其原(yuan)理是(shi)使(shi)用變壓器使(shi)普通(tong)電(dian)壓升(sheng)壓,然(ran)后經由兩(liang)極線圈(quan),從放(fang)電(dian)終端放(fang)電(dian)的設備。特斯拉線圈(quan)由兩(liang)個(ge)(ge)回(hui)路(lu)(lu)通(tong)過(guo)(guo)線圈(quan)耦(ou)合。首先電(dian)源對電(dian)容C1充電(dian),當(dang)電(dian)容的電(dian)壓高到一(yi)定程度超過(guo)(guo)了打(da)火(huo)間隙(xi)的閾值(zhi),打(da)火(huo)間隙(xi)擊穿空氣打(da)火(huo),變壓器初級(ji)線圈(quan)的通(tong)路(lu)(lu)形成(cheng),能(neng)量在電(dian)容C1和(he)初級(ji)線圈(quan)L1之間振蕩(dang),并通(tong)過(guo)(guo)耦(ou)合傳(chuan)遞到次級(ji)線圈(quan)。次級(ji)線圈(quan)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)電(dian)感,放(fang)頂罩C2和(he)大地之間可以等效為一(yi)個(ge)(ge)電(dian)容,因此也(ye)會發生LC 振蕩(dang).當(dang)兩(liang)級(ji)振蕩(dang)頻(pin)率一(yi)樣發生諧振的時候(hou),初級(ji)回(hui)路(lu)(lu)的能(neng)量會涌(yong)到次級(ji),放(fang)電(dian)端的電(dian)壓峰(feng)值(zhi)會不斷增加,直到放(fang)電(dian)。
SGTC(Spark Gap Tesla Coil)=火花間隙(xi)特(te)斯拉線圈
尼(ni)古拉(la)(la)·特斯(si)拉(la)(la)先生本(ben)人當年發明的“特斯(si)拉(la)(la)線圈”就屬(shu)于SGTC。由于構(gou)造、原理(li)較為簡單,所以也是現階段初學者入門特斯(si)拉(la)(la)線圈。
SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=觸發二極管特(te)斯拉線圈
由觸發二極管--IGBT管組(zu)成(cheng)的(de)(de)電路組(zu)代替傳統火花間隙工作,達到消除打火噪音的(de)(de)目的(de)(de)。
SSTC(Solid State Tesla Coil)=固(gu)態(tai)特斯拉線圈(quan)
說通俗些是個單(dan)諧(xie)振(zhen)的電(dian)(dian)子開關特斯拉線圈(quan),初級(ji)不(bu)發生串(chuan)(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen),只給次(ci)級(ji)提供可以滿足次(ci)級(ji)LC發生串(chuan)(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen)的頻率,讓次(ci)級(ji)線圈(quan)發生串(chuan)(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen),初級(ji)電(dian)(dian)流為(wei)激(ji)勵源電(dian)(dian)壓(ya)除以交流阻(zu)抗。
優(you)點:具有低噪(zao)音(yin)、高效率、壽命長的特點,因而(er)得到了(le)很好(hao)的發展(zhan)。
缺點:初級(ji)(ji)線圈(quan)給(gei)次級(ji)(ji)線圈(quan)提供的勵磁功率有限(xian),電弧不長。
ISSTC(Interrupted SSTC)=帶(dai)滅弧固態特斯拉線圈(quan)
同輸出功率下,SSTC的電(dian)弧(hu)成簇狀,且明顯不如SGTC壯觀。這時,可以(yi)加(jia)上(shang)一(yi)個(ge)滅弧(hu)器來(lai)模仿SGTC的工作(zuo),電(dian)弧(hu)可以(yi)長一(yi)些,還可以(yi)利用音頻信(xin)號(hao)滅弧(hu)信(xin)號(hao)來(lai)演奏音樂。
DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=雙諧(xie)振特斯拉線圈(quan)
DRSSTC本質屬于一(yi)個(ge)串聯諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)逆變器,相對于SSTC來說,由于初(chu)級(ji)(ji)線圈(quan)(quan)發生了(le)串聯諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen),初(chu)級(ji)(ji)線圈(quan)(quan)電(dian)感兩端的(de)(de)電(dian)壓(ya)為激勵源電(dian)壓(ya)的(de)(de)Q倍,諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)阻(zu)抗Z(R)因(yin)子很(hen)低,因(yin)此(ci)初(chu)級(ji)(ji)的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