🍧 📢 🤘🏻 Wie wir die größte Tesla-Spule in der Ukraine für das Wissenschaftsmuseum hergestellt haben 🤢 🆑 👆🏼

2016 wurde ich eingeladen, an einem Projekt zur Schaffung einer leistungsstarken Tesla-Spule für ein Wissenschaftsmuseum in meiner Heimatstadt teilzunehmen. Sich zu weigern, würde bedeuten, ihre Ideale und ihre eigenen Kinder zu verraten, die wissenschaftliche Experimente lieben. Unter dem Schnitt nicht nur eine Beschreibung des Designs des resultierenden Geräts, sondern auch ein wenig über die männliche Liebe zur Wissenschaft, Enthusiasten und wie soziale Projekte geboren und umgesetzt werden.

Hintergrund

Dies ist eine Geschichte über Menschen. Wer keine Geschichten über Menschen mag, kann diesen Abschnitt sicher überspringen.

Zunächst ein wenig über dich. Ich heiße Artyom. Jetzt arbeite ich als Designer in einer privaten Firma, aber ich bin ausgebildeter Physiker, und die Methode, Kindern Physik beizubringen, ist mein Hobby. Zu diesem Thema habe ich bereits Beiträge zu Geektimes veröffentlicht ( eins und zwei ). Vor vier Jahren war ich völlig in die Naturwissenschaften vertieft, arbeitete am Labor für Lehrmethoden der Physik meiner Heimatuniversität, führte Weiterbildungskurse für Lehrer in der gesamten Region durch, leitete gemeinsam die Gruppe der jungen Physiker für Kinder ab 5 Jahren und arbeitete auch als Physiklehrer und entwickelte die des Autors Website.

Zu diesem Zeitpunkt wurden in der Ukraine erstmals wissenschaftliche Picknicks abgehalten. Dies ist eine hervorragende Veranstaltung zur Popularisierung der Wissenschaft, wenn Universitäten, Labors und Forschungszentren mit physischen Exponaten, flüssigem Stickstoff, Skeletten und Mannequins, Mikroskopen, Teleskopen, seltenen Insekten und Fledermäusen auf den Platz gehen. Im Allgemeinen enthüllt jeder, was er tut und was für den Rest interessant sein wird. Natürlich nahmen das Labor, die Schule und der Kreis, in dem ich arbeitete, aktiv am Wissenschaftspicknick teil.

Dort traf ich einen der Organisatoren des Picknicks - Sergei. Dieser Typ träumte von einem Wissenschaftsmuseum für unsere Stadt und überzeugte mich, dass alles klappen wird, wenn Sie nicht aufgeben und aktiv sind.

Und so kam es, dass das wissenschaftliche Picknick ein voller Erfolg war. Aufgrund eines so positiven Ergebnisses beschloss die Universität, Sergeys Team grünes Licht zu geben, und teilte dem Museum großzügig einige Räumlichkeiten mit einer beeindruckenden Fläche zu.

Es war wahrscheinlich die romantischste Zeit. Mit fast keiner Finanzierung schien der Versuch, in ein oder zwei Monaten aus zerstörten Gebäuden ein Wissenschaftsmuseum zu machen, verrückt zu sein. Aber Sergey ließ sich nicht entmutigen, er eilte wie ein Meteorit herum, flickte Löcher in den Boden, hängte Wände ohne Reparatur mit Stoff auf, fertigte Trennwände und Stützen für zukünftige Exponate an. Sergey zeigte erstaunliche Entschlossenheit und Willen sowie bemerkenswerte organisatorische Fähigkeiten. Unser Labor unterstützte das Projekt wie viele andere mit Demonstrationsgeräten und Budgetideen, aber faszinierenden Exponaten.

Das Museum wurde sicher eröffnet und ich ging mit meiner Frau und meinen Kindern nach Montenegro. Dort habe ich auch einen Kreis für Astronomie und Physik organisiert, aber die Designabteilung ist bereits zum Hauptarbeitsplatz geworden.

Letztes Jahr bin ich in die Ukraine zurückgekehrt. Sergey gab mir Führungen durch das renovierte Museum. Seit zwei Jahren hat das Museum Reparaturen durchgeführt, die Ausstellungsbasis um ein Vielfaches vergrößert und ist auf dem besetzten Gebiet erheblich gewachsen. Es war unglaublich angenehm, eines der Demonstrationsgeräte zu finden - den „optischen Tisch“, den sie zu Beginn des Projekts mit ihren eigenen Händen zusammengebaut hatten.

