ISSTC (Interrupted Solid State Tesla Coil)

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

Elettronvolt

2011-06-09 00:37

Rieccomi qui sul forum, dopo aver fatto una lunga assenza... ma ormai il mio andamento è simile a quello degli sbalzi ormonali primaverili  si si. 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 asd? Vi do un piccolo aiuto... è da 5000W *Fischietta*... Le scariche ottenute raggiungono delle punte di 40cm... ma adesso che ho il variac, in teoria dovrei essere capace di arrivare a 80cm *Sbav*... quasi un metro!!! Ecco le foto dei piccoli fulmini da 40cm (consiglio di cliccare per vederle ingrandite;-)): http://img860.imageshack.us/i/mg3406.jpg/ http://img861.imageshack.us/i/mg3405.jpg/ http://img687.imageshack.us/i/mg3404g.jpg/ http://img864.imageshack.us/i/mg3402k.jpg/ http://img196.imageshack.us/i/mg3408u.jpg/ 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  si si. 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 :-S.

I seguenti utenti ringraziano Elettronvolt per questo messaggio: AgNO3, jobba

al-ham-bic

2011-06-09 05:59

Eccome se mi ricordo Elettronvolt!

Se sei stato via tutto questo tempo per il Tesla evoluto ne è valsa la pena!

Ottimo lavoro *clap clap*

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

2011-06-09 06:58

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

arkypita

2011-06-09 10:14

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

2011-06-09 11:25

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

Chimico

2011-06-09 12:47

quanto mi piacerebbe costruirne uno... le scariche se non sbaglio sono innocue..perchè ad altro voltaggio ma a bassissimo amperaggio giusto?

ale93

2011-06-09 12:50

Chimico ha scritto:

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

2011-06-09 17:59

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 >_>.

al-ham-bic ha scritto:

Eccome se mi ricordo Elettronvolt!

Se sei stato via tutto questo tempo per il Tesla evoluto ne è valsa la pena!

Ottimo lavoro *clap clap*

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 asd! 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 *Tsk, tsk*. Sarei comunque interessato a vedere il tuo :-P.

arkypita ha scritto:

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 *Tsk, tsk*.

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/SSTC/general-sstc-notes-gatedrv.htm

ale93 ha scritto:

Chimico ha scritto:

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 O_O... 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

2011-06-09 18:07

Elettronvolt ha scritto:

Attenzione a non fare confusione O_O... 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 asd...vecchi ricordi azz! In che materiale è il toroide?Potresti dirmi quanto hai speso all'incirca per costruire tutto? Grazie

Nicolò

2011-06-09 18:51

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"

ale93

2011-06-09 20:33

Grazie Nic! La trovo nei negozi di elettronica? Sto pensando seriamente di farmi qualcosa del genere asd

arkypita

2011-06-10 08:21

ale93 ha scritto:

Grazie Nic!

La trovo nei negozi di elettronica? Sto pensando seriamente di farmi qualcosa del genere asd

Sono veramente pochi i negozi di elettronica che hanno il materiale per la costruzione di un tesla. Se ancora ancora puoi trovare i mosfet sarà difficile che tu riesca a trovare i diodi veloci, i condensatori per l'alta tensione, gli integrati di controllo...

Io ho ordinato il materiale da futurlec.com ma la ferrite l'ho dovuta ordinare da un'altra parte (adesso non ricordo).

La spesa si aggira attorno ad una 50ina di euro per la componentistica, più il costo per realizzare la bobina (anche li una 40ina di euro). Servono filo di rame smaltato, tubo da scarichi e vernice ad alto isolamento.


Elettronvolt ha scritto:

arkypita ha scritto:

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 *Tsk, tsk*.

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/SSTC/general-sstc-notes-gatedrv.htm

Se non ricordo male è proprio quello il toroide.

La frequenza di lavoro l'avevo stimata attorno ai 400kHz. Il funzionamento del GDT a vuoto è perfetto. Attaccando i MOSFET la forma d'onda passa da una quadra perfetta a questo schifo:

DSCF9560.JPG
DSCF9560.JPG

Penso che più che un problema del GDT sia un problema di insufficiente corrente di pilotaggio. Non ricordo cosa ho usato come mosfet driver. So che ho ordinato questi IC: IR2184, IR2110, TC4420CPA e che possiedo degli UCCqualchecosa. Se in questi giorni ho del tempo libero provo a rimetterci la testa... mi piacerebbe vederlo funzionare dopo tanto tempo!

Nicolò

2011-06-10 10:58

Io ho la fortuna di avere un negozio di componentistica elettronica sotto casa 8-), hanno integrati a bizzeffe, altrettanti diodi..condensatori..etc etc (anche qualche valvola asd)

ale93

2011-06-10 11:22

Io in genere ci trovo tutto quellO che mi serve (integrati,condensatori,ecc.) a prezzo molto basso, ma non so se vendono anche queste cose qui!(toroide,trasformatore...)

Nicolò

2011-06-10 11:24

Trasformatori si, certo non so se come quello qui usato

arkypita

2011-06-10 11:30

Ok, allora se avete voglia di fare una prova andate a fargli visita con questa lista qui:

Lista Tesla.pdf
Lista Tesla.pdf

Così mi dite che cosa hanno e che cosa non hanno, e quanto costano.

Io qui a Bergamo ho 3 negozi di elettronica e tutte le volte devo ridurmi a comprare da internet perchè nessuno dei 3 ha tutta la componentistica che mi serve per un progetto. Mi sento un po' sfigato se dite che dove vi fornite voi hanno sempre tutto!

ale93

2011-06-10 11:45

la cosa che mi mette più in difficoltà è il reperimento del trasformetore...e poi un bestione del genere non saprei dove metterlo asd Comunque dove vado io hanno sempre tutto disponibile e se non hanno qualcosa me la ordinano! Arky oggi mi vado a fare un giro e ti dico quanto li pago!

ale93

2011-06-13 17:59

arkypita ha scritto:

Ok, allora se avete voglia di fare una prova andate a fargli visita con questa lista qui:

Così mi dite che cosa hanno e che cosa non hanno, e quanto costano.

