ISSTC (Interrupted Solid State Tesla Coil)

[Elettronvolt]

Rieccomi qui sul forum, dopo aver fatto una lunga assenza... ma ormai il mio andamento è simile a quello degli sbalzi ormonali primaverili .
In ogni caso è già da un po' di tempo che sono finalmente riuscito a completare la mia bobina di Tesla a stato solido (forse al-ham-bic si ricorderà quando anticipai qualcosa dove i paladini la facevano da padroni...). Provo a mettere qualcosa sul forum, sperando che venga apprezzato...
In primis scrivo una breve descrizione per non risultare troppo noioso; se poi a qualcuno interessa, potrò fornire ulteriori dettagli:
come già detto prima, si tratta di una bobina di tesla a stato solido (ISSTC), quindi non ci sono grossi trasformatori di alta tensione (tipo OBIT, NST, MOT), non ci sono spark gap e non c'è nemmeno la doppia risonanza (ricordando che la "classica" bobina di tesla consiste in un accoppiamento di due circuiti risonanti RLC). Il tutto è gestito dall'elettronica, sia la parte di pilotaggio che quella di potenza. La parte di pilotaggio è formata da un semplice circuito elettronico che, mediante un'antenna, riesce a produrre due onde quadre sfasate di 180°, ad una frequenza uguale a quella di risonanza della bobina secondaria. Per essere ancora più precisi, questa non è nemmeno una bobina a stato solido normale, perchè nel circuito di pilotaggio è inserita una parte, chiamata "Interrupter", che consente di dare alle scariche degli effetti molto curiosi (ma questo lo si può apprezzare solo in un video).

Questo è l'avvolgimento secondario, con toroide e punta scaricante (forbici):


Questo è il driver che pilota la parte di potenza (come potete vedere, è costruito su una basetta provacircuiti XD):


Questo è il GDT (gate drive transformer) che permette di fornire il segnale alla parte di potenza, mantenendo l'isolamento galvanico con la parte logica di pilotaggio. Come si può vedere, è un toroide fatto di materiale particolare (e ben pagato...) con sopra gli avvolgimenti (fatti a mano):


Infine questa è la parte di potenza. E' composta da 4 mosfet IRFP460 (che in foto non si vedono) messi in configurazione full-bridge, assieme ai componenti di protezione:


Il tutto viene alimentato a 110VAC rettificati in half wave (viene sfruttata solo la semionda positiva della "rete"). E siccome fino a poco fa' non avevo il variac, per ottenere la 110 ho dovuto usare questo:


Indovina indovinello... secondo voi quanto pesa quel trasformatore ? Vi do un piccolo aiuto... è da 5000W ...

Le scariche ottenute raggiungono delle punte di 40cm... ma adesso che ho il variac, in teoria dovrei essere capace di arrivare a 80cm ... quasi un metro!!!

Ecco le foto dei piccoli fulmini da 40cm (consiglio di cliccare per vederle ingrandite):


Le foto sono state fatte con un tempo di esposizione prolungato, però vedendole dal vivo le scariche appaiono quasi come nelle foto (anzi, dal vivo sono molto più belle *_*). Ringrazio Cesare per le foto!
Per i video, se interessano, li metto .

Come ultima cosa, volevo far ricadere l'attenzione sulle foto dei fulmini: provate a prendere un'immagine e ingranditela al massimo (cliccate fino a quando non la vedete grande quanto lo schermo del pc). Se vi soffermate su un singolo ramo, noterete qualcosa di strano nella forma della scarica... vediamo se qualcuno ha la mia stessa impressione .

[al-ham-bic]

Eccome se mi ricordo Elettronvolt!
Se sei stato via tutto questo tempo per il Tesla evoluto ne è valsa la pena!
Ottimo lavoro
Con calma ti chiedero delle curiosità che mi vengono in mente (se rimani qui in giro...).
Quando ho visto quel il tubo flessibile toroidale mi è venuto un colpo: è IDENTICO al mio, che avevo fatto per prova come sfera per una Van de Graaff che ho appena costruito (poi ho messo la classica sfera).
Ciao, ben risentito.

[quimico]

da ignorante in materia e profano posso solo dire: wow. figata.