Sergei sprach über seinen Wunsch, eine „Tesla-Spule“ für das Museum zu bekommen, er fand nicht nur einen Verkäufer, sondern stimmte mit einer wunderbaren Firma „X“ dem Sponsoring des Projekts zu und schaffte es sogar, das Geld zu bekommen. Kurz vor dem Verkauf beschloss der Verkäufer jedoch, den Preis zu verdoppeln. Natürlich wurde die Kommunikation dazu abgeschlossen. Und Sergei war in einer nicht beneidenswerten Position.

Nach einiger Zeit rief mich Sergey an und sagte, er habe einen Mann gefunden, der bereits mehrere kleine Tesla-Spulen gesammelt habe und bereit sei, eine größere Spule zusammenzubauen. Aber er braucht Hilfe bei der Mechanik. Unauffällig wurde mir angeboten, mich dem Projekt anzuschließen, ohne das Recht zu verweigern.

Wir hatten ein Treffen mit diesem „Teslaststroitel“, der übrigens auch Sergey genannt wurde. Es ist ziemlich offensichtlich, dass er eine Art Freak war, der Manie für Teslas Spulen hat, und die Idee eines Fixes ist eine große Spule. Aber als wir anfingen, das Projekt zu diskutieren, gab es Inkonsistenzen mit dem präsentierten Bild (es scheint mir hier "von mir" eingefügt zu sein). Der Gesprächspartner begann konsequent das Design des Gerätes zu erläutern, wiederholte nicht, sagte nichts Überflüssiges. Alle physikalischen Begriffe wurden korrekt verwendet und physikalische Phänomene wurden richtig interpretiert. Auf alle Fragen wurden klare und logische Antworten beantwortet. Es stellte sich heraus, dass ich mit einem geeigneten Lehrer einer bekannten technischen Universität kommuniziere, der sich wirklich für Tesla-Spulen interessiert.

Sergei war der Besitzer einer so wertvollen Eigenschaft wie Skrupellosigkeit. Für die er sofort tiefen Respekt gewann. Er bereitete seinen Arbeitsplatz für eine lange Zeit und sorgfältig vor, nahm ein Werkzeug im Voraus und arrangierte sich alle Kontakte, die er immer, absolut immer, akribisch gründlich. Wenn Sie es eilig haben, eine schlechte Verbindung herzustellen, bleibt Sergey stumm und nimmt dann leise auf und repariert. Es mag scheinen, dass solche Skrupellosigkeit übertrieben ist, aber tatsächlich spart es eine Menge Zeit. In der Tat sind wir während der gesamten Arbeitszeit nie auf einen Fehler bei der falschen Montage gestoßen. Um unter Sergejew nicht verwirrt zu werden, werden wir ihn im Folgenden Sergej A. und den ersten - Sergej V. - nennen.

Was ist eine Tesla-Spule?

Ich bat Sergey A. (Autor der Spule), persönlich über die Spule zu erzählen. Der gesamte Text in diesem Abschnitt gehört ihm:

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SGTC (Spark Gap Tesla Coil) – . , . , . 6 . , , — .

ARSGTC (Asynchronous Rotary Spark Gap Tesla Coil), , , . .

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) – . .

SSTC (Solid State Tesla Coil) – , . MOSFET IGBT ( LGBT). , , .

DRSSTC (Dual Resonant SSTC) – . , , .

QCWDRSSTC (Quasi-Continuous-Wave DRSSTC) – , , 10 .

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, , 2013 ( ) und nachdem sie den erforderlichen Betrag erfolgreich gesammelt haben, arbeiten sie bis jetzt weiter an einem Projekt namens OneTesla. Was es qualitativ von anderen Projekten unterscheidet, sind offene Dokumentationen und Diagramme, in denen jeder den Anweisungen zum Zusammenbau einer Musikrolle zu Hause unter Verwendung der DRSSTC-Topologie folgen kann. Anhand der Anweisungen auf der OneTesla-Website habe ich die erste Arbeitsspule für mich zusammengestellt.

Abschließend möchte ich darauf hinweisen, dass es sehr einfach ist, eine Tesla-Arbeitsspule herzustellen, diese jedoch so herzustellen, dass es nicht peinlich ist, sie zu zeigen, sie ist immer noch sehr, teuer und zeitaufwändig.

Unsere Auswahl an "Old School"

Für Liebhaber von Ziffern - eine kurze technische Beschreibung unserer Ausstellung von Sergey A.

