SSTC

Do wykonania kilku urządzeń opisanych tutaj niezbędny będzie generator wysokiego napięcia. Takie urządzenie naprawdę nie jest trudne do wykonania, a części nie są drogie!

Solid State Tesla Coil (SSTC) to w wolnym tłumaczeniu "cewka Tesli bez ruchomych części". Mianem SSTC określa się wszystkie generatory wysokiego napięcia, zawierające elektronikę. Ja będę również używał tego określenia.
Więc do dzieła!

NIEZBĘDNE CZĘŚCI ORAZ SKĄD JE WZIĄŚĆ...

Pierwszą i najistotniejszą rzeczą jest zasilacz do Twojego SSTC. Jego napięcie wyjściowe musi się mieścić w granicach 12-24 V. Rzecz jasna musi to być prąd stały (DC). Minimalny prąd na wyjściu takiego zasilacza to 3 ampery. Zasilacz pracujący poniżej tej wartości raczej na nic Ci się nie zda, ponieważ SSTC ma dość duże zapotrzebowanie na prąd. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się prostownik do ładowania akumulatorów samochodowych, połączony równolegle z takowym akumulatorem, lub zasilacz 13,8 V 3/4 A do CB radia. Dlaczego prostownik podłączony do akumulatora? Dlatego, że przebieg prądu na wyjściu prostownika nie jest zbyt równy, tzn. nie jest on prądem stałym. SSTC owszem będzie działać przy takim zasilaniu, jednak bardzo niestabilnie, a przy dłuższej pracy po prostu popalą się tranzystory kluczujące. Akumulator w tym obwodzie spełnia rolę kondensatora wyrównującego przebieg prądu. Zamiast niego można oczywiście użyć jakiegoś większego kondensatora, powiedzmy 5000uF, 24V. Jeżeli używasz standardowego akumulatora, pamiętaj by poodkręcać zatyczki od przegródek z elektrolitem! Jeśli tego nie uczynisz to akumulator po dłuższej pracy w takim obwodzie eksploduje. Przyczyną tego jest fakt, że akumulator oprócz wyrównywania przebiegu prądu cały czas jest ładowany przez prostownik. A gdy akumulator jest ładowany, to elektrolit zaczyna wrzeć i w komorach powstaje duże ciśnienie...
Standardowe zasilacze są bezpieczne w eksploatacji. Mają jednak pewną wadę. Jest nią cena. Wartosc zasilacza 13,8 V do CB waha się w granicach 50 (3A) do 180 (10A) PLN. Ale taki wydatek na dluzszą metę bardziej się opłaca niż akumulator + prostownik.

Następnie trzeba się rozejżeć za częściami do SSTC. Gdzie należy się za nimi rozglądać? Jeśli chcesz być ekonomiczny, zajrzyj do jakiegoś starego czarno-bialego telewizora. Jest tam większość potrzebnych części. Przez pojęcie "większość potrzebnych części" rozumiem transformator odchylenia poziomego, oraz rezystory wytrzymujące dużą moc. W sklepie elektronicznym musisz kupić sobie tranzystor 2N3055. Jest to jeden z popularniejszych i tańszych tranzystorów mocy, dlatego został użyty do budowy SSTC. Jeśli akurat nie masz pod ręką żadnego telewizora, to niestety musisz kupić wszystkie części. Transformator odchylenia poziomego dostaniesz w serwisie RTV. Resztę w sklepie elektronicznym. Poniżej zamieszczam orientacyjne ceny tego typu części:

Transformator odchylenia poziomego - 15 PLN
Tranzystor 2N3055 - 3,5 PLN
Rezystory - 0.30 - 2 PLN /sztuka (zależnie od wytrzymywanej mocy)
Przełącznik 4A - 1,5 PLN

Od razu zaznaczam, że możliwych do zbudowania rodzajów SSTC jest bardzo wiele. Ja omówię tutaj dwie wersje, ze względu na niskie koszty i łatwość budowy. Pierwsza z nich jest najprostsza, najtańsza i najbezpieczniejsza. Idealna do rozpoczęcia eksperymentów z wysokim napięciem. Druga jest nieco bardziej skomplikowana i „prądożerna”, ale daje bardziej widoczne efekty pracy (grubsza i nieco dłuższa iskra).
Jeśli masz już wszystkie podstawowe części to...