)電(dian)流很(hen)大(da)(da)(諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)電(dian)壓(ya)除(chu)以(yi)諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)阻(zu)抗等于諧(xie)(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)電(dian)流),此(ci)時(shi)給次級(ji)(ji)提供的(de)(de)勵磁(ci)功率也會很(hen)大(da)(da),和(he)SSTC可不是(shi)一(yi)個(ge)數(shu)量級(ji)(ji)的(de)(de)。相比(bi)SSTC來說,SSTC的(de)(de)初(chu)級(ji)(ji)線圈(quan)(quan)給次級(ji)(ji)線圈(quan)(quan)無法提供足夠大(da)(da)的(de)(de)勵磁(ci)功率,所以(yi)導致SSTC產生的(de)(de)閃電(dian)壯觀(guan)程度不及同功率等級(ji)(ji)的(de)(de)火花隙(xi)特斯拉線圈(quan)(quan)。
DRSSTC的初(chu)級線圈不僅滿足(zu)了次(ci)級線圈的電(dian)感(gan)和分布電(dian)容發(fa)生串(chuan)聯諧振(zhen)的條件,也能夠給次(ci)級線圈提供足(zu)夠大(da)的勵磁功率,所以(yi)DRSSTC的電(dian)弧長(chang)度會(hui)很長(chang)。
優(you)點(dian):相比SGTC來說,沒有火花間(jian)隙的聲光污染(ran),可控性(xing)強,可以放音(yin)樂(le),效(xiao)率高,壽命長。
QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=準連續波雙諧(xie)振固態特斯拉(la)線圈
CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=連續(xu)波雙(shuang)諧振固態特斯拉
實(shi)驗證明,連續模式(CW)的特(te)斯拉線(xian)圈由于(yu)功率要是(shi)在沒有時間限制情況(kuang)發揮出(chu)來(lai)弧(hu)并不長(chang),且呈簇狀。
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管特斯拉(la)線(xian)圈
當電(dian)子管(guan)逐漸退出我們(men)的(de)視野時,一群電(dian)子管(guan)發燒友用它們(men)做出了VTTC。電(dian)子管(guan)本身(shen)有高頻性能(neng)好(hao)等等優點,所以(yi)做出的(de)VTTC效果十分獨特。但(dan)是,不可否認,電(dian)子管(guan)本身(shen)有造價高、壽命低、效率(lv)低、發熱嚴重以(yi)及極易(yi)損壞(huai)等缺(que)點,VTTC未能(neng)大范圍流(liu)行。
基本原理,類似于晶體管的自激。
SSVC(Solid State Valve Coil)=固(gu)態-真空管(guan)特斯拉線圈(quan)
OLTC(Off Line Tesla coil)=離線(xian)式特斯拉線(xian)圈
當我們把SGTC的打(da)火(huo)器去掉,換(huan)成一個MOSFET或(huo)者IGBT來代替,并(bing)在(zai)用一個二極(ji)管反向并(bing)聯在(zai)D極(ji)和S極(ji)(如(ru)果是IGBT,就是C極(ji)和E極(ji))上,并(bing)用一個固(gu)態的電路來控制這個開關管,再(zai)加以(yi)低(di)壓(ya)驅動,就成了OLTC。
它的本質原理依然(ran)是LC振蕩,且和SGTC幾(ji)乎(hu)相(xiang)同,不同的地(di)方,就是把打(da)火器換(huan)成了(le)固態開(kai)關,并使用了(le)低壓驅動。其它地(di)方沒有太多區別。
由于(yu)是(shi)低壓驅動,無法形(xing)成太大的(de)電流,所以OLTC的(de)電弧是(shi)不如SGTC壯觀的(de)。
特(te)斯拉線圈(quan)是由一個感應(ying)圈(quan)、變壓器(qi)、打火(huo)器(qi)、兩個大(da)電容器(qi)和一個初(chu)級線圈(quan)僅幾圈(quan)的互感器(qi)組成。
2007年,曾經有一篇介紹特斯拉線(xian)圈(quan)的文(wen)章:《近距離接觸“死亡之手” 家中制造的人工閃電》。其(qi)中大(da)概介紹了特斯拉線(xian)圈(quan)的大(da)概組成(cheng)部(bu)分和原理。