Io qui a Bergamo ho 3 negozi di elettronica e tutte le volte devo ridurmi a comprare da internet perchè nessuno dei 3 ha tutta la componentistica che mi serve per un progetto. Mi sento un po' sfigato se dite che dove vi fornite voi hanno sempre tutto!

Ehm saresti così gentile da inviarmi uno schemino dato che in elettronica sono un po' arruginito asd

Grazie!

Per quanto riguarda le componenti dove vado io hanno tutto, però i prezzi lasciano a desiderare, ho pagato l'IRFP250 5€ azz!

Elettronvolt

2011-06-13 21:36

ale93 ha scritto:

Ehm saresti così gentile da inviarmi uno schemino dato che in elettronica sono un po' arruginito asd

Grazie!

Per quanto riguarda le componenti dove vado io hanno tutto, però i prezzi lasciano a desiderare, ho pagato l'IRFP250 5€ azz!

Qui hai tutti gli schemi che vuoi, hai solo l'imbarazzo della scelta:

http://stevehv.4hv.org/SSTCindex.htm

Comunque non è un progetto così semplice da fare... se già parti senza oscilloscopio, hai poche speranze. Il grosso trasformatore che ho postato non è necessario, basta un variac da almeno 2000W. I componenti che solitamente trovi nei negozi di elettronica non vanno bene: servono diodi di protezione ultrafast, condensatori rigorosamente al polipropilene (MKP) per alte tensioni. Devi trovare un buono nucleo in ferrite per il GDT e devi farti un po' di calcoli. Devi curare molto la parte di potenza, perchè se fai dei collegamenti troppo lunghi, se usi un filo troppo sottile e se sbagli a montare qualcosa... salta tutto! Bisogna anche curare molto bene la dissipazione dei finali (che ricordo costano un po'...). Per ultimo, bisogna avere qualche esperienza, perchè la corrente che scorre nel circuito primario va considerata MORTALE!

Sperimentare va bene, ma bisogna farlo con la testa e con la consapevolezza di poter arrivare a spendere diverse centinaia di euro  si si.

I seguenti utenti ringraziano Elettronvolt per questo messaggio: ale93

arkypita

2011-06-13 23:25

Concordo in todo con quanto detto da EV. Oscilloscopio e generatore di segnali sono utilissimi nello sviluppo e nella verifica prima dello smoke-test. Altrimenti rischi di bruciare e bruciare e bruciare componenti e basta. Se sei fortunato invece non bruci i componenti, ma non ti funziona niente.

Sui costi cerco di rassicurarti un po'. Distrelect, rs-components, e negozi di componentistica italiani sono tutti dei ladri. Compra on-line e il risparmio è garantito.

Fai un giro qua: http://www.futurlec.com

i tempi di spedizione sono lunghi, ma la componentistica è di qualità e il prezzo ineguagliabile.

Sullo schema i miei 2 cent: l' half-bridge è il più semplice e adatto al neofita. Il full bridge da maggiori soddisfazioni, ma è un po' più complesso e richiede più componenti.

Comunque EV è sicuramente più esperto di me, visto che lui il suo tesla l'ha acceso, mica come me!


Ps: se vuoi sperimentare con l'alta tensione e sei alla prima esperienza ti consiglio di fare un flyback transformer. Facilità costruttiva, reperibilità componenti, sicurezza del risultato, basso costo, divertimento garantito. Cosa vuoi di più? (risp: un tesla, evvabbè)

ale93

2011-06-14 12:52

arkypita ha scritto:

Ps: se vuoi sperimentare con l'alta tensione e sei alla prima esperienza ti consiglio di fare un flyback transformer. Facilità costruttiva, reperibilità componenti, sicurezza del risultato, basso costo, divertimento garantito. Cosa vuoi di più? (risp: un tesla, evvabbè)

Un lucano asd

Vabbè vedrò che si puo fare per il tranformer! Grazie!

Elettronvolt

2011-06-14 22:13

Già, per iniziare direi che i trasformatori di riga sono ottimi! Ma trattandosi sempre di alta tensione, meglio prestare SEMPRE attenzione. Per esempio ti potresti fare una cosa di questo tipo: Sono sicuro che ti potrà dare parecchie soddisfazioni  si si. Comunque, per non andare off topic... nessuno ha notato niente di particolare/curioso nella forma delle scariche elettriche? Probabilmente perchè quasi nessuno le ha osservate >_>...

ale93

2011-06-14 23:17

Io le ho viste! E ho capito (forse) a cosa ti riferisci

Nicolò

2011-06-15 11:30

Si, sono spiraliformi, ma sai il perchè?

Elettronvolt

2011-06-19 17:14

Nicolò ha scritto:

Si, sono spiraliformi, ma sai il perchè?

Esatto, le scariche sembrano assumere una traiettoria a spirale!

Non è un comportamento molto frequente, o almeno, io non l'ho notato in altri generatori.

Per quanto riguarda il motivo... posso ipotizzare che l'intenso campo elettromagnetico irradiato dalla bobina secondaria vada ad influire sul movimento degli elettroni. Forse qualcosa di analogo al movimento di un elettrone in un campo magnetico che viene influenzato dalla forza di Lorentz. Voi che dite?

Tuttavia io ho l'impressione che il fenomeno dipenda anche dalla frequenza dell'AT e dal modo in cui viene generata O_o.