SKŁADAMY

Czynnością wspólną dla obydwu wersji SSTC jest drobna przeróbka transformatora odchylenia poziomego z telewizora.

Transformator wygląda tak:

(kliknij by powiększyć)

SSTC v 1.0

Twoim pierwszym zadaniem jest zdjęcie uzwojenia wtórnego:

Teraz na jego miejsce musisz nawinąć nowe uzwojenie. 5 zwojów z drutu nawojowego 0.5 mm powinno wystarczyć.

Trzeba również nawinąć tzw. Uzwojenie Freedback, które posłuży jako włącznik/wyłącznik tranzystora. 2 zwoje drutu 0.2 mm wystarczą w zupełności.

Właśnie nawinąłeś uzwojenie pierwotne w transformatorze Twojego nowego SSTC.
Po przerobieniu transformatora można wszystko połączyć według schematu:

Wartości rezystorów nie muszą być identyczne z podanymi. Mogą się nieco różnić. Uważaj także na oznaczenia bazy, kolektora i emitera w tranzystorze!. Jeśli podłączysz go odwrotnie to się spali.
Przypomnę jeszcze raz:

Zwróć uwagę, że nóżki nie są położone na osi symetrii tranzystora, tylko trochę powyżej/poniżej. To Ci umożliwi rozróżnienie B i E.

Ta wersja SSTC generuje napięcie rzędu 4-6 KV zależnie od jakości cześci i wykonania. Wysokie napięcie pojawi się pomiędzy dwoma kabelkami wychodzącymi z uzwojenia wtórnego (tego nie przerobionego). Dotykanie ich podczas pracy urządzenia nie jest wskazane. Ten cienki można podłączyć do uziemienia w celu zwiększenia sprawności SSTC. Zostało to zresztą przewidziane na schemacie montażowym powyżej.

SSTC V 2.0

Następna wersja jest już bardziej skomplikowana. Działa jednak znacznie lepiej od poprzedniej. Tym razem potrzebujesz 2 tranzystory 2N3055. Transformator z telewizora trzeba przygotować tak jak w poprzednim punkcie, tyle że nawijamy 4 uzwojenia zamiast dwóch. Wypadało by je również zaizolować, żeby się trzymały w jednej pozycji.

Następnie połącz wszystko według schematu:

Należy przy tym zwrócić uwagę na oznaczenia tranzystorów, oraz na podłączenia do poszczególnych uzwojeń. Najlepiej do tego celu użyć kolorowych kabelków. Odwrotne podłączenie tranzystorów do uzwojeń jest najczęstszym błędem przy konstruowaniu SSTC.
Ta wersja generuje napięcie 7-11 KV, zalęznie od jakości cześci i staranności wykonania (przy zasilaniu 12V 4A).

Tak Zmontowana SSTC nadaje się już do uruchomienia. Jeśli nie działa, to znaczy że coś jest źle podłączone lub spalone.
W takim wypadku sprwdź tranzystory. Do tego celu można użyć miernika. Jeśli pomiędzy kolektorem i emiterem prąd przepływa bez wiekszych przeszkód (w obydwie strony), tranzystor jest spalony. Następnie trzeba sprawdzić transformator. Jeśli nie byl fabrycznie nowy, tylko wyciągnięty z jakiegoś telewizora, to istnieje ryzyko że uzwojenie pierwotne jest spalone. Sprawdź miernikiem czy prąd przepływa przez nie bez przeszkód. Wszystko OK? Wiec problem leży w zasilaniu. Sprawdź czy jest dobrze podłączone, oraz czy ma wystarczającą wydajność prądową (min. 3 ampery).

