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Generador de alta tensión
Este dispositivo, que bien podríamos llamarlo una bobina de efecto tesla de estado sólido, permite obtener hasta 40000 voltios partiendo de 24Vca. El equipo se alimenta de la red eléctrica aunque de forma aislada ya que el primer transformador (de 220 a 24) aísla la red al tiempo que reduce la tensión de entrada.
Usamos en esta oportunidad un fly-back viejo obtenido de un televisor en desuso. Es mejor utilizar uno del tipo primitivo, sin triplicador ni diodo de alto voltaje. Este tipo de transformadores originalmente permitían obtener tensiones del orden de los diez mil voltios fácilmente.
Primero deberemos deshacer el primario original del fly-back y construir sobre el núcleo el nuevo. Si el fly-back tiene todo un recubrimiento plástico es indicio de triplicador incorporado, en cuyo caso nos convendría conseguir otro mas antiguo.
El bobinado de potencia (formado entre los puntos C y D) está compuesto por diez espiras de alambre AWG18 con una toma central (o sea, cinco espiras, la toma central y otras cinco espiras mas).
El bobinado de control (formado entre los puntos A y B) está compuesto por cuatro espiras de alambre AWG22 con una toma
central (lo que sería igual a dos espiras, la toma central y otras dos espiras mas).
Los transistores deberán estar debidamente disipados térmicamente a fin de evitar problemas por sobre temperatura. Las resistencias son de calentar mucho, así que a no asustarse si queman.
Podemos convertir este dispositivo en portátil tan solo reemplazando la fuente de CA-CC por dos baterías de auto en serie.
Es posible colocar un triplicador de TV en la salida para multiplicar la tensión obtenida.
Chispa sin triplicador Chispa con triplicador
Otra prueba interesante es tomar un tubo fluorescente con la mano y acercarse de a poco al fly-back. Mucho antes de hacer contacto la electricidad estática hará que el tubo brille con fuerza.
Este equipo genera una tensión de algunos miles de voltios pero de baja corriente. Capaz de electrificar una cerca de alambre para evitar que el ganado se escape o para hacer confesar a un marido travieso ;-)
Por demás sencillo, este circuito genera un tren de pulsos que luego el transistor de potencia transmite a la bobina, la cual con convierte en alta tensión. La mayoría de los circuitos de este tipo emplean multivibradores del tipo 555, pero nosotros decidimos modernizar los diseños y utilizar microcontroladores. El micro que empleamos dispone de seis pines de usuario y de un reloj interno a 4MHz, lo que nos evita tener que poner un generador de reloj externo. El interruptor S1 selecciona el tipo de tren de pulsos (continuo o pulsante). S2 selecciona el ancho de los pulsos (ancho/angosto) y S3 el espaciado de los mismos (juntos/separados). Estos parámetros nos permiten configurar fácilmente la alta tensión resultante. La bobina es del tipo automotriz, con salida de alta tensión por chupete. No es necesario conseguir un modelo específico, cualquiera sirve, pero mientras mas poderosa, mejor.
ALIMENTACION:El circuito se alimenta de 12v, que pueden ser proporcionados por una batería para auto. También puede emplear una fuente del tipo auto-stereo o similar. El consumo ronda los 4A a plena carga.
FIRMWARE:Dado que estamos depurando el programa a cargar en el
microcontrolador, éste aún no está disponible. En cuanto esté listo lo pondremos en la web a disposición de todos. Ahora, ya que no es gran cosa lo que hace, cualquiera puede sentarse una tarde y bosquejar un soft muleto que funcione mientras tanto.
Elevador de 9V a 13.5kV
Dado que este sistema se alimenta por medio de una pila de 9V es muy posible que esté pensando en utilizarlo para electrocutar a alguien con fines defensivos o para lograr cobrar alguna deuda. Pero no solo es útil con fines dañinos. También puede ser empleado en el taller para generar ruido, estática y demás factores que puedan afectar circuitos bajo prueba y así determinar ú optimizar su grado de inmunidad ante ellos.
Esta fuente de alto voltaje está formado por un inversor, en torno al transistor, el cual provee pulsos de 150V al conversor formado por el tiristor y el capacitor en serie con el transformador 2. La salida de éste presenta pulsos de 4.5kV que son multiplicados por la red triplicadora de tensión logrando así 13.5kV a su salida. Las lámparas de neón (marcadas como LN) conforman los pulsos de disparo del tiristor.
El transformador T1 tiene una relación 3000:500 ohms del tipo empleado en salida de audio transistorizada. T2 es un transformador disparador de lámparas de flash con un secundario de 6kV.