特(te)(te)(te)斯拉線(xian)(xian)圈(quan)(Tesla Coil)是一種使(shi)用共振(zhen)原理運作的(de)變壓器(qi)(共振(zhen)變壓器(qi)),由(you)美(mei)籍塞(sai)爾維亞裔科學家尼古拉·特(te)(te)(te)斯拉在1891年(nian)發明(ming),主(zhu)要(yao)用來生產超高(gao)電(dian)(dian)(dian)壓但低電(dian)(dian)(dian)流、高(gao)頻(pin)率的(de)交流電(dian)(dian)(dian)力。特(te)(te)(te)斯拉線(xian)(xian)圈(quan)由(you)兩組(zu)(有時(shi)用三(san)組(zu))耦合的(de)共振(zhen)電(dian)(dian)(dian)路組(zu)成(cheng)。特(te)(te)(te)斯拉線(xian)(xian)圈(quan)難以界定,尼古拉·特(te)(te)(te)斯拉試行了大(da)量的(de)各種線(xian)(xian)圈(quan)的(de)配置。特(te)(te)(te)斯拉利用這些線(xian)(xian)圈(quan)進行創新(xin)實驗,如電(dian)(dian)(dian)氣(qi)照明(ming),熒光(guang)光(guang)譜,X射線(xian)(xian),高(gao)頻(pin)率的(de)交流電(dian)(dian)(dian)流現(xian)象,電(dian)(dian)(dian)療和無線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)能傳輸(shu),發射、接收無線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)信號。
尼古拉·特(te)斯拉是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)位偉(wei)大(da)的(de)(de)(de)科學家(jia)。但值得(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)(de)是(shi)(shi),這(zhe)位絕(jue)世(shi)天才(cai)的(de)(de)(de)偉(wei)大(da)發(fa)(fa)明家(jia)幾乎被人們遺(yi)忘。尼古拉·特(te)斯拉其中之一(yi)(yi)(yi)(yi)發(fa)(fa)明就是(shi)(shi)特(te)斯拉線(xian)圈 ,原(yuan)理為(wei)(wei)把(ba)一(yi)(yi)(yi)(yi)個線(xian)圈連接在(zai)電源上,作為(wei)(wei)發(fa)(fa)射(she)(she)器(qi)傳輸能(neng)量(liang);另一(yi)(yi)(yi)(yi)個線(xian)圈連著(zhu)燈泡,作為(wei)(wei)能(neng)量(liang)接收(shou)器(qi)。通(tong)電后(hou),發(fa)(fa)射(she)(she)器(qi)能(neng)夠以(yi)10兆(zhao)赫茲的(de)(de)(de)頻率振動,另一(yi)(yi)(yi)(yi)個線(xian)圈連著(zhu)的(de)(de)(de)燈泡將被點亮(liang)。后(hou)來(lai),特(te)斯拉試圖利(li)(li)用地(di)球本身和大(da)氣電離層為(wei)(wei)諧振電容來(lai)實現無線(xian)輸電,為(wei)(wei)此在(zai)紐約長(chang)島建造了一(yi)(yi)(yi)(yi)個29米高的(de)(de)(de)發(fa)(fa)射(she)(she)塔(ta)(沃登(deng)克里(li)弗(fu)塔(ta)),但值得(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)(de)是(shi)(shi):由于摩根覺得(de)(de)此行為(wei)(wei)與自己利(li)(li)益毫(hao)無關系決定撤資(zi),實驗工地(di)的(de)(de)(de)設(she)備也被法(fa)院沒收(shou)充當抵押,沃登(deng)克里(li)弗(fu)塔(ta)被拆除。
特斯拉(la)后來(lai)發明(ming)了所謂(wei)的“放大(da)發射機”,稱之為大(da)功率(lv)高頻傳輸(shu)線(xian)共振變(bian)壓器,用于無線(xian)輸(shu)電試驗。特斯拉(la)的無線(xian)輸(shu)電技術。
特斯拉線圈不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)被(bei)用(yong)在游戲或藝術方面,更可貴的是(shi)(shi)它擁有(you)重大意(yi)義的用(yong)途,比如(ru)利用(yong)特斯拉線圈可以實(shi)現電(dian)(dian)(dian)能(neng)的無線傳輸,且該方式傳輸效率高(gao)、對(dui)生態破壞性小,但(dan)是(shi)(shi)實(shi)際應(ying)用(yong)中(zhong)(zhong)還存(cun)在諸多困(kun)難和障礙,還無法(fa)將其應(ying)用(yong)到實(shi)際電(dian)(dian)(dian)力輸送中(zhong)(zhong)。閃(shan)電(dian)(dian)(dian)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種大氣放電(dian)(dian)(dian)現象,閃(shan)電(dian)(dian)(dian)發生時釋放巨大的能(neng)量(liang)(liang),其電(dian)(dian)(dian)壓高(gao)達(da)數(shu)百萬伏,平(ping)均電(dian)(dian)(dian)流約2×105A。