[arkypita]

Ciao Elettronvolt!
Ho in sospeso un SSTC da più di un paio d'anni. Ho realizzato circuito di controllo e di potenza in half bridge, usando componentistica ben selezionata e tutti gli accorgimenti del caso (diodi veloci, protezioni...).

Sono fermo perché ho dei problemi con il GDT. Il gate driver transformer l'ho realizzato su nucleo toroidale R50 da 8700nH con 4300 di permeabilità magnetica. Ho fatto 10 spire di primario con filo 0.8 e 15 spire sui secondari sempre con lo 0.8 smaltato.

Secondo te sono parametri corretti? Te lo chiedo perché le forme d'onda sul secondario (a mosfet collegati) non mi convince affatto. Mi sai dire i parametri del tuo toroide?

[ale93]

Wow complimenti!
Personalmente odio il millefori, però ammetto che per fare le prove è molto utile e non si spreca tempo e basette

[Chimico]

quanto mi piacerebbe costruirne uno...

le scariche se non sbaglio sono innocue..perchè ad altro voltaggio ma a bassissimo amperaggio giusto?

[ale93]

le scariche se non sbaglio sono innocue..perchè ad altro voltaggio ma a bassissimo amperaggio giusto?

Le scariche non sono dannose, ma dovrebbero produrre una buona quantità di onde elettromagnetiche!
Il che non è dovuto al basso amperaggio, ma alla bassa frequenza, che impedisce alle scariche di penetrare nel corpo!

[Elettronvolt]

Sono contento che vi sia piaciuto =). Non è stato un esperimento molto semplice, soprattutto per la delicatezza dei semiconduttori che tendevano facilmente ad esplodere in tali situazioni estreme .

Eccome se mi ricordo Elettronvolt!
Se sei stato via tutto questo tempo per il Tesla evoluto ne è valsa la pena!
Ottimo lavoro
Con calma ti chiedero delle curiosità che mi vengono in mente (se rimani qui in giro...).
Quando ho visto quel il tubo flessibile toroidale mi è venuto un colpo: è IDENTICO al mio, che avevo fatto per prova come sfera per una Van de Graaff che ho appena costruito (poi ho messo la classica sfera).
Ciao, ben risentito.

Ogni tanto mi eclisso per diversi motivi... un po' per le varie sperimentazioni, un po' per lo studio, un po' perchè ho bisogno di svagarmi, un po' perchè gli ambienti si scaldano troppo...
Per il toroide ho usato quei classici tubi di alluminio per le cappe. Sono molto pratici, economici e anche esteticamente accattivanti ! Se noti, per il cappello capacitivo ho usato sia il toroide che la sfera al suo interno. Non c'è un motivo "matematico" a questa scelta: semplicemente la combinazione dei due mi dava i risultati migliori in termini di fulmini e poi si possono "incastrare" bene senza usare viti, colle e robe varie.
PS: la sfera l'avevo presa proprio per realizzare un van de graaff, anche se poi ho abbandonato l'idea . Sarei comunque interessato a vedere il tuo .

Ciao Elettronvolt!
Ho in sospeso un SSTC da più di un paio d'anni. Ho realizzato circuito di controllo e di potenza in half bridge, usando componentistica ben selezionata e tutti gli accorgimenti del caso (diodi veloci, protezioni...).

Sono fermo perché ho dei problemi con il GDT. Il gate driver transformer l'ho realizzato su nucleo toroidale R50 da 8700nH con 4300 di permeabilità magnetica. Ho fatto 10 spire di primario con filo 0.8 e 15 spire sui secondari sempre con lo 0.8 smaltato.

Secondo te sono parametri corretti? Te lo chiedo perché le forme d'onda sul secondario (a mosfet collegati) non mi convince affatto. Mi sai dire i parametri del tuo toroide?