PRECAUCION:Aplicar este equipo sobre el cuerpo humano puede causar desde muy serias lesiones físicas hasta la muerte. No utilizar en seres humanos, por mas bronca que le tenga.
DISTORSIONADOR DE VOZ
Este equipo permite deformar la señal que recibe por el micrófono y sacarla por el parlante. Utilizado por hampones para amenazar anónimamente a sus víctimas o para animar el audio en una estación de radio.
Todo el proceso de deformación lo lleva a cabo el circuito integrado HT8950A desarrollado por la taiwanesa Holtek para tal fin. Los interruptores colocados en los pines 3, 4 y 5 configuran el efecto. El otro circuito integrado, el LM386, amplifica la señal resultante para poder mover directamente un parlante mediano. Como el circuito integrado HT8950A requiere 3.6v de alimentación se colocó una resistencia limitadora de corriente (470) y un diodo zener que estabiliza la tensión en ese valor. El resto del circuito se alimenta con 6v no regulados.
ALIMENTACION:No es necesario emplear una fuente de alimentación ya que este circuito puede ser alimentado desde pilas comunes.
MICROFONO:Empleamos una cápsula de capacitor electet dado que no requiere una preamplificación rigurosa. Cualquier micrófono de computación o de videocámara hogareña es adecuado para este sistema.
Control de Graves y Agudos
Este control de tonos tiene dos potenciómetros que permiten ajustar la presencia de graves y agudos en una señal de audio.
Se utiliza un circuito integrado de altas prestaciones para audio que contiene en su pastilla dos amplificadores operacionales. Se trata del NE5532, el cual se alimenta con +/- 15V. El potenciómetro de 50K a la entrada establece el nivel de entrada o sensibilidad del sistema. El preset de 20K primeramente debe situarse al centro de su cursor. Si se presentasen distorsión o deformaciones en el audio disminuir éste hasta lograr una reproducción fiel. El potenciómetro de 100K ajusta la cantidad de graves, mientras que el de 10K hace lo mismo con los agudos.
Como la alimentación es simétrica por el terminal 4 del integrado (Marcado GND en la imagen de arriba) debe ir a -15V mientras que el terminal 8 (Marcado como Vcc) debe ir a +15V. La masa debe
cablearse a 0V, que en integrado no se conecta mas que a la entrada no inversora del segundo operacional Bajar la hoja de datos del NE5532
Control de Volumen digital
Este circuito permite controlar el volumen de una señal de audio por medio de dos teclas tipo pulsador.
El circuito completo está formado por el integrado y un capacitor de filtrado de fuente. Así que para poder escribir algo tendremos que comentar que hay dentro del chip.
Por medio de un arreglo de 64 resistores y 64 llaves electrónicas accionadas por un contador se puede modificar el sitio donde se coloca el cursor del potenciómetro. En otras palabras este control dispone de 64 niveles entre el mudo y el máximo volumen. Para que cuando se retira la alimentación el sistema "recuerde" en que sitio quedo el potenciómetro el chip incluye una memoria EEPROM la cual retiene el dato correspondiente a la llave seleccionada. La lógica de control incluye una interesante función: a cada pulsación de uno de los botones (cualquiera que sea) se desplaza una posición el cursor del potenciómetro. Pero si se mantiene pulsado el botón durante mas de medio segundo el cursor irá al extremo indicado en un total máximo de 7.6 segundos. Esto es ideal para fundidos de apertura o cierre en audio o transmisiones de sonido.
La entrada es por el pin 1 y la salida por el 7. El circuito requiere 5V para funcionar y consume 50mA como máximo. El capacitor de 100nF debe estar lo mas cerca posible del chip para garantizar un correcto filtrado de la fuente.
Amplificador de 100W integrado
Prácticamente todo el amplificador en si es el circuito integrado LM12CLK el cual es un amplificador operacional de potencia. El mismo permite hacer una etapa de salida que opere en impedancias de incluso 2 ohms y obtener así 150W de potencia. Por seguridad y estabilidad del sistema decidimos hacerlo funcionar con parlantes de 4 ohms con lo que obtendremos una potencia RMS de 100W.
La bobina L en la salida esta formada por 14 vueltas de alambre nro. 18 sobre aire de 1 pulgada. La separación de las espiras no es crítica, pudiéndose dejar una junto a la siguiente.
El transformador de la fuente de poder debe proveer 24v + 24v de alterna en su secundario con una corriente de 5A para una etapa (mono) o 10A para dos etapas (estéreo). Si bien pueden utilizarse cuatro diodos de 15A para hacer la fuente es recomendable usar un puente rectificador metálico y colocarlo en el correspondiente disipador de calor.