據估計(ji),地球每(mei)秒鐘被(bei)閃(shan)電(dian)(dian)(dian)擊中(zhong)(zhong)的次數(shu)達(da)到45次.一(yi)(yi)次閃(shan)電(dian)(dian)(dian)所產生的能(neng)量(liang)(liang)足以讓一(yi)(yi)輛普通轎車行駛(shi)大約290~1450km,相當于30~144L汽油(you)產生的能(neng)量(liang)(liang)。而對(dui)閃(shan)電(dian)(dian)(dian)的利用(yong)卻是(shi)(shi)相當困(kun)難的,這是(shi)(shi)因為閃(shan)電(dian)(dian)(dian)發生時間短至幾(ji)十毫秒,很(hen)難被(bei)捕捉到。而特斯拉線圈則是(shi)(shi)捕捉閃(shan)電(dian)(dian)(dian)的可能(neng)性工具之一(yi)(yi)。
SGTC,它(ta)是由(you)一個感(gan)應圈(quan)(quan)(quan)、變(bian)壓(ya)(ya)器、打(da)(da)火器、兩個電(dian)(dian)(dian)容(rong)器和(he)一個初級線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)僅幾(ji)圈(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)互感(gan)器組成(cheng)(cheng)。原(yuan)理(li)是使(shi)用(yong)變(bian)壓(ya)(ya)器使(shi)普通電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)升壓(ya)(ya),然后經由(you)兩極線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan),從放(fang)電(dian)(dian)(dian)終(zhong)端放(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)。通俗一點(dian)說,它(ta)是一個人(ren)工閃電(dian)(dian)(dian)制造器。放(fang)電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi),未打(da)(da)火時(shi)(shi)(shi)能量由(you)變(bian)壓(ya)(ya)器傳遞到(dao)電(dian)(dian)(dian)容(rong)陣(zhen);當電(dian)(dian)(dian)容(rong)陣(zhen)充(chong)電(dian)(dian)(dian)完畢,兩極電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)達(da)到(dao)擊穿打(da)(da)火器中的(de)(de)(de)縫隙的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)時(shi)(shi)(shi),打(da)(da)火器打(da)(da)火。此時(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)容(rong)陣(zhen)與(yu)主線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)形成(cheng)(cheng)回(hui)路,完成(cheng)(cheng)LC振蕩,進而(er)將(jiang)(jiang)能量傳遞到(dao)次(ci)級線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)。這種裝置(zhi)可以產生(sheng)頻率(lv)很(hen)高的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)流,有極高危險。特(te)斯拉線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)路和(he)原(yuan)理(li)都非常簡單,但要(yao)將(jiang)(jiang)它(ta)調整(zheng)到(dao)與(yu)環境完美的(de)(de)(de)共振很(hen)不容(rong)易(yi),特(te)斯拉就是特(te)別擅(shan)長這項技藝的(de)(de)(de)人(ren)。
工作過程:
首先,交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)經過升(sheng)壓(ya)變壓(ya)器升(sheng)至2000V以上(可以擊穿(chuan)空氣),然后經過由(you)(you)(you)四個(ge)(ge)(或四組(zu)(zu))高(gao)壓(ya)二(er)極(ji)管組(zu)(zu)成(cheng)的(de)(de)全波(bo)整(zheng)流(liu)(liu)橋(qiao),給(gei)主電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(C1)充電(dian)(dian)(dian)(dian)。