CHŁODZENIE

Kiedy uruchomisz SSTC, to po pięciu minutach pracy tranzystor/tranzystory (zależnie od wersji) tak się rozgrzeją, że dotknięcie ich będzie niemożliwe. Trzeba się postarać o jakiś radiator. Jeżeli nie masz pod ręką żadnego fabrycznego radiatora, to uruchom wyobraźnię i pokombinuj troche nad chłodzeniem. Do odprowadzania ciepła doskonale nadaje sie np. kawałek aluminium powyginany w ten sposób, żeby zajmował mało miejsca przy dość dużej powierzchni. Przy mocowaniu tranzystora na radiatorze należy pamiętać, by nie doprowadzić do zwarcia. Poprostu obydwie te części nie mogą się stykać. Między radiatorem a tranzystorem musi być jakiś izolator, jednak na tyle cienki i wytrzymały, żeby nie stanowił zbyt dużej "zapory cieplnej" oraz aby poprostu sie nie stopił. Dobre do tego celu są fabryczne podkładki pod tranzystory robione z kilku warstw miki. Jeśli powierzchnia twojego radiatora jest nierówna i tranzystor praktycznie do niej nie przylega, posmaruj izolator niewielką warstwą pasty termoprzewodzącej (do kupienia w sklepach elektronicznych i komputerowych).

Śruby przytwierdzające tranzystor i radiator też trzeba odizolować od radiatora. Najlepszy efekt daje kawałek rurki termokurczliwej o dlugości minimalnie większej niż grubość radiatora, nałożonej na śrubę. Nakętkę musi poprzedzać plastikowa podkładka/kawałek izolatora.
Przed uruchomieniem SSTC należy sprawdzić miernikiem, czy napewno między elementami nie ma zwarcia. Jeśli tego nie uczynisz, rysykujesz spalenie tranzystora!

Radiator trzeba jeszcze uziemić, gdyż zbiera on ładunki elektryczne podczas pracy SSTC i niekiedy potrafi nieprzyjemnie “kopnąć” gdy go dotkniesz.

Z doświadczenia wiem, że chłodzenie elementów elektronicznych jest zmorą niewprawionych konstruktorów i elektroników. Nie poddawaj się! Wystarczy troche dokładności i pomysłowości.

No dobra, masz już działający model. Ale taka kupa części połączona kabelkami jest troche niewygodna w użytkowaniu, wygląda mało estetycznie i stanowi potencjalne zagrożenie dla otoczenia.
Przydała by sie...

OBUDOWA

Osobiście proponuje kupić fabryczną obudowę, gdyż przypadkowe plastikowe pudełka żadko się do czegoś nadają. Plastikowa obudowa o odpowiednich gabarytach to koszt ok. 6 PLN. Metalowe są nieco droższe. Osobiście nie polecam stosowania metalowych obudów dla SSTC, z tego względu że są droższe i trzeba je uziemiać. Pozatym ciężko się w nich wycina dziury na przełączniki i diody LED.
Przy przygotowywaniu obudowy należy pamiętać o otworach wentylacyjnych. Przy większej ilości ciepła wydzielanego przez układ można zastosować wentylator.

Na koniec pokaże, jak ja sobie poradziłem z budową SSTC.

Pierwsze SSTC, umieściłem w obudowie zrobionej z kieszeni na HDD :)) Pełniło ono jednocześnie funkcję kamery kirlianowskiej.

Wersję bardziej labolatoryjną (SSTC v 2.0 X2) umieściłem w fabrycznej obudowie.

Problem chłodzenia podzespołów (6 tranzystorów) rozwiązałem w następujący sposób:

Jeszcze pare ujęć od środka:

Przed uruchomieniem SSTC wskazane jest zapoznanie się z działem PODSTAWY / WYSOKIE NAPIĘCIA!

Są tam opisane min. środki bezpieczeństwa jakie trzeba zachować używając tych urządzeń.

WYSOKIE NAPIĘCIE TO NIE ZABAWKA I MOŻE WYŻADZIĆ POWAŻNĄ KRZYWDĘ!!!

Paweł Bieniek / Z - LABS