Dado su extraño valor la resistencia de 1.1K debe ser de precisión. En tanto la resistencia en la salida (en paralelo con la bobina) debe ser de al menos 2W de potencia.
Los capacitores electrolíticos deben ser de 50V o de 63V.
Timbre musical
Este timbre es una excelente alternativa a la clásica chicharrita o al ya archifamoso ding-dong.
La idea es que con dos pilas se pueda lograr un timbre, agradable al oído, que no asuste como lo hace el clásico chirrido de los zumbadores. Para ello usamos un chip de la casa Unicorn Microelectronics (UMC) que está diseñado específicamente para esa tarea. Se trata del UM66TxxL que no es un solo chip sino una familia de integrados que difieren entre si del sufijo indicado arriba con dos x. Dependiendo del sufijo será la melodía obtenida. Ver mas adelante la tabla de melodías disponibles.
El principio de funcionamiento es mas que evidente. Las pilas proveen de 3v, necesarios para alimentar el chip y, al mismo tiempo, el circuito amplificador de salida. El transistor NPN lo que hace es dar al parlante la potencia necesaria para que la melodía generada por el chip se pueda escuchar a un nivel adecuado. En tanto el resistor de 220 ohms limita la corriente para que, cuando se presione el pulsador, no se descarguen las pilas. El pulsador lo que hace es cortocircuitar el capacitor haciendo que este se descargue por completo. Adicionalmente el cierre del pulsador impide alimentar al chip, quedando sus dos terminales de alimentación a masa. Cuando se suelta el pulsador el capacitor se carga y el integrado recibe alimentación haciendo correr la melodía. Una vez que la melodía llega a su fin el parlante se silencia dado que este chip no incluye la función loop. De esta forma el capacitor hace las veces de filtro de disparo, amortiguando en parte los falsos contactos que se pudiesen producir.
El circuito en modo espera consume menos de 1mA y cuando la melodía está tocando consume 3mA. Eso nos indica que un par de pilas chicas pueden darnos mas de 12 meses de timbre sin problemas.
Dado que el pulsador no actúa sobre una entrada de disparo o un circuito lógico sino haciendo un mero corto se lo puede montar en un pulsador ruidoso o de exteriores, incluso con largos cables, sin problemas.
Por lo explicado arriba cuando se presione el pulsador la melodía comenzará a tocar, silenciándose cuando esta llegue a su fin.
Las melodías que esta familia de chips genera son:
Chip Melodías
UM66T01Jingle bells + Santa Claus is coming to town + We wish you a marry X'mas
UM66T02 Jingle bells
UM66T04 Jingle bells + Rudolph, the red-nosed Reindeer + Joy to the world
UM66T05 Home Sweet Home
UM66T06 Let me call you sweet heart
UM66T08 Happy birtday to you
UM66T09 Wedding March (Mendelssohn)
UM66T11 Love me tender, love me true
UM66T13 Easter Parade
UM66T19 For Elise
UM66T32 Waltz
UM66T33 Mary had a little lamb
UM66T34 The train is running fast
UM66T68 It's a small world
La Bobina de Tesla es un generador electromagnético que produce altas tensiones
de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con
efectos observables como sorprendentes efluvios,
coronas y arcos eléctricos.
Su nombre se lo debe a Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de
éste y que en 1891, desarrolló un equipo
generador de alta frecuencia y alta tensión
con el cual pensaba transmitir la energía
eléctrica sin necesidad de conductores.
Aunque esta idea no prosperó, Tesla es el inventor de la corriente trifásica y de los motores de inducción, que mueven en el presente todas nuestras industrias.
La Bobina de Tesla causa gran impresión por su espectacularidad y provoca interés por conocer su funcionamiento; una excelente manera de comprenderla y disfrutarla resulta mediante la construcción de una bobina propia.
Conceptos Básicos
Capacitor o condensador Un capacitor está compuesto de dos placas metálicas separadas por un dieléctrico. Su función es almacenar cargas eléctricas. El material aislante que separa las placas se llama dieléctrico y generalmente se usa aire, vidrio, mica, etc. Si dos placas cargadas electricamente estan separadas por un material dieléctrico, lo único que va a existir entre dichas placas es la influencia de atracción a través de dicho dieléctrico.
Capacidad eléctricaSe define como la propiedad que tienen los capacitores de almacenar cargas eléctricas. La unidad fundamental de la capacidad es el farad o faradio (F); los submúltiplos de esta unidad son los microfaradios (millonésimos de farad), picofaradios, etc.
