Источник: Д. Елюсеев Блок питания трансформатора Тесла с микроконтроллерным управлением. — Радио, 2010, №7, с.23-25
Смотрите также материалы на сайте http://classictesla.com/ (англ.)
Трансформатор Тесла — источник высокочастотного высокого напряжения, позволяющий проводить красивые и эффектные эксперименты. Он был изобретён в 1896 г. Николой Тесла и использовался им как для доказательства, что переменный ток значительно менее опасен для человека, чем постоянный, так и для опытов по передачи энергии на расстояние без проводов. Первые трансформаторы работали на частоте 30..40 кГц, что было обусловлено возможностью электромашинных генераторов. Данный фактор и обуславливал большие размеры трансформатора, так как он работает на резонансной частоте вторичной обмотки, которая зависит от её размеров. Повысив частоту в разы можно получить рабочее устройство прямо в квартире.
Особенность представленного в статье устройства для питания трансформатора Тесла (тип SSTC) — возможность формирования кроме разрядов (стримеров) также и звуковых эффектов, за что в схеме отвечает микроконтроллер (формирует импульсы запуска длительностью 1 мс и паузы длительностью 8, 10, 12, 14 и 20 мс в зависимости от выполняемой программы 1..5 (переключение последовательно кнопкой SB1)). В микроконтроллер можно «зашить» при желании и простейшую мелодию.
Трансформатор Т1 (вторичная обмотка 20..30В с током не менее 3А) с выпрямителем по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 питает напряжением 40..60В каскад на полевом транзисторе VT1. Трансформатор Т2 питает микроконтроллер ATiny13, генератор с регулируемой частотой импульсов в диапазоне 300-900 кГц на микросхеме 74HC14 (КР1564ТЛ2) и драйвер полевого транзистора DA3 UCC37322P. При желании на оставшихся свободными элементах DD1 можно собрать генератор импульсов заменяющих микроконтроллер.
Транзистор VT1 IRFP460 необходимо подбирать по условию: допустимое напряжение сток-исток не менее 200В, максимальный ток стока — 10 А.
Трансформатор Тесла представляет собой две катушки:
I — намотана изолированным монтажным проводом диаметром 2,5..4 мм на каркасе диаметром 110 мм и содержит 5 витков, II — намотана на каркасе диаметром 7-8 см и содержит примерно 1000 витков в один слой эмалированным проводом диаметром 0,2 мм. Верхний конец обмотки II снабжен медным заостренным штырём. Трансформатор Тесла (примечание: индуктивность вторичной обмотки и её собственная ёмкость образуют колебательный контур) работает на эффекте резонанса, за счет которого и происходит многократное повышение напряжения по сравнению с расчетным на основе отношения количества витков обмоток. Основной фактор, определяющий резонансную частоту вторичной обмотки — её размеры. Методика измерения частоты описана в источнике, но её можно и оценить использую программу для расчета трансформатора Тесла, например, VCTesla.
Микроконтроллер прошивается программой и конфигурируется согласно таблицы (точнее, такие настройки должны быть с завода по умолчанию):
В журнале Радио 11/2010 и 12/2010 автор опубликовал статью Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты, где привел описание еще двух типах конструкций: SGTC (на основе искрового разрядника) и VTTC (с генератором на электронной лампе).
Генератор типа SGTC на сегодняшний день можно сделать используя трансформатор из микроволновой печи:
Конденсаторы С1-С4 также берутся из микроволновки, желательно, чтобы они содержали встроенные резисторы. Дроссель L1 от балласта для люминесцентных ламп, расстояние между электродами разрядника FV1 — 2 мм. Катушка I трансформатора Тесла аналогична конструкции описанной вначале, только сделана в виде расширяющегося конуса, катушка II на резонансную частоту — 600 кГц, конденсаторами С5-С8 настраивают на туже частоту последовательный колебательный контур.
Обратите внимание, что прикасаться к элементам устройства можно только после отключения трансформатора от сети и разрядки всех конденсаторов!