打(da)(da)火器是由(you)(you)(you)兩(liang)個(ge)(ge)光(guang)滑表面構成(cheng)的(de)(de),它們(men)之(zhi)間(jian)(jian)有(you)幾毫米的(de)(de)間(jian)(jian)距,具體的(de)(de)間(jian)(jian)距要(yao)由(you)(you)(you)高(gao)壓(ya)輸出端(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)決定。當主電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)兩(liang)個(ge)(ge)極(ji)板(ban)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢差達到(dao)一(yi)(yi)(yi)定程度時(shi),會(hui)擊穿(chuan)打(da)(da)火器處的(de)(de)空氣,和(he)(he)(he)初級(ji)線(xian)圈(quan)(L1,一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan))構成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)LC振(zhen)蕩(dang)回(hui)路(lu)(lu)。這時(shi),由(you)(you)(you)于(yu)LC振(zhen)蕩(dang),會(hui)產生一(yi)(yi)(yi)定頻(pin)率(lv)的(de)(de)高(gao)頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo),通(tong)常在100kHz到(dao)1.5MHz之(zhi)間(jian)(jian)。放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)頂端(duan)(C2)是一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)有(you)一(yi)(yi)(yi)定表面積且導電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)光(guang)滑物(wu)體,它和(he)(he)(he)地(di)面形(xing)成(cheng)了一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)“對地(di)等(deng)(deng)效電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)”,對地(di)等(deng)(deng)效電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)和(he)(he)(he)次級(ji)線(xian)圈(quan)(L2,一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan))也會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)LC振(zhen)蕩(dang)回(hui)路(lu)(lu)。當初級(ji)回(hui)路(lu)(lu)和(he)(he)(he)次級(ji)回(hui)路(lu)(lu)的(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)相等(deng)(deng)時(shi),在打(da)(da)火器打(da)(da)通(tong)的(de)(de)時(shi)候,初級(ji)線(xian)圈(quan)發出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo)的(de)(de)大(da)部分會(hui)被次級(ji)的(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)回(hui)路(lu)(lu)吸收。從理論上講,放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)頂端(duan)和(he)(he)(he)地(di)面的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢差是無限大(da)的(de)(de),因此在次級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)(de)回(hui)路(lu)(lu)里面會(hui)產生高(gao)壓(ya)小(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)高(gao)頻(pin)交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(頻(pin)率(lv)和(he)(he)(he)LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)一(yi)(yi)(yi)致),此時(shi)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)頂端(duan)會(hui)和(he)(he)(he)附(fu)近接地(di)的(de)(de)物(wu)體放(fang)(fang)出一(yi)(yi)(yi)道電(dian)(dian)(dian)(dian)弧。