Inductor o bobina
Descripción: Si tomamos un conductor, por ejemplo un alambre y lo enrrollamos, formamos una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecerá un poderoso campo magnético equivalente al que tiene una barra de acero imantada, con sus polos norte y sur. Es posible demostrar que el flujo de corriente que pasa por un conductor está acompañado por efectos magnéticos: la aguja de una brujula, por ejemplo, se desvia de su posición normal, norte-sur, en presencia de un conductor por el cual fluye una corriente. La corriente, en otras palabras,
establece un campo magnético.
Si ahora hacemos que por dicha bobina circule una corriente alterna (en la que los electrones cambian de dirección) de alta frecuencia (radiofrecuencia), se establecerá un campo magnético variable. Si en presencia de dicho campo magnético variable colocamos otra bobina (bobina secundaria), en esta se "inducirá" una corriente eléctrica similar a la de la bobina primaria.
Inductancia eléctrica Se define como la propiedad de una bobina que consiste en la formación de un campo magnético y en el almacenamiento de energía electromagnética cuando circula por ella una corriente eléctrica. La unidad fundamental de la inductancia es el Henry (H); los submúltiplos de esta unidad son los milihenry (milésimas de henry), microhenry, etc.
FrecuenciaEs el número de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo. La unidad fundamental de la fecuencia es el Hertz (Hz) y corresponde a un ciclo por segundo.
RadiofrecuenciaSe le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz.
OsciladorEs un circuito electrónico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia.
Frecuencia naturalTodos los objetos elásticos oscilan cuando son excitados por una fuerza externa (una barra metálica al ser golpeada oscila, emitiendo un sonido característico). La frecuencia a la que un objeto elástico oscila libremente
es llamada su frecuencia natural de oscilación. Si a dicha barra oscilante acercamos otra barra identica, la segunda barra comenzará a oscilar a la misma frecuencia, excitada por la primera; esto es que la segunda barra habrá resonado con la primera.
En el caso de las oscilaciones electromagnéticas, se presenta el mismo fenómeno que es justamente el hallazgo realizado por Tesla y aplicado a su bobina. Tesla construyó un circuito oscilador (un capacitor conectado en paralelo con una bobina ) que llamó primario y a él acerco una bobina secundaria cuya frecuencia natural de oscilación fuese la misma que la del circuito primario; de la relación de vueltas entre el primario y el secundario depende el voltaje obtenido.
A continuación se presenta el material necesario y el instructivo para la construcción de la Bobina de Tesla.
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Construcción
MaterialClave Cantidad Artículo
1 Botella de plástico, de alcohol o de agua destilada de un litro (8 cm de diám. x 20 cm de alto)
100 mts. Alambre de cobre esmaltado calibre 22
3 mts. Alambre de cobre forrado de plástico calibre 8
2 mts. Cable dúplex calibre 16
1 Transformador pri 125V, sec 1500 Volts 50 Volts-Ampere (VA) 30mA (tipo Tesla)
2 Clavijas
1 Foco de 100w a 125 volts
1 Receptáculo para el foco
1 Interruptor de un polo, un tiro para 125 volts
A 1 Rectángulo de triplay de 19mm por 20 cm por 44 cm.
B 1 Rectángulo de triplay de 19mm por 7 cm por 15 cm.
C 1 Rueda de triplay de 19mm y 15cm de diámetro
2 Tornillos de cabeza de coche de 1/4" de diámetro por 2" de largo
4 Tuercas para tornillos de 1/4"
2 Rondanas para tornillos de 1/4"
8 Pijas fijadoras de 1/8 x 1/2"
2 Pijas fijadoras de 5/32 x 3/4"
4 Pijas fijadoras de 1/8 x 1"
4 Pijas fijadoras de 3/16 x 3/4"
1 Pija fijadora de 3/16 x 2"
4 Tornillo de 10/32 x 1/2"
4 Tornillos de 3/16 x 1 y 1/2"
6 Hojas de acetato para copias tamaño carta
2 Vidrios de 10x10cm y 3mm de espesor
1 mt. Papel aluminio
D 4 Tiras de madera de 2 x 1cm x 15 cm de largo
E 1 Ángulo de aluminio de 2.5 x 2.5 x 12.5 cm de largo calibre 22
F 1 Ángulo de aluminio de 4 x 3 x 8 cm de largo calibre 18 ó 20
G 1 Lámina de aluminio de 7 x 8 cm calibre 26
Nota: El signo de pulgadas se denota con ". Algunos de los materiales en la lista tienen clave y en el desarrollo la letra viene entre paréntesis indicando el material correspondiente.
