TESLA COIL

Progettare e Costruire

Bruno Preite                                                  IZ0WNC

DISCOVER ELECTRONICS

Come avevo anticipato nel progetto dell’oscillatore Royer, vi presento una realizzazione per effettuare interessanti e scenografici esperimenti con le ALTE TENSIONI. Vi descriverò la realizzazione di una bobina di Tesla.

NIKOLA TESLA (fonte Wikipedia): “È conosciuto soprattutto per il suo rivoluzionario lavoro e i suoi numerosi contributi nel campo dell'elettromagnetismo tra la fine dell'Ottocento e gli inizi del Novecento. …. I suoi brevetti e il suo lavoro teorico formano la base del moderno sistema elettrico a corrente alternata, compresa la distribuzione elettrica polifase e i motori a corrente alternata, con i quali ha contribuito alla nascita della seconda rivoluzione industriale. .....Negli Stati Uniti Tesla fu tra gli scienziati e inventori più famosi, anche nella cultura popolare. Dopo la sua dimostrazione di comunicazione senza fili (radio) nel 1893, e dopo essere stato il vincitore della cosiddetta "guerra delle correnti" insieme a George Westinghouse contro Thomas Alva Edison, fu riconosciuto come uno dei più grandi ingegneri elettrici statunitensi. Molti dei suoi primi studi si rivelarono anticipatori della moderna ingegneria elettrica e diverse sue invenzioni rappresentarono importanti innovazioni. … “

 Tesla studiò e sperimentò moltissimo la tecnica delle alte tensioni. Esistono brevetti a suo nome in cui descrive la realizzazione di un sistema di trasmissione dell’energia elettrica in una particolare forma “WireLess” e, per realizzare ciò, utilizza un trasformatore risonante: ovvero una Bobina di Tesla. La tecnica del trasformatore risonante consente di realizzare un trasformatore elevatore per alte tensione senza eccessivi problemi di isolamento, in quanto, oltre a sfruttare il tradizionale rapporto di spire in salita, viene fatto lavorare alla sua frequenza di risonanza. Quindi si deve avere la possibilità di potere variare la frequenza del segnale al primario per centrare la frequenza di risonanza.

 

Se cliccate sull’immagine a sinistra otterrete lo schema elettrico dell’alimentatore della bobina. C’è qualche piccola modifica rispetto ai valori del progetto originale di Nuova Elettronica. Rispettate i valori indicati soprattutto per i diodi posti in parallelo ai due MOSFET IRFP250. l’integrato IC3 deve essere un TS555/CN e non un normale 555, altrimenti non può oscillare alla frequenza di quasi 600kHz.

Sistemazione del trasformatore di alimentazione nel mobile.

 Il progetto proposto si basa su un lavoro pubblicato anni fa da Nuova Elettronica (LX1292). In tale progetto viene realizzata la scheda di comando per una bobina di Tesla costruita avvolgendo circa 1500 spire di rame smaltato da 0.3mm ben serrate su un supporto plastico circolare del diametro di 12cm. Il primario si poteva comporre con 5 spire di cavo elettrico da 2.5mmq avvolte serrate alla base della bobina. Nella immagine di sopra si vede la bobina in funzione (osservare anche l’accensione di un neon!). Mentre nella figura a sinistra si può vedere la bobina da me realizzata. È stata rispettata la struttura dell’avvolgimento secondario. Cosa diversa per il primario.

 Il primario è stato realizzato su un tubo di plastica di 16cm di diametro con un avvolgimento di 5 spire di cavo elettrico da 4mmq. Ovviamente questo secondo tubo è posizionato alla base del primo sullo stesso asse. Si osservi anche la punta in cima alla bobina; a tale punta si collega un capo del secondario (l’altro va messo a terra). La punta è fondamentale non solo per l’effetto scenografico nel funzionamento, ma anche perché, in sua assenza, l’arco si scarica sulla stessa bobina distruggendola in brevissimo tempo.

Inoltre, in parallelo alla R9, ho dovuto inserire una resistenza da 4.7kohm per calibrare correttamente l’escursione di frequenza dei segnali di comando all’uscita dell’integrato IR2110. Ho ottenuto due onde quadre in controfase di ampiezza di circa 20V e frequenza regolabile da 140kHz a 300kHz. Si consideri che la frequenza di risonanza della bobina si potrà posizionare tra i 160kHz e i 220kHz circa. Tale risonanza può essere verificata anche in bassa tensione alimentando il primario con un generatore BF e visualizzando la sinusoide sul secondario con l’oscilloscopio. Usare un piccolo condensatore da 20pF (circa) per collegare la sonda dell’oscilloscopio sulla punta della bobina.

Usare il tutto è molto semplice. Collegare l’alimentatore al primaria e al capo di terra del secondario; dare tensione e, dopo circa 5—6 secondi si attiva il relè che collega i MOSFET alla alimentazione; regolare lentamente la manopola di R10 per avere delle chiare scariche in aria dalla punta. ATTENZIONE: usarla per brevi intervalli (il primario e i MOSFET scaldano) e arieggiare l’ambiente perché si produce OZONO!

Scheda di comando e sua sistemazione sul pannello laterale.

Connessioni interne e mobile finito completo di mascherina.

I segnali di comando dei MOSFET e il primo arco generato.

Arco verso una sfera di ottone.

Il video della bobina di Tesla.