其原理是使(shi)用變壓(ya)(ya)器(qi)使(shi)普通(tong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)升(sheng)壓(ya)(ya),然后經(jing)由(you)兩極線圈(quan)(quan)(quan)(quan),從放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)終端(duan)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)設備。特(te)斯拉線圈(quan)(quan)(quan)(quan)由(you)兩個(ge)(ge)回路(lu)通(tong)過線圈(quan)(quan)(quan)(quan)耦合(he)。首先(xian)電(dian)(dian)(dian)源對電(dian)(dian)(dian)容(rong)C1充電(dian)(dian)(dian),當(dang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)高到一定程度超(chao)過了打火(huo)(huo)間(jian)(jian)隙(xi)的(de)(de)閾值,打火(huo)(huo)間(jian)(jian)隙(xi)擊穿(chuan)空氣打火(huo)(huo),變壓(ya)(ya)器(qi)初(chu)級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)通(tong)路(lu)形成,能(neng)量(liang)(liang)在電(dian)(dian)(dian)容(rong)C1和初(chu)級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)L1之間(jian)(jian)振蕩(dang)(dang),并(bing)通(tong)過耦合(he)傳遞(di)到次(ci)級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)。次(ci)級(ji)(ji)(ji)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)也是一個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)感,放(fang)(fang)頂(ding)罩C2和大地之間(jian)(jian)可以等(deng)效為一個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong),因此也會(hui)發生(sheng)LC 振蕩(dang)(dang).當(dang)兩級(ji)(ji)(ji)振蕩(dang)(dang)頻率一樣發生(sheng)諧(xie)振的(de)(de)時(shi)候,初(chu)級(ji)(ji)(ji)回路(lu)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)會(hui)涌到次(ci)級(ji)(ji)(ji),放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)端(duan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)峰值會(hui)不斷增加,直到放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)。
SGTC(Spark Gap Tesla Coil)=火花間隙(xi)特斯(si)拉線圈
尼古拉(la)(la)·特斯(si)拉(la)(la)先生本人當年發(fa)明的“特斯(si)拉(la)(la)線(xian)圈”就屬(shu)于SGTC。由于構造、原理(li)較為簡單,所以也是(shi)現(xian)階段初學者(zhe)入門特斯(si)拉(la)(la)線(xian)圈。
SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=觸(chu)發二極管(guan)特(te)斯拉線圈
由(you)觸發二(er)極(ji)管--IGBT管組成的電路組代(dai)替傳(chuan)統(tong)火(huo)花(hua)間(jian)隙工作,達到消除打火(huo)噪音的目(mu)的。
SSTC(Solid State Tesla Coil)=固態特(te)斯(si)拉線圈
說通俗些是個單諧振(zhen)的(de)(de)電子開關特斯拉線(xian)圈,初(chu)級不(bu)發生串聯(lian)諧振(zhen),只給次(ci)級提供(gong)可(ke)以滿(man)足(zu)次(ci)級LC發生串聯(lian)諧振(zhen)的(de)(de)頻率(lv),讓次(ci)級線(xian)圈發生串聯(lian)諧振(zhen),初(chu)級電流(liu)(liu)為激勵源電壓除以交流(liu)(liu)阻(zu)抗。
優點:具有低(di)噪(zao)音(yin)、高(gao)效率、壽命長的(de)特點,因而(er)得到了(le)很好的(de)發展。
缺(que)點:初級線圈(quan)(quan)給次級線圈(quan)(quan)提供的勵(li)磁功率有限,電弧不長(chang)。
ISSTC(Interrupted SSTC)=帶滅弧固態特(te)斯拉線圈