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5 9 (MMC), 45 0,1 2 55 18 . 8 AWG, 6,35 6 ½ . 1000 0,5 10 56 . 11 .

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Das vorhandene Budget ließ nicht viel zu. Die Anzahl der Fräs- und Drehvorgänge musste minimiert werden. Alle nicht verantwortlichen Teile wurden von uns persönlich hergestellt.

Die Berstscheibe bestand aus 8 mm dicker Leiterplatte. Auf der Festplatte befinden sich 6 Kontakte, die den Ableiter schließen. Die Scheibe befindet sich auf der Achse eines zweipoligen Asynchronmotors mit einer Leistung von 0,37 kW. Die Motordrehzahl beträgt 2800 U / min. Wenn 6 Fehler in einer Umdrehung auftreten, erhalten wir 280 Fehler pro Sekunde.

Im Internet finden Sie die Arbeit dieser Maniacs, die die Funkenstrecke auf die Welle eines Winkelschleifers legen:

Solche Lösungen überzeugen durch ihre Einfachheit, sind aber mit einem Konzept wie Sicherheitsmaßnahmen überhaupt nicht vereinbar. Die Mühle ist nicht sicher mit einer Klammer um den Griff an der Basis befestigt. Die Elektroden auf der Scheibe überhitzen sich, da sie eine kleine Zeit und einen kleinen Kühlbereich haben. Die Scheibe dreht sich mit einer Frequenz von 4000-6000 U / min! Dieses zerbrechliche Gleichgewicht ist leicht zu brechen, und dann fliegen die heißen Elektroden wie Splitter in beliebige Richtungen auseinander. Bitte benutzen Sie den Winkelschleifer nur für den vorgesehenen Zweck!

Die Primärspule wurde in Form einer Spirale aus einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von ¼ Zoll hergestellt. Freon zirkuliert normalerweise zwischen diesen Rohren zwischen den Klimaanlagen. Die Geometrie der Spule ist sehr wichtig, die Induktivität hängt davon ab und folglich die Frequenz des Schwingkreises. Um sicherzustellen, dass die Form genau dem Design entspricht, wurde eine unkomplizierte Befestigung von vier Stützen entwickelt. Die Träger wurden aus PVC-Blech mittels CNC-Fräsen hergestellt.

Gute Ausstellung - sichere Ausstellung

Natürlich ist die Tesla-Spule ein gefährliches Gerät, genauer gesagt sogar tödlich. Berücksichtigen Sie alle Faktoren in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit.

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Darüber hinaus wird während der Arbeit eine große Menge Ozon freigesetzt. Laut Wikipedia ist Ozon ein hochgiftiges Gas mit oxidierenden Eigenschaften, das zum vorzeitigen Tod führen kann. Die gute Nachricht ist, dass Ozon Schimmel und Bakterien effektiv abtötet.
Vergessen Sie nicht, dass Blitze nicht nur mit sichtbarem Licht leuchten, sondern auch mit ultraviolettem Licht, das für die Augen nicht besonders nützlich ist.
Es ist auch zu berücksichtigen, dass die Installation Geräusche erzeugt (in der Größenordnung von 100 dB in einem Abstand von 3 Metern). Lärm verursacht Unbehagen und kann auch ein Kind erschrecken.

Wir standen vor einer schwierigen Aufgabe - eine tödliche Installation in eine sichere und aufregende Ausstellung für Kinder zu verwandeln. Die folgenden Mittel wurden identifiziert.

Die Arbeit der Ausstellung - nur in Anwesenheit einer Person, die mit TB (Leiter) vertraut ist.
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Glas wirkt als Schallschutztrennwand, es reduziert den Schalldruckpegel erheblich (-10 dB). Für jüngere Besucher wurden jedoch zusätzlich Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung bestellt.

Ich möchte darauf hinweisen, dass Sergey A. die Ernennung des Faradayschen Käfigs und der Glastrennwand auf seine eigene Weise interpretiert hat:

„Beim Betrieb des Tesla-Transformators gab es eine gewisse Eleganz und magische Anziehungskraft, so sehr, dass beide jedem gezeigt und niemandem gezeigt werden wollten. Aufgrund seines instinktiven Wunsches, die Spule vor den Auswirkungen der Außenwelt zu schützen, wurde beschlossen, sie in einem fensterlosen Raum zu platzieren. in einem Metallkäfig mit einer Tür am Schloss und hinter einer Wand aus dickem Glas. “

Wie wir zu UMBRELLA INC.

