(fu)合條(tiao)件(jian)1的(de)(de)(de)時候,一(yi)(yi)定會符(fu)合條(tiao)件(jian)2。
現代的(de)愛好者(zhe)們(men),根據特斯拉線圈由LC振蕩接(jie)收能(neng)量的(de)原理,設計(ji)出了(le)極具現代感的(de)SSTC。早期的(de)SSTC玩(wan)家大多數都是外國人。
固態特斯拉線(xian)圈(quan)(quan),是(shi)由(you)芯片振(zhen)(zhen)蕩代替SGTC的(de)(de)(de)LC振(zhen)(zhen)蕩并(bing)由(you)放(fang)(fang)大器放(fang)(fang)大功率后驅(qu)動(dong)次級線(xian)圈(quan)(quan)部分的(de)(de)(de)特斯拉線(xian)圈(quan)(quan)。它的(de)(de)(de)原理依(yi)舊(jiu)是(shi)LC振(zhen)(zhen)蕩,只是(shi)發射端作(zuo)了改動(dong)。
固態特斯拉線圈還(huan)可以(yi)通(tong)過音頻來(lai)控(kong)制,使(shi)電弧(hu)推動空氣發聲(sheng)。
固(gu)態特斯拉線圈是通過芯片的振(zhen)(zhen)蕩來產生高(gao)頻(pin)交(jiao)流電的。由于固(gu)態特斯拉線圈的工(gong)作比較好控制,固(gu)態特斯拉線圈有兩種:定(ding)頻(pin)和(he)追(zhui)頻(pin)。定(ding)頻(pin),即(ji)初級(ji)(ji)部分只能(neng)發射(she)(she)出一(yi)個固(gu)定(ding)的頻(pin)率(lv);而(er)追(zhui)頻(pin),就是初級(ji)(ji)部分會(hui)根據次(ci)級(ji)(ji)部分的LC振(zhen)(zhen)蕩頻(pin)率(lv)自動(dong)調整發射(she)(she)頻(pin)率(lv),從而(er)達到(dao)完美(mei)的諧振(zhen)(zhen)。所以,追(zhui)頻(pin)SSTC已經成為固(gu)態特斯拉線圈的主流。
這(zhe)是一(yi)張由(you)555定時(shi)器(qi)芯片控制的(de)定頻SSTC電路(lu)圖(tu),來源不詳(根據推測,有可(ke)能是貼吧的(de) Tesla粉絲(si) 的(de)作(zuo)品)。
其中,NE555是(shi)頻(pin)率(lv)源(yuan),即產生高頻(pin)信(xin)號的芯片。它通過8、7腳(jiao)上的電(dian)阻和6腳(jiao)上的電(dian)容來(lai)控(kong)制輸出頻(pin)率(lv),對于它的原理,在此(ci)不作過多解釋。
555定時器由3腳輸(shu)出(chu)(chu)高頻信號。在(zai)電(dian)(dian)路(lu)圖1中,輸(shu)出(chu)(chu)的(de)信號經(jing)過3個晶體管的(de)放大(da)(da),輸(shu)入到一個MOSFET(金(jin)屬氧(yang)化物場(chang)效(xiao)應晶體管)的(de)門極,經(jing)過放大(da)(da),在(zai)初級(ji)線圈輸(shu)出(chu)(chu)強(qiang)度較高的(de)高頻電(dian)(dian)磁波,被次級(ji)線圈接收(shou),由于(yu)LC振(zhen)蕩,在(zai)次級(ji)線圈中產生電(dian)(dian)流,從而產生電(dian)(dian)弧。
制(zhi)作定頻(pin)SSTC,需要使芯(xin)片輸出的(de)頻(pin)率和次級部分的(de)LC振蕩頻(pin)率一致,才能(neng)諧振。所以(yi),電(dian)路圖1中,7腳上的(de)電(dian)阻(zu)用一個定值電(dian)阻(zu)和一個電(dian)位器代替,可(ke)以(yi)比(bi)較方便地調節輸出頻(pin)率,從而(er)諧振。