同輸出功率下,SSTC的(de)電弧(hu)成簇狀,且明(ming)顯不如SGTC壯觀。這(zhe)時,可以加上(shang)一個滅(mie)弧(hu)器來(lai)模仿SGTC的(de)工作,電弧(hu)可以長一些,還可以利用音頻信號滅(mie)弧(hu)信號來(lai)演奏音樂。
DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=雙諧振特斯拉線圈
DRSSTC本質屬于(yu)一個串聯諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)逆變器,相對(dui)于(yu)SSTC來(lai)說,由(you)于(yu)初(chu)級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)發生了串聯諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen),初(chu)級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)電(dian)感兩端的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)為激勵(li)源電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)Q倍(bei),諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)阻抗Z(R)因子(zi)很(hen)低,因此初(chu)級(ji)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)流很(hen)大(諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)壓(ya)除以諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)阻抗等于(yu)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)流),此時(shi)給次級(ji)提供的(de)(de)(de)勵(li)磁功率(lv)也會很(hen)大,和(he)SSTC可不是一個數量級(ji)的(de)(de)(de)。相比SSTC來(lai)說,SSTC的(de)(de)(de)初(chu)級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)給次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)無法提供足夠大的(de)(de)(de)勵(li)磁功率(lv),所以導致SSTC產生的(de)(de)(de)閃(shan)電(dian)壯觀程度不及同功率(lv)等級(ji)的(de)(de)(de)火(huo)花隙特(te)斯拉(la)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)。
DRSSTC的初級(ji)(ji)線(xian)圈(quan)不僅滿足了次(ci)級(ji)(ji)線(xian)圈(quan)的電(dian)(dian)感(gan)和分(fen)布(bu)電(dian)(dian)容發(fa)生串(chuan)聯諧振(zhen)的條件,也能夠(gou)(gou)給次(ci)級(ji)(ji)線(xian)圈(quan)提供足夠(gou)(gou)大的勵(li)磁功率(lv),所以(yi)DRSSTC的電(dian)(dian)弧(hu)長(chang)度會很長(chang)。
優(you)點:相比SGTC來(lai)說(shuo),沒(mei)有火花間隙的聲光污(wu)染,可(ke)(ke)控性(xing)強,可(ke)(ke)以(yi)放音(yin)樂,效率高,壽(shou)命長。
QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=準連續波(bo)雙諧(xie)振(zhen)固態(tai)特斯拉線圈
CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=連續波雙諧振固態特(te)斯(si)拉
實驗證明,連續模式(CW)的特斯拉線(xian)圈由于功(gong)率要(yao)是在沒有時間限制情況發(fa)揮(hui)出來弧并不長,且(qie)呈簇狀。
VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=真空管特斯拉線(xian)圈(quan)
當電(dian)(dian)子(zi)管(guan)(guan)逐漸(jian)退出(chu)我們(men)的視(shi)野時,一群(qun)電(dian)(dian)子(zi)管(guan)(guan)發(fa)燒友用(yong)它們(men)做出(chu)了(le)VTTC。電(dian)(dian)子(zi)管(guan)(guan)本身有高頻(pin)性能好等等優點(dian),所以做出(chu)的VTTC效果十分獨(du)特。但(dan)是,不可否認,電(dian)(dian)子(zi)管(guan)(guan)本身有造價(jia)高、壽命低、效率低、發(fa)熱嚴重(zhong)以及極易(yi)損壞等缺點(dian),VTTC未能大(da)范圍流(liu)行。