Beim Einschalten muss die Spule eine bestimmte Reihenfolge haben. Zunächst sollte sich der Elektromotor einschalten und in den Betriebsmodus wechseln. Erst danach kann die Primärwicklung mit Strom versorgt werden. Wir brauchten eine Steuereinheit, die einen einfachen Start der Installation gewährleistet und eine Reihe anderer Algorithmen ausführt. Montieren Sie das Gerät "auf dem Knie" wurde nicht einmal in Betracht gezogen. TK wurde formuliert und an ein Designbüro „Y“ um Hilfe gebeten. Unsere Bestellung für sie war klein und überhaupt nicht interessant, aber angesichts der sozialen Ausrichtung des Projekts und des geringen Arbeitsaufwands stimmten sie zu, es kostenlos abzuschließen. Wir haben nur für die Herstellung von Bauteilen und Leiterplatten im Werk bezahlt.

Als die Arbeit beendet war, reichte mir der Elektronikingenieur, der süß lächelte, Kisten mit Brettern. Anstelle des Firmenlogos fanden wir eine bescheidene Inschrift „UMBRELLA“. Das Unternehmen lehnte die Öffentlichkeitsarbeit ab, und der Elektronikingenieur lehnte unsere Dankbarkeit ab.

Inbetriebnahme und Inbetriebnahme

Alles verlief nach Plan. Alle Teile wurden ohne Überraschungen hergestellt und an den vorgesehenen Stellen platziert. Na ja, fast keine Überraschungen. Tatsache ist, dass wir den Wunsch hatten, die Häufigkeit von Interrupts für Entlader zu regulieren. Zu diesem Zweck wurde für den Elektromotor ein Frequenzumrichter nationaler Produktion gekauft. Dieser Chastotnik hat uns mehrere Tage Arbeit genommen, wir wurden gleichzeitig in eine lustige, traurige und lehrreiche Geschichte hineingezogen. Die Moral war, dass es besser ist, keine Frequenzregler der nationalen Produktion zu verwenden. Wenn es in den Kommentaren Anfragen gibt, wird dem Chastotnik ein separater Beitrag mit einer Überprüfung und Autopsie-Fotos gewidmet.

Nachdem die Frequenzregelung abgelehnt wurde, begann die Installation beim ersten Start. Die theoretischen Berechnungen von Sergey haben sich voll ausgezahlt. Wir haben den Boden der zusätzlichen Windungen der Primärspule abgeschnitten und sind in Resonanz geraten. Alle Knoten arbeiteten normal.

Ultravioletter Blitz streichelte unsere Gesichter, lautes Brüllen erfreute das Herz. Der Ozongeruch breitete sich im Raum mit einer Fläche von 150 m2 aus. Wir erkannten, dass es Zeit war, die Arbeit zu beenden. Die folgenden Starts wurden beschlossen, bereits im vorgesehenen Raum mit allen angegebenen Schutzmitteln durchzuführen. Wir haben nur auf den Abschluss der Bauarbeiten gewartet.

***

Als die Reparatur der Räumlichkeiten abgeschlossen war, hatten wir nur zwei Wochen Zeit, um die Tesla-Spule zu installieren, alle Verbindungen herzustellen und das System auf Zuverlässigkeit zu testen. Dies war eine kurze Zeit, da zwei der drei Teammitglieder einen festen Arbeitsplatz außerhalb des Wissenschaftsmuseums hatten und es unmöglich war, irgendwelche Operationen alleine durchzuführen.

Wir bewegten die Ausrüstung, stellten alle Verbindungen her, überprüften alles, versorgten die Steuerplatinen mit Strom, schalteten alle Maschinen ein, drückten feierlich den Knopf und ...
... und nichts passierte. Gar nichts. Bei der Fehlerbehebung haben wir festgestellt, dass eine der Phasen eine Spannung von 60 V anstelle von 220 V hat! Glücklicherweise hatten wir Zugang zu allen drei Phasen und konnten uns schnell wieder verbinden. Für uns war das Problem schnell gelöst, aber in dem Gebäude, in dem sich das Wissenschaftsmuseum befindet, funktionierte ein Drittel der Geräte länger als eine Woche nicht.