Herramienta necesaria
Desarmador plano y de cruz Pinza de corte y pinza de punta Tijeras Regla graduada Taladro Arco y cegueta Lija
DesarrolloA 0.5 cm de la parte superior de la botella de plástico, se hacen 3 orificios pequeños separados 1 cm; en el otro extremo se hacen solamente 2 orificios. En uno de los extremos se mete el alambre de cobre alibre 22 y se enrrolla de forma continua hasta llegar al otro extremo, dejando 20 cm de alambre al inicio y al final y se hace una pequeña bobina en el extremo superior (electrodo).
Con el alambre de cobre calibre 8, se hace una bobina (L1) de 12 cm de diametro con 6 espiras, dejando 8 cm al inicio y 20 al final.
A (C) se fija la botella con una pija larga (3/16 x 2") que pasa hasta (B), esto se puede hacer inscrustando la pija desde la parte posterior de la base rectangular (A). Sobre la bobina de la botella se coloca la bobina de pocas espiras.
Se corta el (F) a la mitad para obtener dos pequeños ángulos de igual medida. Se hace un orificio de 1/4" a 2.5cm de altura en la parte de 4cm de largo de cada ángulo. En cada orificio se coloca un tornillo (cabeza de coche) con una tuerca y se le pone la roldana con la otra tuerca. Los ángulos se fijan a (B), esto se hace colocando 2 pijas de 1/8 x 1/2" en las partes no perforadas de ambos ángulos. Estos se fijan con una separación de 3cm de tal forma que las cabezas de los tornillos se encuentren y estos se ajustan hasta una separación aproximada de menos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un explosor (EX), el cual se fija a (A) con las pijas de 1/8 x 1" (! Cuidado con tocar las puntas del secundario del transformador, cables rojos ¡). No conectar hasta el final.
Construcción del capacitorSe cortan las hojas de acetato en cruz y quedan 4 hojitas iguales de 14 x 10.7 cm. Se cortan 11 rectángulos de papel aluminio de 9 x 15 cm. Se
colocan dos rectángulos de acetato y encima de estos un rectángulo de papel aluminio, este último se coloca de manera que sobresalga 4 cm por el lado más corto del acetato.
Enseguida se colocan otras dos hojitas de acetato y encima de estas otro papel aluminio de manera que también sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Se coloca nuevamente otras dos hojitas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cm pero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasos anteriores hasta acabar con las hojitas. A 1.5cm de cada extremo de (D) se les hace un orificio de 3/16". Se colocan dos (D) por encima de todas las capas a 3cm de los extremos de estas y las otras dos por debajo de las capas, de manera que los orificios de (D) coincidan. Se colocan los tornillos de 3/16 x 1 y 1/2" en los orificios y se colocan las tuercas enroscándolas ligeramente.
Se cortan (G) a la mitad y las partes resultantes se doblan a la mitad. Estas serviran como pasador para mantener unidas las placas de papel aluminio de cada extremo. Al (E) se le hacen dos orificios de 3/16" con una separación de 7cm. Se hacen otros dos orificios del lado no perforado para fijarlo a (A) con dos pijas. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dos de los extremos de (D) y se meten los tornillos en el (E), procurando apretar el capacitor para que no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto al ángulo (Ver fotografía).
Se cortan dos pedazos de 20 cm de largo del sobrante de alambre calibre 22; se lijan 4cm de los extremos de cada alambre y se colocan en los extremos del capacitor. Se conecta el capacitor (C1) a una de las puntas de la bobina primaria L1 (de alambre calibre 8) y la otra punta a una de las placas del explosor. Se conecta la punta inferior de la bobina secundaria L2 (la de mayor número de vueltas) a la otra placa del explosor. (Ver diagrama)
Se fija el tansformador T1 a (B) y los cables de salida del secundario, cables ROJOS de éste, se conectan a los ángulos que forman parte del explosor.
Se conecta la clavija al cable dúplex y este al receptáculo. Se une uno de los cables del interruptor (1) (INT) con el cable dúplex y el otro cable con una de las entradas del transformador T1 (cables negros), la otra entrada se conecta al receptáculo y se coloca el foco (F) de 100w (este foco servirá como resistor, como se ve en el diagrama esquemático) Se fija el receptáculo con las pijas. ¡Ahora la Bobina de Tesla está lista para funcionar!
* CUIDADO con tocar los cables ROJOS del transformador.