基本原理(li),類(lei)似于晶體管的自激。
SSVC(Solid State Valve Coil)=固態-真(zhen)空管特斯(si)拉線圈
OLTC(Off Line Tesla coil)=離線(xian)式(shi)特斯拉線(xian)圈(quan)
當我們(men)把SGTC的打火器去掉,換成一個(ge)MOSFET或者(zhe)IGBT來代替,并(bing)在(zai)用(yong)一個(ge)二(er)極(ji)管(guan)反(fan)向(xiang)并(bing)聯在(zai)D極(ji)和(he)S極(ji)(如果(guo)是(shi)IGBT,就是(shi)C極(ji)和(he)E極(ji))上,并(bing)用(yong)一個(ge)固態的電路來控制這(zhe)個(ge)開關管(guan),再加以低壓驅動,就成了OLTC。
它(ta)的(de)本質原理依(yi)然是(shi)LC振蕩,且和SGTC幾(ji)乎相(xiang)同(tong),不同(tong)的(de)地方(fang),就是(shi)把打火(huo)器換成(cheng)了固態開關,并(bing)使(shi)用了低壓驅(qu)動。其它(ta)地方(fang)沒有(you)太多區別。
由于是低壓驅動(dong),無法形(xing)成(cheng)太大的(de)(de)電流,所以(yi)OLTC的(de)(de)電弧(hu)是不(bu)如(ru)SGTC壯觀的(de)(de)。
特斯拉(la)線(xian)圈是由一(yi)個感應圈、變壓器(qi)、打(da)火(huo)器(qi)、兩個大電(dian)容器(qi)和一(yi)個初級線(xian)圈僅幾(ji)圈的互感器(qi)組成。
2007年(nian),曾經有一篇介紹特斯拉(la)(la)線圈的文章:《近(jin)距離接觸“死亡之手” 家中制(zhi)造的人工(gong)閃電》。其中大(da)概介紹了特斯拉(la)(la)線圈的大(da)概組成部分和原理。
特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)(Tesla Coil)是一(yi)種使用共(gong)振原理運作(zuo)的(de)變壓器(qi)(qi)(共(gong)振變壓器(qi)(qi)),由美籍(ji)塞爾維亞裔科學家尼(ni)古(gu)拉(la)(la)(la)·特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)在1891年發明(ming)(ming),主要用來生(sheng)產超(chao)高電(dian)壓但低電(dian)流(liu)(liu)(liu)、高頻率的(de)交流(liu)(liu)(liu)電(dian)力。特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)由兩組(有(you)時用三組)耦合的(de)共(gong)振電(dian)路組成。特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)線(xian)圈(quan)難以界定(ding),尼(ni)古(gu)拉(la)(la)(la)·特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)試行了大量的(de)各種線(xian)圈(quan)的(de)配置。特(te)斯(si)(si)拉(la)(la)(la)利用這些線(xian)圈(quan)進行創新實(shi)驗,如電(dian)氣照明(ming)(ming),熒光(guang)光(guang)譜,X射線(xian),高頻率的(de)交流(liu)(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)現(xian)象(xiang),電(dian)療和無線(xian)電(dian)能傳(chuan)輸,發射、接收無線(xian)電(dian)電(dian)信號。
尼古拉(la)·特斯(si)拉(la)是(shi)一位偉大(da)(da)的科學(xue)家。但值得(de)一提(ti)的是(shi),這(zhe)位絕(jue)世(shi)天才(cai)的偉大(da)(da)發(fa)(fa)(fa)明家幾乎被(bei)人們遺忘。尼古拉(la)·特斯(si)拉(la)其中(zhong)之一發(fa)(fa)(fa)明就是(shi)特斯(si)拉(la)線(xian)(xian)圈(quan) ,原理為(wei)(wei)(wei)把一個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)接在(zai)電(dian)源上,作為(wei)(wei)(wei)發(fa)(fa)(fa)射(she)器傳輸(shu)能(neng)量(liang);另一個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)著燈泡(pao),作為(wei)(wei)(wei)能(neng)量(liang)接收(shou)器。通電(dian)后(hou)(hou),發(fa)(fa)(fa)射(she)器能(neng)夠以10兆赫茲的頻(pin)率振動,另一個線(xian)(xian)圈(quan)連(lian)著的燈泡(pao)將被(bei)點(dian)亮(liang)。后(hou)(hou)來(lai)(lai),特斯(si)拉(la)試(shi)圖(tu)利用(yong)地球本身(shen)和大(da)(da)氣(qi)電(dian)離(li)層為(wei)(wei)(wei)諧振電(dian)容來(lai)(lai)實(shi)現無線(xian)(xian)輸(shu)電(dian),為(wei)(wei)(wei)此在(zai)紐約長島建(jian)造了一個29米高的發(fa)(fa)(fa)射(she)塔(沃登克里(li)弗塔),但值得(de)一提(ti)的是(shi):由于摩根覺得(de)此行為(wei)(wei)(wei)與自己利益毫無關系決定撤(che)資(zi),實(shi)驗(yan)工(gong)地的設備也被(bei)法(fa)院沒收(shou)充當抵(di)押,沃登克里(li)弗塔被(bei)拆除(chu)。