Per poterti dare una mano mi dovresti dare più informazioni. Per esempio mi dovresti dire circa a che frequenza oscilla il secondario (perchè è dalla frequenza del segnale che si calcola il numero delle spire del GDT). Riguardo al filo smaltato, direi che va bene. Riguardo al tuo toroide... credo di aver capito quale hai: si tratta di quello della Epcos fatto di materiale "N30", da 5cm di diametro e 2cm di altezza. Se ho indovinato, quel toroide va bene, ma solo fino a un certo punto... diciamo che lo puoi utilizzare fino a 300KHz; per frequenze superiori inizia a introdurre disturbi.
Il mio toroide è della Fair-Rite da 3155nH, in materiale 43 (penso Mn/Zn), 61mm di diametro e 12,7mm di altezza. Altro non so dirti perchè non trovo più il datasheet .
Comunque prova a postare l'immagine del segnale, però prelevalo prima direttamente da uno dei secondari del GDT. Poi collega i secondari del GDT ai mosfet (metti le resistenze sul gate e gli zener (o TVS) da 15V) e analizza nuovamente il segnale. Facendo un confronto, forse si riesce a capire la natura del problema.
Intanto ti linko questo, leggilo : http://omapalvelin.homedns.org/tesla/SST...atedrv.htm

le scariche se non sbaglio sono innocue..perchè ad altro voltaggio ma a bassissimo amperaggio giusto?

Le scariche non sono dannose, ma dovrebbero produrre una buona quantità di onde elettromagnetiche!
Il che non è dovuto al basso amperaggio, ma alla bassa frequenza, che impedisce alle scariche di penetrare nel corpo!

Attenzione a non fare confusione ... qui si parla di ALTA frequenza (nell'ordine delle centinaia di KHz)! La bassa frequenza (50Hz) la trovi nei buchi delle prese (e non solo...). Comunque si, di disturbi elettromagnetici ne produce davvero molti, tanto che potete accendere il cercafase o i neon solo tenendoli in mano! Mai far avvicinare un portatore di pacemaker :tossico:. Le scariche di un SSTC (bobina di tesla a stato solido) o di un VTTC (bobina di tesla valvolare) non sono mortali se colpiscono il corpo. Non è una questione di corrente, ma di altri due fattori: il primo è l'effetto pelle, che non permette alla corrente di percorrere le parti più interne del nostro corpo; il secondo invece consiste nel fatto che a certe frequenze, la scarica elettrica interferisce poco o nulla con le attività del sistema nervoso a causa della rapida inversione del moto degli elettroni. Su quest'ultimo punto non ho trovato molti approfondimenti, quindi prendetelo con le pinze... E' comunque consigliabile ridurre o evitare ogni contatto con l'alta tensione, anche perchè l'effetto joule non sparisce e le ustioni da radiofrequenza possono risultare gravi (sia per estensione che per profondità).

[ale93]

Attenzione a non fare confusione ... qui si parla di ALTA frequenza (nell'ordine delle centinaia di KHz)! La bassa frequenza (50Hz) la trovi nei buchi delle prese (e non solo...). Comunque si, di disturbi elettromagnetici ne produce davvero molti, tanto che potete accendere il cercafase o i neon solo tenendoli in mano! Mai far avvicinare un portatore di pacemaker :tossico:. Le scariche di un SSTC (bobina di tesla a stato solido) o di un VTTC (bobina di tesla valvolare) non sono mortali se colpiscono il corpo. Non è una questione di corrente, ma di altri due fattori: il primo è l'effetto pelle, che non permette alla corrente di percorrere le parti più interne del nostro corpo; il secondo invece consiste nel fatto che a certe frequenze, la scarica elettrica interferisce poco o nulla con le attività del sistema nervoso a causa della rapida inversione del moto degli elettroni. Su quest'ultimo punto non ho trovato molti approfondimenti, quindi prendetelo con le pinze... E' comunque consigliabile ridurre o evitare ogni contatto con l'alta tensione, anche perchè l'effetto joule non sparisce e le ustioni da radiofrequenza possono risultare gravi (sia per estensione che per profondità).

Oh è vero ...vecchi ricordi
In che materiale è il toroide?Potresti dirmi quanto hai speso all'incirca per costruire tutto?
Grazie

[Nicolò]

Complimentoni!

Il toroide dovrebbe essere di ferrite

Piccolo particolare, nel circuito di potenza, oltre ai diodi "normali" vedo quelli che sembrano essere (essendo fatti di vetro) diodi al germanio, ancora con la struttura "a baffo di gatto"