Selecciona en la imagen para ver el diagrama en grande:
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Funcionamiento
El transformador T1 carga al capacitor C1 y se establece una diferencia de potencial muy grande (alta tensión) entre las placas de éste. El voltaje tan elevado es capaz de romper la resistencia del aire haciendo saltar una
chispa entre los bornes del explosor EX.
La chispa descarga el capacitor C1 a través de la bobina primaria L1 (con pocas espiras) estableciendo una corriente oscilante. Enseguida el
capacitor C1 se carga nuevamente repitiendo el proceso. Así resulta un circuito oscilatorio de radiofrecuencia al que llamaremos circuito primario.
La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria L2 (con mayor número de vueltas) la cual es resonante a la
frecuencia natural del primario, esto es, que oscila a la misma frecuencia en que está trabajando el circuito primario. El circuito oscilante secundario
se forma con la inductancia de la bobina secundaria L2 y la capacidad distribuida en ella misma.
Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Las ondas que se propagan en el medio hacen posible la ionización de los
gases en su cercanía y la realización de diversos experimentos.
Experimentos
Si se acerca un foco común y corriente al electrodo superior de la bobina de alto voltaje L2, se observarán los efluvios internos provocados por la radiofrecuencia (RF).Una lámpara fluorescente encenderá también al
acercarla; lo mismo con un tubo de neón.
Se puede provocar una chispa de RF tomando un objeto metálico
oprimido FUERTEMENTE con los dedos y acercando su extremo al electrodo superior de la bobina; si no se oprime fuertemente, el arco
puede quemar la piel.
Para construir una bobina de Tesla es necesario contar con una fuente de poder estable. La
intensidad de los arcos eléctricos de la bobina dependen principalmente de la cantidad
de watts que puedan ser proporcionados por la fuente de poder.
En mi caso particular, decidí construir una bobina pequeña de bajo poder con fines
educativos, ya que siempre existen muchos riesgos asociados al manejo de altos voltajes.
La fuente de poder puede ser de cualquier tipo. La fuente que yo empleé es de una
impresora que proporciona 15vDC en las terminales de salida con una corriente máxima de
300mA (300 miliamperes ó 0.3 amperes). A la fuente, le coloqué un par de diodos
rectificadores de 3A, puesto que tenia un par disponible, pero creo que un par de diodos
convencionales deben funcionar, siempre y cuando la cantidad de amperes
demandados,estén por debajo del limite máximo de los diodos,.
Nota:
El poder que consume la bobina se puede calcular con la ecuacion P = I*V, donde I es la
cantidad de la corriente en amperes y V es el voltaje propocionado por la fuente. En el caso
de los diodos, si va a construir una bobina de alto poder, debe asegurarse que los diodos que
tenga disponibles puedan tolerar la cantidad de corriente que va a fluir atravez de ellos. Por
ejemplo, si tu fuente te proporciona 5A, se pueden emplear diodos como el 50SQ080 5A.
El propósito de los diodos, en el caso de mi bobina, es para reducir el voltaje que entra a las
terminales del transistor que actúa como interruptor de alta frecuencia, con el fin de reducir
de 15, a ~13 volts.
De la salida de los diodos, debe construir un circuito que controle el transistor para que actué
como interruptor, ya que se requiere una onda pulsante en la entrada del flyback
(transformador de alto voltaje) para poder incrementar el potencial. Para construir el circuito,
le recomiendo consultar en internet cualquier diagrama, o hacer los cálculos respectivos de
las resistencias y capacitores para obtener una señal de salida con un ciclo de 50%,
empleando un simple 555. Tenga en cuenta que el circuito integrado 555 no tolera voltajes
muy altos, por lo que es aconsejable incluir un regulador de voltaje positivo de 5v en el
circuito.
Para hacer ajustes en la frecuencia y maximizar el efecto de resonancia, se puede hacer uso
de un potenciómetro en el circuito de control.
El transistor que actúa como interruptor de alta velocidad para insertar la señal al flyback
debe ser de tipo ficha, o bien, puede emplear un MOSFET para insertarle todo el poder
posible al transformador y asi obtener arcos mas grandes. El transistor que yo emplee como
interruptor es el 2N3055. De la terminal de salida del circuito construido con el reloj 555
(terminal # 3), la señal generada (onda cuadrada) es inyectada a la base del transistor para
activarlo. Es recomendable emplear un buen disipador de calor en el transistor, puesto que
este se calienta considerablemente, y si no se disipa el exceso de calor apropiadamente el
componente puede dañarse.