In der Tesla-Spulensteuereinheit erwarteten uns echte Schwierigkeiten. Trotz der Tatsache, dass alle Ein- und Ausgänge des Geräts galvanisch getrennt waren und die Stromversorgung des Ableiters in einer separaten Phase erfolgte, wurde das Steuergerät verrückt, sobald der erste Funke in den Ableiter sprang. Entweder stellte er die Spule sofort oder gar nicht ab oder stellte den Motor ab. Die Wurzel des Bösen liegt in der hochfrequenten Interferenz, die von der Spule über die Drähte zurück zum Netzwerk ging. Die Impulse waren so stark, dass sie in allen benachbarten Drähten Rauschen verursachten. In früheren Tests haben wir die Drähte so ausgelegt, dass sie voneinander entfernt sind. Hier gingen sie laut Projekt der Designer an gemeinsamen Rohren entlang. Wir mussten Änderungen am Projekt vornehmen. Wir haben die Steuerplatine vom gemeinsamen Bedienfeld in einen separaten, geerdeten Schrank entfernt. Daran hat sich aber nichts geändert.Hier begannen Tänze mit einem Tamburin.

Auf der Suche nach Lösungen haben wir alles versucht und sogar homöopathische Mittel wie die Installation von Ferritringen und Suppressoren eingesetzt. Die Zeit verging und die Spannung nahm zu.

In regelmäßigen Abständen nahm ich meinen ältesten sechsjährigen Sohn mit. Während wir arbeiteten, hatte er Spaß im Museum. Oft bin ich nicht gekommen und die Jungs haben den größten Teil der Arbeit selbst gemacht. Jeder war mit meinem Familienstand einverstanden.

Ab einem bestimmten Punkt kam ein anderer Enthusiast zu uns, auch Sergey genannt. Dieser Typ erwies sich als Universitätsstudent, aber sehr vernünftig. Das Erscheinen des dritten Sergey wirkte sich unerwartet positiv auf die Effektivität unseres Unternehmens aus. Mit seiner Teilnahme haben wir die Hauptursache für die Fehlfunktion ermittelt. Das schwache Glied war die Eingabe über die Starttaste, die einzige Taste, die der Besucher drücken sollte. Wieder einmal haben wir das Design geändert und das Kabel in einem separaten Rohr vom Knopf zur Steuereinheit verlegt. Zusätzlich haben wir mehrere Komponenten auf die Platine gelötet. Die Werte der Pull-up-Widerstände sowie eines Widerstands der Kontaktsprung-Unterdrückungseinheit wurden geändert. Diese Maßnahme hat funktioniert und wir haben das Problem behoben. Mit ruhiger Seele haben wir bei mir zu Hause gemeinsam das neue Jahr gefeiert.

Ergebnis

Die Eröffnung der Ausstellung fand am 4. Januar statt, seitdem arbeitet sie regelmäßig und unterhält die Besucher. Die Schlagzeilen erschienen in den Medien: "Wissenschaftler haben die Spule von Nikola Tesla selbst restauriert", "Die größte verdiente Tesla-Spule in Europa", "Ein energiereicher Raum erschien im Zentrum X", "Wissenschaftler haben ein Heilmittel gegen Krebs erfunden" usw. Als Designer Ich bin nicht sehr stolz auf das Projekt, ich denke, dass für viele Leser klar ist, dass dies aus technischer Sicht ein ziemlich einfaches Gerät ist, das zusätzlich mit einigen Fehlern hergestellt wurde.

Es ist jedoch sehr angenehm, sich an den Prozess selbst zu erinnern: unsere Treffen nach der Arbeit, die Diskussion von Konzepten für billige Buffetpizza, den ersten Start, den mühsamen Kampf mit Problemen und Siegen. Aus irgendeinem Grund kreuzen sich diese Erinnerungen mit verschiedenen Ereignissen aus der frühen Kindheit: Wie er im Alter von 4 Jahren einen Kurzschluss in einer Wohnung machte, einen Stift in eine Steckdose steckte, wie das Tonbandgerät seines Bruders ihn „reparierte“, wie er zum ersten Mal ein Flugzeug aus Brettern und Nägeln baute und versuchte, es zu starten nahm einen Lötkolben. Durch die Umsetzung dieses kleinen Projekts konnte jeder von uns die Träume und Bestrebungen der Kindheit verwirklichen. Dadurch fühle ich mich im Herzen sehr warm und angenehm, was ich mit Ihnen teilen möchte.

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Ein Video von den ersten Starts wurde hinzugefügt.
frost273 - der gleiche Sergey A.

Wie wir die größte Tesla-Spule in der Ukraine für das Wissenschaftsmuseum hergestellt haben