特斯拉(la)后來發明了所謂的(de)“放大發射機”,稱之為大功率高(gao)頻傳(chuan)輸線共(gong)振變壓器,用(yong)于無線輸電試驗。特斯拉(la)的(de)無線輸電技術。
特斯(si)拉線(xian)圈(quan)(quan)不僅僅是(shi)(shi)被(bei)用在(zai)(zai)游戲或藝術方(fang)面,更可(ke)(ke)(ke)貴的(de)是(shi)(shi)它擁有重(zhong)大意義的(de)用途,比如利用特斯(si)拉線(xian)圈(quan)(quan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)實(shi)現(xian)電(dian)(dian)能(neng)的(de)無(wu)線(xian)傳輸,且該方(fang)式傳輸效率高、對(dui)生態(tai)破壞性(xing)小,但是(shi)(shi)實(shi)際(ji)應用中還存在(zai)(zai)諸多困難和(he)障礙,還無(wu)法將其(qi)應用到(dao)(dao)實(shi)際(ji)電(dian)(dian)力輸送(song)中。閃電(dian)(dian)是(shi)(shi)一(yi)種大氣放電(dian)(dian)現(xian)象(xiang),閃電(dian)(dian)發(fa)生時釋(shi)放巨大的(de)能(neng)量(liang),其(qi)電(dian)(dian)壓高達(da)數百萬(wan)伏,平(ping)均電(dian)(dian)流約2×105A。據估計,地球每(mei)秒(miao)鐘被(bei)閃電(dian)(dian)擊中的(de)次(ci)數達(da)到(dao)(dao)45次(ci).一(yi)次(ci)閃電(dian)(dian)所產生的(de)能(neng)量(liang)足以(yi)讓一(yi)輛普通轎車(che)行(xing)駛大約290~1450km,相(xiang)(xiang)當(dang)于30~144L汽油產生的(de)能(neng)量(liang)。而(er)對(dui)閃電(dian)(dian)的(de)利用卻是(shi)(shi)相(xiang)(xiang)當(dang)困難的(de),這是(shi)(shi)因為閃電(dian)(dian)發(fa)生時間短至幾(ji)十毫秒(miao),很難被(bei)捕(bu)(bu)捉到(dao)(dao)。而(er)特斯(si)拉線(xian)圈(quan)(quan)則是(shi)(shi)捕(bu)(bu)捉閃電(dian)(dian)的(de)可(ke)(ke)(ke)能(neng)性(xing)工具之一(yi)。
SGTC,它(ta)(ta)是由(you)一個感應圈(quan)(quan)(quan)、變(bian)壓(ya)(ya)器、打(da)火(huo)器、兩個電(dian)(dian)容(rong)器和(he)一個初級(ji)線圈(quan)(quan)(quan)僅幾圈(quan)(quan)(quan)的(de)互(hu)感器組成(cheng)。原理是使(shi)用變(bian)壓(ya)(ya)器使(shi)普通電(dian)(dian)壓(ya)(ya)升壓(ya)(ya),然(ran)后經由(you)兩極(ji)線圈(quan)(quan)(quan),從(cong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)終端放(fang)(fang)電(dian)(dian)的(de)設備。通俗(su)一點說,它(ta)(ta)是一個人(ren)工閃電(dian)(dian)制造(zao)器。放(fang)(fang)電(dian)(dian)時(shi)(shi),未打(da)火(huo)時(shi)(shi)能量由(you)變(bian)壓(ya)(ya)器傳(chuan)遞(di)到電(dian)(dian)容(rong)陣;當電(dian)(dian)容(rong)陣充電(dian)(dian)完畢,兩極(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)達到擊(ji)穿打(da)火(huo)器中的(de)縫隙的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)時(shi)(shi),打(da)火(huo)器打(da)火(huo)。此(ci)時(shi)(shi)電(dian)(dian)容(rong)陣與(yu)主(zhu)線圈(quan)(quan)(quan)形成(cheng)回路(lu),完成(cheng)LC振(zhen)蕩(dang),進而將能量傳(chuan)遞(di)到次級(ji)線圈(quan)(quan)(quan)。這(zhe)種裝(zhuang)置可(ke)以(yi)產生頻(pin)率很(hen)高的(de)高壓(ya)(ya)電(dian)(dian)流(liu),有極(ji)高危險。特(te)斯(si)(si)拉線圈(quan)(quan)(quan)的(de)線路(lu)和(he)原理都(dou)非(fei)常簡單,但要將它(ta)(ta)調(diao)整到與(yu)環境完美的(de)共振(zhen)很(hen)不容(rong)易,特(te)斯(si)(si)拉就是特(te)別擅長這(zhe)項技藝的(de)人(ren)。