Hace poco tiempo, me puse a experimentar nuevamente con la bobina con la finalidad de alterar las
dimensiones de los arcos electricos. Para ello, reemplaze el transistor 2N3055 por un MOSFET (IRF 540)
y para mi sorpresa, la bobina no funciono. Aun estoy tratando de descubrir por que motivo, y bajo las
mismas circunstancias, solamente funciona mi bobina con el 2N3055.
Cuando el circuito oscilador esta listo, es necesario insertar la señal proveniente del
transistor a la fase primaria del Flyback. Para determinar tanto las terminales de entrada
como tierra en un flyback le recomiendo consultar esta
pagina: http://jnaudin.free.fr/lifters/labhvps/tht.htm, ahi se explica a detalle como identificar
las terminales.
Una vez identificadas las terminales de entrada del Flyback, la terminal de salida es mas que
notoria (el cable rojo de calibre grueso). Es en esta parte del circuito, la terminal de salida
del flyback, donde se produce alto voltaje. Se debe extremar precaución al manejar esta
terminal ya que cualquier negligencia puede ser fatal.
Una vez identificadas las terminales de alta tensión (salida del flyback y tierra), es necesario
construir un explosor, acoplar un capacitor y una bobina para hacer el efecto de resonancia y
construir asi la "bobina de Tesla". Consulte el diagrama en bloques para identificar la
conexión de dichos componentes.
El explosor (o spark gap) no es otra cosa mas que un par de terminales separadas por aire. El
aire se ioniza cuando el capacitor alcanza altos voltajes, generando un arco electrico que
descarga toda la energia del capacitor a travez de la bobina, y genera a la vez un impulso
electromagnetico de corta duracion y de magnitud considerable, que induce un alto voltaje
en la bobina secundaria generando asi los deseados arcos electricos.
Para probar que la bobina funcion correctamente, conecte el explosor en serie con la bobina,
y estos a su vez deben ir conectados al capacitor en paralelo y a la salida de alto voltaje.
PRECAUCION: JAMAS TOQUE LAS TERMINALES DE SALIDA DEL FLYBACK. Es sumamente
importante extremar precaucion cuando se trabaje con dichas terminales ya que el voltaje es
alto, y la corriente es considerable, por lo que cualquier negligencia en la manipulación de
estos componentes puede ser letal. Consulte en manuales de seguridad, como manejar altos
voltajes. Para esto es recomindable usar guantes gruesos, y emplear una pulsera antiestática
para crear una conexión de su persona a tierra física.
El capacitor empleado en la bobina que se muestra en este portal, tiene una tolerancia de
1.6KV (1600 volts). Si la bobina que planea construir requiere de voltajes mas altos, debe
entonces emplearse un capacitor en el que su tolerancia al voltaje exceda al voltaje que se
va a manipular, ya que de lo contrario puede ocurrir en una explosion de dicho componente.
Nuevamente, alterando la bobina, logre crear arcos mas grandes con un banco de capacitores de .01
microfaradios a 4000 volts. Para ello, conecte dos sets de tres capacitores en serie, en paralelo.
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En el caso del explosor, se puede emplear un par de tornillos para poder realizar ajustes
entre la separacion de estos. Comienze con una separacion de alrededor de 1mm. El
explosor, debido a los altos voltajes que emplea, crea una atmosfera de ozono en su entorno
por lo que estos tienden a oxidarse rapidamente. Si este proyecto planea hacerlo para
demostrarlo en repetidas ocasiones, entonces es recomendable que el explosor lo construya
con materiales resistences a la oxidacion, tales como el acero inoxidable.
Cuando ya se tiene listo el explosor, se debe conectar junto con el capacitor y la bobina como
se muestra en el diagrama. La bobina se puede construir sobre un tubo de PVC. Las
dimensiones varian dependiendo de la intensidad de los arcos electricos que se deseen
generar. Si desea que los arcos tengan una longitud superior, es recomendable construir una
bobina con una altura considerable. En el caso de la bobina aqui mostrada, se utilizo un tubo
de PVC como base, (una pulgada de diametro) en el cual alambre de cobre (AWG24) fue
enrollado hasta alcanzar una altura aproximada de 30cm.
Teniendo la terminal a tierra de la bobina como referencia, (el extremo inferior de la bobina,
donde se iniciara a enrollar el alambre), comienze a bobinar en el sentido de las manecillas
del reloj hasta obtener la altura deseada. Esta constituye la bobina secundaria del circuito en
la que los arcos electricos son expulsados al aire. Si asi lo desea, puede colocar una
estructura toroidal en la parte superior, que actue como corona para emitir arcos en todas
direcciones.
