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Bobinas de Tesla
Potência ressonante, faíscas controladas por FPGA e um pouco de música.
Um arquivo da oficina com SSTCs, DRSSTCs, interruptores musicais, circuitos experimentais de realimentação e toda a evolução da ZARC—de um protótipo de 600 W a uma máquina controlada por FPGA com quatro canais.
- 13
- construções documentadas
- 16
- gravações
- 2011–2012
- período do arquivo
Um arquivo de faíscas, falhas e hardware funcional
Estas são as construções que sobreviveram o suficiente para serem documentadas. Juntas, registram experimentos com componentes de chaveamento, realimentação, sintonia, modulação de áudio, construção mecânica e controle por FPGA.
As datas são dos envios dos vídeos, não necessariamente das construções. Normalmente houve pouco tempo entre a gravação e o envio.
Construções principais
Os maiores marcos, da bobina portátil ZINC à estrutura final da ZARC, sua sintonia, o controlador MIDI e os primeiros testes com o corpo completo.
ZINC SSTC
Bobina portátil com modulação de áudio
A última bobina de Tesla que construí foi uma SSTC compacta, controlada por dois MOSFETs IRFP250N e um driver de GDT em protoboard. Eu a projetei para viajar e demonstrar arcos musicais fora da oficina usando o interruptor de áudio da ZARC.
SSTC sem Driver
Realimentação direta por transformador de corrente
Uma SSTC experimental de meia onda e sem driver, baseada em um circuito que eu projetei. Um transformador de corrente no secundário alimenta diretamente os gates dos MOSFETs. Nunca otimizei o circuito, mas a realimentação funcionou.
ZARC com Interruptor MIDI em FPGA
Quatro canais em rede de 220 VAC
A configuração final da ZARC combinava um interruptor MIDI polifônico de quatro canais em FPGA com o controlador na base da bobina. O limite era de 400 A; após dessintonizar um pouco a bobina, a corrente medida no primário ficou abaixo de 320 A.
ZARC — Base Sintonizada
A montagem mecânica final de 1 kW
Refiz a base da ZARC e refinei a sintonia até chegar à configuração final—cerca de 1 kW de entrada, 110 VAC dobrados para aproximadamente 320 VDC no barramento e pico de 300 A em uma ponte completa com IRG4PC50UD. Continua sendo um dos meus projetos favoritos de engenharia elétrica.
ZARC — Primeiro Teste com Estrutura Completa
Estrutura final, sintonia inicial
A ZARC chegou à estrutura física final antes do último ajuste de sintonia. O interruptor ainda era a versão inicial, mas o sistema produziu arcos de quase 70 cm com estabilidade muito melhor.
Experimentos de bancada
Bobinas menores e testes de topologia que alimentaram as construções principais: SSTCs de onda contínua, primeiras DRSSTCs, modulação de áudio e uma bobina com centelhador alimentada por flyback.
DRSSTC Musical
A primeira DRSSTC com modulação de áudio que funcionou de forma confiável na linha da ZARC. As tentativas anteriores quase sempre terminaram em explosões; este protótipo finalmente transformou o interruptor em música e arcos estáveis.
Mini DRSSTC
Uma DRSSTC compacta do mesmo período de desenvolvimento, construída para explorar a topologia em uma escala menor.
Micro SSTC de 1,5 MHz
Uma SSTC de onda contínua operando a 1,5 MHz com uma ponte completa de MOSFETs IRF740—uma frequência de chaveamento deliberadamente agressiva para esse componente.
SSTC Média 3
Interruptor com modulação de áudio
Esta montagem reutilizou o secundário das outras SSTCs médias e da minha primeira DRSSTC, mas recebeu um terminal de topo diferente e modulação de áudio.
Primeira DRSSTC Funcional
Minha primeira DRSSTC funcional usava realimentação por transformador de corrente no primário e uma meia ponte de IGBTs STGW30NC60WD. A rede de 127 VAC retificada e dobrada fornecia cerca de 300 VDC ao barramento principal.
SSTC Média CW em Meia Onda
Um secundário médio de 30 × 10 cm operando em onda contínua com dois MOSFETs IRFP260N e uma fonte retificada em meia onda, sem filtragem.
Bobina de Tesla com Centelhador ZVS
Experimento alimentado por flyback
Uma bobina com centelhador alimentada por um transformador flyback em um driver Mazzilli ZVS, com dois MOSFETs IRFP250N a 30 VDC e um banco de capacitores de 1 nF e 40 kV.
ZARC — Protótipo de 600 W
O protótipo inicial da ZARC produzia arcos de quase 50 cm com 600 W. Ele introduziu IGBTs IRG4PC50U com diodos ultrarrápidos reversos para amortecer os picos de tensão reversa.