工作過程:
首先,交流電(dian)(dian)經過(guo)升(sheng)壓(ya)變壓(ya)器(qi)(qi)升(sheng)至2000V以(yi)上(可以(yi)擊(ji)穿空氣),然后經過(guo)由四(si)(si)個(ge)(ge)(或四(si)(si)組(zu))高壓(ya)二極管組(zu)成的(de)(de)全波整流橋,給主電(dian)(dian)容(rong)(C1)充電(dian)(dian)。打(da)(da)火器(qi)(qi)是(shi)由兩個(ge)(ge)光滑表(biao)面構成的(de)(de),它們之間(jian)有幾毫米的(de)(de)間(jian)距,具(ju)體(ti)的(de)(de)間(jian)距要由高壓(ya)輸出(chu)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)決定(ding)。當主電(dian)(dian)容(rong)兩個(ge)(ge)極板之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)勢差(cha)達到一(yi)(yi)定(ding)程(cheng)度時(shi)(shi)(shi),會擊(ji)穿打(da)(da)火器(qi)(qi)處的(de)(de)空氣,和初(chu)級線圈(quan)(L1,一(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)感(gan)(gan))構成一(yi)(yi)個(ge)(ge)LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang)回(hui)路(lu)(lu)。這時(shi)(shi)(shi),由于(yu)LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang),會產生一(yi)(yi)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)(de)高頻(pin)電(dian)(dian)磁波,通常在(zai)100kHz到1.5MHz之間(jian)。放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)(C2)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)有一(yi)(yi)定(ding)表(biao)面積且導電(dian)(dian)的(de)(de)光滑物體(ti),它和地面形(xing)成了一(yi)(yi)個(ge)(ge)“對地等(deng)效(xiao)電(dian)(dian)容(rong)”,對地等(deng)效(xiao)電(dian)(dian)容(rong)和次級線圈(quan)(L2,一(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)感(gan)(gan))也會形(xing)成一(yi)(yi)個(ge)(ge)LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang)回(hui)路(lu)(lu)。當初(chu)級回(hui)路(lu)(lu)和次級回(hui)路(lu)(lu)的(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang)頻(pin)率(lv)相等(deng)時(shi)(shi)(shi),在(zai)打(da)(da)火器(qi)(qi)打(da)(da)通的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)候(hou),初(chu)級線圈(quan)發出(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)磁波的(de)(de)大部(bu)分會被次級的(de)(de)LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang)回(hui)路(lu)(lu)吸收(shou)。從(cong)理論(lun)上講(jiang),放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)和地面的(de)(de)電(dian)(dian)勢差(cha)是(shi)無限大的(de)(de),因此在(zai)次級線圈(quan)的(de)(de)回(hui)路(lu)(lu)里面會產生高壓(ya)小電(dian)(dian)流的(de)(de)高頻(pin)交流電(dian)(dian)(頻(pin)率(lv)和LC振(zhen)蕩(dang)(dang)(dang)頻(pin)率(lv)一(yi)(yi)致),此時(shi)(shi)(shi)放(fang)電(dian)(dian)頂端(duan)會和附近接地的(de)(de)物體(ti)放(fang)出(chu)一(yi)(yi)道電(dian)(dian)弧。