Cuando ya se tiene construida la bobina sobre el tubo de PVC (bobina secundaria), esta es
colocada dentro de otra bobina de 4 o 5 vuletas conecta al circuito de alto voltaje (explosor y
capacitor).
Debido a que la bobina mencionada en este articulo es experimental y con fines educativos,
las dimensiones exactas son solamente aproximaciones, ya que la frecuencia de resonancia
puede ser ajustada tanto con el potenciometro, la capacitancia del capacitor conectado a la
salida de alto voltaje del flyback, y la separacion entre las terminales del explosor.
Ya que se tenga el proyecto ensamblado, es necesario ajustar el potenciometro y la distancia
entre las terminales del explosor para poder obtener arcos en el secundario de la bobina. Si
por alguna razon no se consigue generar arcos de magnitud suficiente o no se generan arcos
en si, es recomendable cambiar el capacitor por uno de mayor capacitancia, y reajustar la
frecuencia. La frecuencia de resonancia de la bobina aqui mencionada esta en el rango de 1
a 1.5 KHz.
Si se cuenta con un generador de frecuencias, puede ajustar la frecuencia hasta maximizar el
efecto de resonancia, y construir el circuito en base a la frecuencia obtenida.
Sea cauteloso al mantener encendida la bobina, ya que esta genera gas de Ozono, el cual se
presume es nocivo para la salud. Utilize su bobina en espacios abiertos o bien ventilados por
espacio de un par de minutos.
Si tiene alguna pregunta, o desearia agregar algun detalle puede escribir
La información contenida en este documento es proporciona con fines educativos. Solamente
personas concientes sobre los riesgos asociados a la manipulación de altos voltajes, y con
educación en circuitos eléctricos y electrónicos deben emplear este documento como guía
para construir una bobina de baja potencia. El autor no se hace responsable del mal uso de la
información contenida en este documento o cualquier daño causado por la manipulación de
dicha información.
En el diagrama que se muestra arriba, el pulso de salida del 555 (terminal 3) es definido por las
resistencias R1 y R2. La onda generada es del tipo cuadrado, donde t1 y t2 son ajustados de acuerdo a
las ecuaciones que se muestran en el diagrama.
Para todos aquellos que han estado solicitando la lista de componentes, estos son los componentes que yo utilizé:
Circuito del reloj:
C = 1uF
R1 = 150 Ohms
R2 = 10K Ohms
Circuito del reloj
HV cap = .01uF a 1.5KV (El valor de la capacitancia del condensador, si es mayor es mucho mejor, por
que asi se puede guardar mas carga en el y crear arcos eléctricos mas grandes. Tenga en cuenta que el
voltaje de tolerancia del condensador debe ser lo mas grande que se pueda > 1000 volts)
.
Banco de capacitores
La distancia entre los contactos del explosor es de medio milimetro aproximadamente.
Fotografía del explosor
Es indispensable que la distancia del explosor sea minima (entre mas cerca, mejor). Esto se debe a que
el voltaje que se necesita para ionizar el aire que existe entre los contactos del explosor y crear el arco
electrico que genera el impulso electromagnetico, incrementa con la distancia. Desafortunadamente,
cualquier cambio en la capacitancia o la distancia de los contactos del explosor van a cambiar la
frecuencia de resonancia. Por ello es muy dificil predecir la frecuencia exacta a la que la bobina resuena.
El transistor 2n3055 se debe conectar apropiadamente. Para aquellos que no esten seguros de cómo
hacerlo, en la imagen de abajo se pueden dar una idea. La terminal del colector se conecta a la carcaza
del transistor. Yo lo conecte con un cable a uno de los tornillos que sujetan el transistor en el disipador de
calor.
Nota: Cada proyecto es diferente por lo que no le puedo garantizar el funcionamiento de su bobina empleando los componentes mencionados. El éxito de la bobina depende del ajuste adecuado de la frecuencia de sintonización entre el banco de capacitores y el
explosor. Se necesita ajustar la frecuencia de resonancia, para ello se emplea el potenciometro.
El transformador elevador o "Fly Back" se debe conectar apropiadamente (consulte
en http://jnaudin.free.fr/lifters/labhvps/tht.htm para mas detalles)
El numero de vueltas empleado en la bobina primaria (cable rojo) fue de 5 vueltas. Note usted que el
cable está puesto sobre el tubo de pvc para centrarlo con la bobina.
Vista lateral de la bobina
El circuito ensamblado se muestra a continuación:
Vista superior de la bobina
Foco convencional de 60W