盡管從理論上講,放(fang)電(dian)頂端和地面的(de)(de)電(dian)勢差(cha)為無(wu)限大(da),但是在實際上電(dian)弧的(de)(de)長(chang)(chang)(chang)度(du)不(bu)會無(wu)限大(da),它受到供電(dian)電(dian)源(升壓變壓器)的(de)(de)功率限制,計算方式為:電(dian)弧長(chang)(chang)(chang)度(du)(單(dan)位:厘米)=4.318×根號下P(單(dan)位:W),前提(ti)是初級LC振(zhen)(zhen)(zhen)蕩回路和次級LC振(zhen)(zhen)(zhen)蕩回路的(de)(de)LC振(zhen)(zhen)(zhen)蕩頻(pin)率完全(quan)一致(即所謂的(de)(de)“諧振(zhen)(zhen)(zhen)”狀態,此(ci)時電(dian)弧長(chang)(chang)(chang)度(du)會達到最長(chang)(chang)(chang)且效率最高)。如(ru)果(guo)(guo)不(bu)諧振(zhen)(zhen)(zhen)(初級和次級頻(pin)率不(bu)相等),電(dian)弧長(chang)(chang)(chang)度(du)將無(wu)法達到公式計算的(de)(de)結果(guo)(guo)。
判斷(duan)是否諧振(zhen)的(de)方法:1.L1C1=L2C2;2.初級LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)(pin)率(lv)=次級LC振(zhen)蕩(dang)頻(pin)(pin)率(lv)。達到兩個情況中的(de)任意(yi)一種,即(ji)(ji)為諧振(zhen)。事實(shi)上(shang),這兩種情況的(de)實(shi)質是一樣的(de),即(ji)(ji),符合條件(jian)1的(de)時候,一定會符合條件(jian)2。
現代的(de)愛好者們,根據特斯拉線(xian)圈由(you)LC振蕩接收能量的(de)原理,設(she)計(ji)出了極具現代感的(de)SSTC。早期的(de)SSTC玩家大多數(shu)都是外國人。
固態特(te)斯(si)拉(la)線(xian)圈,是(shi)由芯片振蕩代(dai)替SGTC的LC振蕩并由放大(da)器放大(da)功(gong)率后驅動次級線(xian)圈部分的特(te)斯(si)拉(la)線(xian)圈。它(ta)的原理依舊是(shi)LC振蕩,只是(shi)發(fa)射(she)端作了(le)改動。
固態特斯拉(la)線(xian)圈還可以通過音頻(pin)來控制,使電弧(hu)推動(dong)空氣(qi)發聲。
固(gu)態特斯拉線(xian)圈是通過芯片的(de)振蕩(dang)(dang)來(lai)產(chan)生高頻(pin)(pin)(pin)(pin)交流電的(de)。由于(yu)固(gu)態特斯拉線(xian)圈的(de)工作(zuo)比(bi)較好控制,固(gu)態特斯拉線(xian)圈有(you)兩(liang)種:定(ding)頻(pin)(pin)(pin)(pin)和追(zhui)(zhui)頻(pin)(pin)(pin)(pin)。定(ding)頻(pin)(pin)(pin)(pin),即(ji)初級部(bu)分(fen)只能(neng)發射(she)出一(yi)個固(gu)定(ding)的(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv);而(er)追(zhui)(zhui)頻(pin)(pin)(pin)(pin),就是初級部(bu)分(fen)會根據次級部(bu)分(fen)的(de)LC振蕩(dang)(dang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)自動調整發射(she)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv),從(cong)而(er)達到完(wan)美的(de)諧振。所以,追(zhui)(zhui)頻(pin)(pin)(pin)(pin)SSTC已經成為固(gu)態特斯拉線(xian)圈的(de)主流。
這是(shi)一張由555定時器(qi)芯(xin)片控制(zhi)的(de)定頻SSTC電路圖,來源不詳(xiang)(根據推測,有可能(neng)是(shi)貼吧的(de) Tesla粉(fen)絲 的(de)作品(pin))。
其中,NE555是頻(pin)率源(yuan),即(ji)產生高頻(pin)信號的(de)芯片。它通過8、7腳上的(de)電阻(zu)和6腳上的(de)電容(rong)來(lai)控制輸出(chu)頻(pin)率,對于它的(de)原(yuan)理(li),在(zai)此不作(zuo)過多解(jie)釋。
555定(ding)時(shi)器由3腳(jiao)輸出(chu)高頻信(xin)號。在(zai)電路圖1中,輸出(chu)的信(xin)號經過3個(ge)晶體(ti)(ti)管(guan)的放(fang)大,輸入到一個(ge)MOSFET(金屬氧化物(wu)場效應晶體(ti)(ti)管(guan))的門極(ji),經過放(fang)大,在(zai)初(chu)級(ji)線(xian)圈輸出(chu)強度(du)較高的高頻電磁波,被次級(ji)線(xian)圈接收,由于LC振蕩,在(zai)次級(ji)線(xian)圈中產生電流,從而產生電弧。