盡管從理論(lun)上(shang)講,放電(dian)頂(ding)端(duan)和地面(mian)的(de)(de)(de)電(dian)勢差為無限大,但是在實際上(shang)電(dian)弧(hu)的(de)(de)(de)長度(du)不(bu)會(hui)無限大,它受到(dao)供電(dian)電(dian)源(yuan)(升壓變壓器)的(de)(de)(de)功率限制,計(ji)算(suan)方式為:電(dian)弧(hu)長度(du)(單位:厘米)=4.318×根號下(xia)P(單位:W),前(qian)提是初級LC振(zhen)蕩回路和次級LC振(zhen)蕩回路的(de)(de)(de)LC振(zhen)蕩頻(pin)率完全一致(即所謂(wei)的(de)(de)(de)“諧振(zhen)”狀態(tai),此時電(dian)弧(hu)長度(du)會(hui)達到(dao)最長且效率最高)。如果不(bu)諧振(zhen)(初級和次級頻(pin)率不(bu)相等),電(dian)弧(hu)長度(du)將無法達到(dao)公式計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)結果。
判斷是否諧(xie)振的方(fang)法(fa):1.L1C1=L2C2;2.初(chu)級LC振蕩頻(pin)率=次級LC振蕩頻(pin)率。達到兩(liang)個情況(kuang)中的任意一種,即為諧(xie)振。事實上,這兩(liang)種情況(kuang)的實質(zhi)是一樣的,即,符(fu)合條件(jian)1的時(shi)候,一定會符(fu)合條件(jian)2。
現代(dai)的愛好者們,根據特斯拉線(xian)圈由LC振蕩(dang)接收能量的原理,設計出了(le)極具現代(dai)感的SSTC。早期的SSTC玩(wan)家大多數都(dou)是外國人(ren)。
固態(tai)特(te)斯拉線圈(quan)(quan),是(shi)由芯(xin)片(pian)振(zhen)蕩代替SGTC的LC振(zhen)蕩并由放大器(qi)放大功率(lv)后(hou)驅動次級線圈(quan)(quan)部分的特(te)斯拉線圈(quan)(quan)。它(ta)的原理依舊是(shi)LC振(zhen)蕩,只(zhi)是(shi)發射端作了改動。
固(gu)態特(te)斯拉線圈還可以通過音(yin)頻(pin)來控制,使電弧推動空氣發(fa)聲。
固態(tai)(tai)特(te)(te)斯拉(la)線(xian)(xian)圈是通過芯(xin)片(pian)的振(zhen)蕩(dang)(dang)來產生高頻交(jiao)流(liu)電的。由于固態(tai)(tai)特(te)(te)斯拉(la)線(xian)(xian)圈的工作比較好控制,固態(tai)(tai)特(te)(te)斯拉(la)線(xian)(xian)圈有兩(liang)種:定(ding)(ding)頻和追頻。定(ding)(ding)頻,即初級部分(fen)只(zhi)能發射出一個固定(ding)(ding)的頻率(lv);而追頻,就是初級部分(fen)會根據次(ci)級部分(fen)的LC振(zhen)蕩(dang)(dang)頻率(lv)自(zi)動調整發射頻率(lv),從而達(da)到完美的諧(xie)振(zhen)。所(suo)以,追頻SSTC已經成為固態(tai)(tai)特(te)(te)斯拉(la)線(xian)(xian)圈的主流(liu)。
這是一(yi)張由(you)555定(ding)時(shi)器芯片(pian)控制的定(ding)頻(pin)SSTC電路(lu)圖,來源不(bu)詳(xiang)(根據推測,有可能(neng)是貼吧的 Tesla粉絲 的作品)。
其(qi)中,NE555是頻(pin)率源(yuan),即產(chan)生高頻(pin)信號(hao)的(de)(de)芯片。它(ta)通過(guo)(guo)8、7腳(jiao)上的(de)(de)電阻和6腳(jiao)上的(de)(de)電容來控制輸出頻(pin)率,對(dui)于它(ta)的(de)(de)原理,在此不作過(guo)(guo)多解(jie)釋。
555定(ding)時器由(you)3腳輸(shu)出高(gao)頻(pin)信號(hao)。在(zai)(zai)電路(lu)圖1中(zhong)(zhong),輸(shu)出的(de)信號(hao)經過3個(ge)晶(jing)體管的(de)放大(da),輸(shu)入(ru)到一個(ge)MOSFET(金屬(shu)氧化物場效應晶(jing)體管)的(de)門極,經過放大(da),在(zai)(zai)初級(ji)線圈(quan)輸(shu)出強度較(jiao)高(gao)的(de)高(gao)頻(pin)電磁波,被(bei)次級(ji)線圈(quan)接收,由(you)于LC振(zhen)蕩,在(zai)(zai)次級(ji)線圈(quan)中(zhong)(zhong)產生(sheng)電流,從而產生(sheng)電弧。
