火花隙特斯拉线圈SGTC制作记录 —— 起步科技爱好

今天是2020年的元宵节,八年前也就是2012年,我第一次接触到了科创论坛
科创论坛是大量爱好科学的极客聚集地,涵盖了天文地理化学物理电子高压无线电材料,
里面的大神洋洋洒洒地写下自己看不懂的专业文字,评论区里各路大神一起交流、讨论,心中只有佩服和敬仰。。。
正在上初中的我,第一次有了找到组织的感觉
可以说科创论坛,成为了我开始理性、科学地从事科技爱好的起点
在这里先放上特斯拉的照片
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当时注册科创论坛必须有一篇比较专业或者学术的文章发布,通过审核后才能拿到正式的会员资格
这张图是我发表的第一篇文章
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羊毛出在羊身上,特斯拉线圈是我上初中二年级的时候,在科创论坛学习、摸索制作的,
所以我将制作的过程记录了下来,成为了我的“入站考试”。
初来乍到,第一次制作比较大的工程,我很担心“被喷”。
让我非常感动的是,评论区里都是对我的鼓励和建议,良好的论坛氛围也是我一直坚持在科创论坛学习的动力
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当时的高压电技术让我魂牵梦萦,特斯拉让我着迷,教科书里科学家拥有的单纯、坚定和执着,他都有。还在课桌上用便利贴写上了Nikola Tesla来鼓励我自己。
我记得经常把一些高压方面的疑惑拿去问我们当时的物理Y老师,Y老师刚从师范毕业,二十出头,我知道那些问题确实超出了我们初中的知识范围,但是好奇心驱使我去问,况且在学校里我也没有人能够提问了。起初还耐心地尝试解决我提出的那些问题,后面干脆置之不理(笑)
初中时候想过去做很多有意思的事情,在科创论坛和其他的网站论坛学习,动手做了特斯拉线圈,做了光立方,想做平板电脑,还为此学了两个月的主板维修哈哈,后来因为购置的电容屏被我焊坏了,计划破产。不过当时准备的10寸笔记本,现在都还在服役,山寨本确实强。
光立方的制作是从chinked-out这个网站的帖子起步,中考完的暑假一直在攻关这个项目
其中需要焊接512个LED,组成8x8x8的立体矩阵,用stc的51单片机和几个逻辑芯片驱动,这是我第一次接触单片机和C语言、汇编语言
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想想当时的劲头确实大,毅力也大,早上6点就起来焊接,焊到晚上一点,丝毫不觉得累
基本上整整一个暑假都花费在了这个上面,最后的成品:
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很惊艳,很满意,应该说很欣慰,自己也确实提高了不少。当时我刚初三毕业,15岁

兜兜转转到了高中,能够自己支配的时间越来越少了,
不过还是凭借爱好和一腔热血,和两个挚友一起造上了火箭
这个部分我想单独再开一篇文章来说说,为什么他们是两位挚友
上面差不多是我这些年接触“科技爱好”之后做的一些尝试。

接下来开始讲正题,火花隙特斯拉线圈SGTC制作

我想写的博客,不仅仅是单纯的技术分享,更多的是想记录当时我的想法,记录这些有意义的人和事,记录我的心情或者感慨,所以才有了前文的那么多的“废话”。当然那并不是废话,我觉得,这篇文章的精华就在那里了,至少对我来说,意义在此足矣。

哪个小男孩不想体验下将闪电拿捏在手里的感觉?
于是我初中时候疯狂迷恋高压电,颇有无知者无畏的气概。
特斯拉线圈,迷恋我的就是它优美的电弧。实不相瞒,我第一次看到特斯拉线圈的图片,是在小学四年级。
当时父母向我许诺,只要拿到三好学生,就奖励我一台电脑。父母并没有规定,三好学生是哪个级别的。

四年级上学期考试结束,我拿到了班里的三好学生。。。原本以为就此和电脑在梦里相见,然而父母还是兑现了他们的承诺
2007年,我想都不敢想的电脑,端坐在了我的书桌上。时至今日,我还依然记得那是一个晚上,我正在和小伙伴在小区院子里疯玩,天色虽然暗了,我还是注意到一辆面包车停在了我家单元门口,搬运着什么东西————它让我几个晚上都兴奋的没睡好觉
非常感谢父母让我“破格”拥有了电脑,给我打开了互联网的大门(这话并不夸张),我也能从网上自学到如此多的知识和本领,受用终身。
我也有过和父母猫和老鼠偷玩电脑的教科书桥段,随着年龄的增长,我真正意识到了电脑和互联网是学习的沃土,不是游戏。
于是CF的打打杀杀并没有在我童年幸存太长的时间,而被各种论坛、知识代替。
如今我弟弟也陷入了这样的矛盾中。他马上四年级了,笨重的台式电脑也早已被手机、iPad代替,老师也开始步骤需要在iPad上完成的作业,这极大地拉低了这一代孩子同互联网接触的门槛,可在连我四年级的弟弟都会刷抖音的年代,他们能有我当时一样的想法吗?扯远了。
回到那个四年级,百度百科,特斯拉线圈的首页图片,天哪,这真的是太美了
我点开详细百科页面,试图解读里面的文字,对于四年级的我来说真是晦涩难懂。。。
但是当时我已经暗下决心,自己以后一定要做一个