制作定頻(pin)(pin)SSTC,需要使芯片輸出的頻(pin)(pin)率(lv)和次級部分的LC振蕩頻(pin)(pin)率(lv)一(yi)致,才能(neng)諧振。所以,電路(lu)圖1中(zhong),7腳(jiao)上的電阻用一(yi)個定值電阻和一(yi)個電位器代(dai)替,可以比(bi)較方(fang)便地調(diao)節(jie)輸出頻(pin)(pin)率(lv),從而諧振。
特(te)別說明,如果按照這張電(dian)路(lu)圖的(de)參(can)數制(zhi)作,輸出的(de)頻(pin)率對于(yu)一般的(de)SSTC來講有點低(di)了(le),所以盡(jin)量不(bu)要(yao)按照這張圖的(de)數據來制(zhi)作。
定頻電路有(you)它本身的(de)缺點,于是追頻電路誕生了。
Steve的追(zhui)頻SSTC
這是國外(wai)愛好(hao)者Steve Ward的電路,是追頻電路。
首先,對次(ci)級線圈(quan)發(fa)射一(yi)些能(neng)量,使它(ta)內部(bu)有(you)高頻交流電(dian)(LC振蕩(dang)),然后(hou)會(hui)發(fa)射出(chu)(chu)電(dian)磁波(bo)(bo)。電(dian)磁波(bo)(bo)被天(tian)線接收(shou)(圖(tu)2中的(de)Antenna),經(jing)過兩(liang)個邏輯門(men)成為正電(dian)壓(ya)的(de)信(xin)號(hao),然后(hou)輸(shu)入(ru)(ru)兩(liang)枚(mei)功率放大(da)芯片,再通過GDT(Gate Driver Transformer,門(men)驅動變壓(ya)器)輸(shu)入(ru)(ru)到一(yi)個半橋(功率放大(da)電(dian)路(lu),后(hou)面會(hui)詳細地講)中,產(chan)生強度(du)較高的(de)電(dian)磁波(bo)(bo),被次(ci)級線圈(quan)接收(shou)。此(ci)時次(ci)級線圈(quan)內再次(ci)有(you)了能(neng)量,會(hui)以電(dian)磁波(bo)(bo)的(de)形式發(fa)射出(chu)(chu)來,輸(shu)入(ru)(ru)天(tian)線,于是(shi)就(jiu)這樣循環下去了,這種反饋方式叫天(tian)線反饋。
除了(le)上(shang)述的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)饋方式(shi)(shi),磁(ci)環反(fan)(fan)饋是另(ling)一(yi)種(zhong)反(fan)(fan)饋方式(shi)(shi),在一(yi)個(ge)大小(xiao)合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)環上(shang)面繞(rao)(rao)上(shang)30到(dao)50匝(za)的(de)(de)(de)(de)(de)導線(xian),將(jiang)導線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端接到(dao)圖2中的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)饋處,然后將(jiang)次級的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)線(xian)穿過(guo)磁(ci)環繞(rao)(rao)一(yi)匝(za)再接地(di)就可(ke)以了(le)。
天線反(fan)(fan)饋的優點是制(zhi)作簡單,原理是利用電磁(ci)波遇到(dao)金(jin)屬會(hui)產生感生電流的特(te)性(xing);缺點是驅動電路也要(yao)接(jie)地,有時(shi)候(hou)會(hui)出現起(qi)振(zhen)困難的狀(zhuang)況。磁(ci)環反(fan)(fan)饋則正(zheng)好與天線反(fan)(fan)饋相反(fan)(fan)。
追頻電路是(shi)由(you)次級LC振蕩(dang)回(hui)路直接采集頻率信息,從(cong)而(er)發射電磁波,于(yu)是(shi)可以達(da)到完(wan)美(mei)的諧振。
信不(bu)(bu)信由你(ni),特斯拉線圈(quan)不(bu)(bu)只能夠保(bao)護你(ni)的(de)筆(bi)記本電(dian)腦、彈奏美妙的(de)樂曲,還(huan)可(ke)以讓一(yi)(yi)群人一(yi)(yi)起歡呼,一(yi)(yi)同流口(kou)水唷!
這場(chang)在(zai)加(jia)州圣馬刁(diao) Maker Faire 2008 會場(chang)內的表演,炫麗的閃(shan)光(guang)不(bu)(bu)僅讓旁觀的觀眾驚呼連連,而在(zai)嘶(si)嘶(si)作(zuo)響的閃(shan)光(guang)聲中,隱約還能聽到嘖嘖的口水(shui)聲。不(bu)(bu)過這可不(bu)(bu)是觀眾被閃(shan)電電到臉部抽筋所(suo)至亂噴口水(shui),而是由(you)于在(zai)這兩座線圈中掛有成打(da)的熱狗,當閃(shan)電刷過的時候,陣陣的香味也(ye)就(jiu)跟著飄了(le)出來。