制(zhi)作定頻SSTC,需要(yao)使(shi)芯片輸(shu)出(chu)的(de)(de)頻率(lv)和次級(ji)部分的(de)(de)LC振(zhen)蕩頻率(lv)一致,才(cai)能諧振(zhen)。所以(yi),電(dian)(dian)路圖1中(zhong),7腳上的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)用一個(ge)定值(zhi)電(dian)(dian)阻(zu)和一個(ge)電(dian)(dian)位(wei)器(qi)代替,可以(yi)比(bi)較(jiao)方便地調節輸(shu)出(chu)頻率(lv),從而諧振(zhen)。
特別說明(ming),如果按照(zhao)(zhao)這張(zhang)電路圖的(de)(de)參數(shu)制作,輸出的(de)(de)頻(pin)率對(dui)于一般的(de)(de)SSTC來講有(you)點低了,所(suo)以盡量不要按照(zhao)(zhao)這張(zhang)圖的(de)(de)數(shu)據(ju)來制作。
定頻電路有它本身的缺點,于是追(zhui)頻電路誕生了。
Steve的追頻(pin)SSTC
這是(shi)(shi)國外(wai)愛(ai)好者Steve Ward的電(dian)路,是(shi)(shi)追頻電(dian)路。
首先,對(dui)次(ci)級(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈發(fa)射一些(xie)能量,使(shi)它內部有(you)高頻交流電(dian)(LC振蕩(dang)),然(ran)后(hou)會發(fa)射出電(dian)磁波(bo)。電(dian)磁波(bo)被天(tian)線(xian)(xian)(xian)接(jie)收(圖2中的(de)Antenna),經過(guo)兩(liang)個邏輯門(men)成為正電(dian)壓(ya)的(de)信號,然(ran)后(hou)輸(shu)(shu)入兩(liang)枚功率放大(da)(da)芯片,再通過(guo)GDT(Gate Driver Transformer,門(men)驅動變(bian)壓(ya)器)輸(shu)(shu)入到一個半(ban)橋(功率放大(da)(da)電(dian)路(lu),后(hou)面會詳(xiang)細地講)中,產(chan)生強度(du)較高的(de)電(dian)磁波(bo),被次(ci)級(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈接(jie)收。此(ci)時次(ci)級(ji)(ji)線(xian)(xian)(xian)圈內再次(ci)有(you)了能量,會以電(dian)磁波(bo)的(de)形(xing)式發(fa)射出來,輸(shu)(shu)入天(tian)線(xian)(xian)(xian),于是(shi)就這樣循(xun)環下去(qu)了,這種反(fan)饋方(fang)式叫天(tian)線(xian)(xian)(xian)反(fan)饋。
除了(le)上(shang)(shang)述(shu)的(de)(de)反(fan)(fan)饋方(fang)(fang)式,磁環(huan)反(fan)(fan)饋是(shi)另(ling)一(yi)種(zhong)反(fan)(fan)饋方(fang)(fang)式,在(zai)一(yi)個大小合適的(de)(de)磁環(huan)上(shang)(shang)面繞上(shang)(shang)30到(dao)50匝(za)的(de)(de)導(dao)線,將導(dao)線的(de)(de)兩端接(jie)到(dao)圖(tu)2中的(de)(de)反(fan)(fan)饋處,然后將次級的(de)(de)地線穿過(guo)磁環(huan)繞一(yi)匝(za)再接(jie)地就(jiu)可以了(le)。
天線(xian)(xian)反饋的(de)優點是制(zhi)作(zuo)簡單,原理是利用電(dian)磁波(bo)遇到金(jin)屬會產生感(gan)生電(dian)流的(de)特性(xing);缺點是驅動電(dian)路(lu)也要接地,有(you)時候會出現起振困(kun)難(nan)的(de)狀況。磁環反饋則正(zheng)好(hao)與天線(xian)(xian)反饋相反。
追頻(pin)電路是由次級LC振蕩回路直(zhi)接采集頻(pin)率信息,從而發射電磁波,于(yu)是可以達到完美的諧(xie)振。
信(xin)不信(xin)由(you)你(ni),特斯(si)拉線(xian)圈不只能夠保護你(ni)的(de)(de)筆記本電腦、彈奏美(mei)妙(miao)的(de)(de)樂曲,還可(ke)以讓一(yi)群人一(yi)起歡(huan)呼,一(yi)同流(liu)口(kou)水唷!
這場(chang)在加州圣馬刁 Maker Faire 2008 會場(chang)內(nei)的(de)表演,炫麗的(de)閃(shan)(shan)光不(bu)(bu)僅讓旁(pang)觀的(de)觀眾(zhong)驚呼連連,而在嘶嘶作響(xiang)的(de)閃(shan)(shan)光聲中,隱(yin)約還能聽到嘖嘖的(de)口水聲。不(bu)(bu)過(guo)(guo)這可不(bu)(bu)是觀眾(zhong)被閃(shan)(shan)電電到臉部抽筋所(suo)至(zhi)亂噴口水,而是由于(yu)在這兩(liang)座線圈(quan)中掛有成打的(de)熱狗,當閃(shan)(shan)電刷過(guo)(guo)的(de)時(shi)候,陣陣的(de)香味(wei)也(ye)就(jiu)跟著飄了出來。