特別(bie)說明,如果按照這張(zhang)(zhang)電路圖的參數(shu)制(zhi)作,輸出的頻(pin)率對于(yu)一(yi)般的SSTC來講有點低了,所以盡量(liang)不要按照這張(zhang)(zhang)圖的數(shu)據來制(zhi)作。
定頻(pin)電(dian)路(lu)有它本(ben)身的缺點(dian),于是追頻(pin)電(dian)路(lu)誕生了(le)。
Steve的(de)追頻SSTC
這是(shi)國外愛好(hao)者Steve Ward的(de)電路(lu),是(shi)追頻電路(lu)。
首先,對次級(ji)線(xian)圈發射一些(xie)能(neng)量,使它(ta)內(nei)部有高頻交流(liu)電(dian)(LC振(zhen)蕩),然后(hou)會發射出電(dian)磁(ci)波(bo)。電(dian)磁(ci)波(bo)被天線(xian)接收(shou)(圖2中(zhong)的Antenna),經(jing)過(guo)兩(liang)個邏輯門(men)成(cheng)為正電(dian)壓的信號(hao),然后(hou)輸入(ru)兩(liang)枚功(gong)率放大(da)芯片,再(zai)(zai)通過(guo)GDT(Gate Driver Transformer,門(men)驅動變壓器)輸入(ru)到一個半橋(功(gong)率放大(da)電(dian)路,后(hou)面會詳細地講)中(zhong),產生強度較高的電(dian)磁(ci)波(bo),被次級(ji)線(xian)圈接收(shou)。此時(shi)次級(ji)線(xian)圈內(nei)再(zai)(zai)次有了能(neng)量,會以(yi)電(dian)磁(ci)波(bo)的形式發射出來,輸入(ru)天線(xian),于(yu)是就(jiu)這樣循(xun)環下去了,這種反饋方式叫天線(xian)反饋。
除了(le)上述的反饋(kui)方式,磁環反饋(kui)是另(ling)一種反饋(kui)方式,在(zai)一個大小合適的磁環上面繞上30到(dao)50匝的導線,將導線的兩端(duan)接到(dao)圖2中(zhong)的反饋(kui)處,然后將次級的地線穿(chuan)過磁環繞一匝再接地就可以了(le)。
天線(xian)(xian)反饋的優點是(shi)制作簡(jian)單,原(yuan)理是(shi)利(li)用電(dian)(dian)磁波遇到金屬會(hui)產生感生電(dian)(dian)流的特(te)性(xing);缺點是(shi)驅動(dong)電(dian)(dian)路(lu)也要接(jie)地(di),有時(shi)候會(hui)出現起振困(kun)難的狀況。磁環反饋則正(zheng)好(hao)與天線(xian)(xian)反饋相反。
追(zhui)頻電(dian)路是由次(ci)級LC振蕩回路直(zhi)接(jie)采(cai)集(ji)頻率信息(xi),從而發(fa)射(she)電(dian)磁波,于是可(ke)以達到完美的諧振。
信不信由(you)你(ni),特斯(si)拉線圈(quan)不只能夠保護你(ni)的筆記本電腦、彈奏美妙(miao)的樂曲,還(huan)可以讓一群(qun)人一起歡呼,一同流口水唷!
這場(chang)在(zai)加州圣馬刁(diao) Maker Faire 2008 會場(chang)內的(de)(de)(de)表演,炫麗的(de)(de)(de)閃光(guang)不(bu)僅讓旁觀的(de)(de)(de)觀眾(zhong)(zhong)驚呼連(lian)連(lian),而在(zai)嘶(si)嘶(si)作響的(de)(de)(de)閃光(guang)聲中(zhong),隱約還(huan)能聽到嘖嘖的(de)(de)(de)口(kou)水聲。不(bu)過這可不(bu)是觀眾(zhong)(zhong)被閃電電到臉部(bu)抽筋所至(zhi)亂噴口(kou)水,而是由于在(zai)這兩座線圈中(zhong)掛有成打的(de)(de)(de)熱狗,當閃電刷過的(de)(de)(de)時候,陣陣的(de)(de)(de)香(xiang)味也就跟(gen)著飄了出來(lai)。