所以对于特斯拉线圈,可以说是完成了一个循环,往大了说也可以叫实现了小学时候的梦想吧!
其实特斯拉线圈原理很简单,两个字 谐振,一个空气作为介质的变压器。我选择了最简单的SGTC下手

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需要准备五大部分:升压电路、火花隙、初级线圈、次级线圈、放电顶端
1、升压电路
升压电路采用ZVS,从淘宝上购得套件,自行焊接
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图中是ZVS的原理图,具体原理就不赘述了。尝试过自行按照原理图制作,本地场效应管买不到特别大的,只有IRF540,焊接好后一直没敢上电试机,后来在某宝上买大功率的管子IRF250,顺便把套件给买了,价格不贵。
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2、火花隙
火花隙其实就是打火器,当升压电路给电容组充满电,电压升高击穿火花隙,就完成一次放电。
大功率TC的打火器发热很严重,几秒就可以把铁或者铜融化,需要加装风冷或者水冷散热。由于这是小功率的TC,不用考虑散热的问题,直接用两颗螺丝和PVC管支撑即可,如图:
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3、谐振频率计算
这一步直接借助工具即可(单击进入)。
最后求得的理论谐振频率是367.68KHz
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4、次级线圈绕制
次级用0.21mm的漆包线在直径50mm的PVC管子上饶1500圈,长度大概300M。
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纯手工绕制,一共绕了三个小时
5、初级线圈制作
初级线圈用2mm的毛细管绕7圈,绕成蚊香状,中间采用PVC管做股骨架支撑。
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6、放电顶端
放电顶端用直径12cm球形不锈钢,是在初中同学关关的帮助下,在一家做防护栏的店里花5块钱买到的。
图里面的倒影能看到我,当时是3月10号星期五,放假一回家就开始捣鼓,还穿着校服。
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7、组装
主电源用的是主机开关电源的12V供电,主电容用电磁炉电容串联12个,连接火花隙、ZVS。
有机玻璃架也费了我不少心思,揭掉那层保护层,效果确实不错
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通电
当天晚上组装完成后,怀揣着激动和紧张的心情,将底线接在了厕所水管的铜质阀门上,我打开电源,火花隙猛烈地开始放电,然而放电顶端并没有任何电弧产生。

我百思不得其解,在群里求助,大家也帮我想了很多办法。由于时间很晚了,火花隙持续工作产生了大量的臭氧,弥漫在客厅里难以消散,所以就暂停实验,放到了第二天再继续。
这个问题其实是因为接地不可靠,同时放电顶端太光滑,没有尖端导致线圈不放电。

所以第二天,找到问题后我直接把接地线拿起来在放电顶端试探,10cm时果然击穿空气放电,产生了电弧。
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这次制作差不多就这样,最终电弧的长度还可以通过手动截取初级线圈的长度调谐来找到谐振点。
制作的过程克服了不少困难、中途解决困难、结果让人欢欣鼓舞。
可能科技爱好的魅力就是如此。
这张图片里的反光是我老爹。为了拍摄电弧,他还专门从单位拿回来了一台数码相机。
非常感谢父母对我爱好的支持!
总结来说,科创论坛等等一些网络中学到的知识,给我铺了路,把我从一个“乱整、这么弄试试看、盲目做,做好先看看再说”的现象层面、尝试性科学爱好,拉进了科学、定性、用理论分析铺垫的实践中。也就是说,不能只追求现象,而要找到其本质,古人云,知其然,更知其所以然。这对我现在对待科学研究的观念影响也非常大,可能这就是所谓理科生的思维,什么事情都要认真、仔细地分析,切忌乱搞一气,科学、严密的计算部署是成功的前提。
今天的制作文章,大部分都来自当时在科创论坛的发帖。看到自己当时稚嫩的文字,仿佛是在和当时的我对话。
“文章没标题呀、咋步骤都没有、列个准备工具在前边儿呗”这样的想法浮现在我脑海。
当然,用现在自己学到的标准去要求当时的我,确实有些苛刻了。当时的我,值得鼓励!
不得不想,过个七八年,再看到十多年前写的帖子,和今天写的这篇文章,又会有什么感慨呢?

我来吐槽

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